Milanković-Zyklen und Gletscher
Wie die Erdumlaufbahn das Schicksal der Gletscher bestimmt
Bernina Massiv mit Bincograt Photo von Jürg Kaufmann
Der kosmische Taktgeber unserer Eiszeiten
Vor rund einem Jahrhundert stellte der serbische Mathematiker und Geophysiker Milutin Milanković eine bahnbrechende Theorie auf: Die langfristigen Klimaschwankungen der Erde – das rhythmische Kommen und Gehen der Eiszeiten – werden massgeblich durch periodische Veränderungen der Erdumlaufbahn und der Erdachsenneigung gesteuert.
Diese als Milanković-Zyklen bekannten Schwankungen verändern nicht die Gesamtmenge der Sonnenenergie, die unseren Planeten erreicht, sondern deren Verteilung über die Jahreszeiten und Breitengrade. Genau diese Umverteilung entscheidet darüber, ob Gletscher wachsen oder schwinden.
„Die Milanković-Zyklen verursachen Schwankungen von bis zu 25 Prozent in der Menge der eingehenden Sonnenstrahlung in den mittleren Breiten der Erde.“
Drei verschiedene Bahnparameter wirken dabei zusammen, jeder mit seinem eigenen Rhythmus über Zehntausende bis Hunderttausende von Jahren. Gemeinsam formen sie ein komplexes Muster, das die Klimageschichte unseres Planeten wie ein kosmisches Uhrwerk antreibt.
Die drei Erdbahnparameter
| Zyklus | Mechanismus | Periodizität | Aktueller Status |
|---|---|---|---|
| Exzentrizität | Änderung der Erdbahnform | ~100.000 & ~413.000 Jahre | Abnehmend (kreisförmiger) |
| Obliquität | Neigung der Erdachse (22,1°–24,5°) | ~41.000 Jahre | Abnehmend (aktuell 23,4°) |
| Präzession | Trudeln der Erdachse + Rotation der Ellipse | ~23.000 Jahre | Perihel im Nordwinter |
Exzentrizität (Eccentricity)
Periodizität: ~100.000 & ~413.000 Jahre
Die Form der Erdumlaufbahn variiert zwischen nahezu kreisförmig und leicht elliptisch. Diese Veränderung wird hauptsächlich durch die Gravitationskräfte von Jupiter und Saturn verursacht.
Auswirkung auf Gletscher:
Bei hoher Exzentrizität erreicht bis zu 23% mehr Sonnenstrahlung die Erde am sonnennächsten Punkt. Die Exzentrizität moduliert die Stärke der Präzession und beeinflusst die saisonalen Unterschiede.
Aktueller Status: Abnehmend – die Erdbahn wird kreisförmiger.
Obliquität (Obliquity)
Periodizität: ~41.000 Jahre
Die Neigung der Erdachse schwankt zwischen 22,1° und 24,5° gegenüber der Bahnebene. Diese Neigung ist der Grund, warum die Erde Jahreszeiten hat.
Auswirkung auf Gletscher:
Grössere Neigung bedeutet extremere Jahreszeiten: heissere Sommer und kältere Winter. Geringere Neigung begünstigt kühlere Sommer, in denen Schnee überlebt und Gletscher wachsen können.
Aktueller Status:
Abnehmend – aktuell 23,4° (Mitte des Bereichs).
Präzession (Precession)
Periodizität: ~23.000 Jahre (kombiniert)
Die Erdachse «trudelt» wie ein Kreisel, und gleichzeitig rotiert die gesamte Ellipse der Erdumlaufbahn. Zusammen bestimmen sie, in welcher Jahreszeit die Erde der Sonne am nächsten ist.
Auswirkung auf Gletscher:
Bestimmt, ob der Sommer oder der Winter auf der Nordhalbkugel in die Phase der Sonnennähe fällt. Aktuell ist die Erde im Januar am nächsten – in ~13.000 Jahren wird es im Juli sein.
Aktueller Status: Perihel (Sonnennähe) im Nordwinter (Januar).
Basalschichten
Basalschichten bewahren Klimainformationen über Tausende von Jahren.
Mehr darüber:
Verborgene Zeit - Was uns Gletschereis erzählt
Die letzten 11.700 Jahre: Milanković-Zyklen im Holozän
Grafik von Julien Seguinot: mehr über seine Arbeiten
Frühes Holozän (~10.000 – 6.000 v. h.) — Holozänes Klimaoptimum
Die Nordhalbkugel war im Sommer der Sonne am nächsten (Perihel im Juni/Juli). Die Sommer-Insolation erreichte ein Maximum. Die Alpengletscher waren deutlich kleiner als heute – viele waren zeitweise fast vollständig verschwunden. Die Baumgrenze lag wesentlich höher als gegenwärtig.
Mittleres Holozän (~6.000 – 3.000 v. h.) — Beginn der Neoglaziation
Durch die Präzession verschob sich das Perihel allmählich in den Nordwinter. Die Sommer-Insolation nahm stetig ab. Die Gletscher in den Alpen begannen wieder zu wachsen und erreichten mehrfach Hochstände, die mit denen der Kleinen Eiszeit vergleichbar waren.
Spätes Holozän (~3.000 v. h. – 1850 n. Chr.) — Neoglaziale Hochstände & Kleine Eiszeit
Der langfristige Trend zu kühleren Sommern setzte sich fort. Die Alpengletscher erreichten in der Kleinen Eiszeit (ca. 1300–1850) ihre grösste Ausdehnung seit dem Ende der letzten Eiszeit. Die vergletscherte Fläche in den Alpen betrug damals knapp 4.500 km².
Gegenwart (1850 – heute) — Rapider Rückzug
Seit dem Ende der Kleinen Eiszeit hat sich die vergletscherte Fläche in den Alpen auf etwa 2.250 km² halbiert (Stand 2000). Der Rückzug hat sich seit den 1980er Jahren beschleunigt, mit jährlichen Längenverlusten von teils mehreren Zehnermetern. Mehr darüber im Projekt GLAMOS der ETH Zurich
Thschierva Gletscher: Photo von Jürg Kaufmann
Milanković-Zyklen vs. Sonnenzyklen
Während Sonnenzyklen wie der Schwabe-Zyklus (11 Jahre) oder der Gleissberg-Zyklus (70–100 Jahre) kurzfristige Schwankungen der solaren Intensität beschreiben, verändern Milanković-Zyklen die geometrische Verteilung der Sonnenenergie über Jahrtausende.
Sonnesturm im May 2024:
Sonnenzyklen
Variieren die «Glühbirne» selbst – die Gesamtleistung der Sonne schwankt über den 11-jährigen Schwabe-Zyklus.
- Schwabe-Zyklus: ~11 Jahre
- Gleissberg-Zyklus: ~70–100 Jahre
- Hallstatt-Zyklus: ~2.300 Jahre
- Einfluss: Subtil, moduliert regionale Klimamuster
*Metapher: Die Helligkeit der Lampe ändert sich leicht.*
Milanković-Zyklen
Variieren den «Abstand und Winkel» zur Glühbirne – die saisonale und geographische Verteilung der Energie ändert sich massiv.
- Präzession: ~23.000 Jahre
- Obliquität: ~41.000 Jahre
- Exzentrizität: ~100.000 & ~413.000 Jahre
- Einfluss: Bis zu 25% Variation der Insolation in mittleren Breiten
Metapher: Die Position und Neigung der Lampe ändert sich grundlegend.
Zusammenspiel
Beide Systeme wirken gleichzeitig, aber auf völlig unterschiedlichen Zeitskalen. Die Sonnenzyklen modulieren das Klima über Jahre bis Jahrhunderte, während die Milanković-Zyklen den grossen Rahmen über Jahrtausende bis Jahrmillionen setzen. Der bereits auf glaciers.today veröffentlichte Artikel über die Sonnenzyklen beschreibt die kurzfristigen Schwankungen – die Milanković-Zyklen bilden das langfristige Fundament darunter.
Wo stehen wir heute?
Bernina Region mit Pers Gletscher vom Piz Trovat. Photo Jürg Kaufmann
Rein astronomisch betrachtet befinden wir uns seit etwa 6.000 Jahren in einem langfristigen Abkühlungstrend. Die Sommer-Insolation auf der Nordhalbkugel nimmt stetig ab, da sich das Perihel vom Nordsommer in den Nordwinter verschoben hat. Ohne weitere Einflüsse würden die Alpengletscher langsam, aber stetig wachsen.
Astronomischer Ausblick
| Parameter | Trend |
|---|---|
| Obliquität | Abnehmend – Minimum in ~10.000 Jahren |
| Exzentrizität | Abnehmend – Bahn wird kreisförmiger |
| Präzession | Perihel verschiebt sich weiter in den Nordwinter |
| Nächste Eiszeit | Geschätzt in ~10.000 Jahren |
Als Fotograf, der seit Jahrzehnten die Alpengletscher fotografiert, beobachte ich einen rapiden Rückzug, der im Widerspruch zum langfristigen astronomischen Trend steht. Die Milanković-Zyklen zeigen uns den grossen zeitlichen Rahmen, sie erinnern uns daran, dass das Klima der Erde einem kosmischen Rhythmus folgt, der weit über menschliche Zeitskalen hinausgeht.
Das Verständnis dieser Zyklen hilft uns, die aktuelle Situation einzuordnen: Die Gletscher sollten astronomisch gesehen langsam wachsen, dass sie stattdessen schwinden, verdient unsere Aufmerksamkeit.
Dieser Artikel ist Teil der Rubrik «Wissenswertes» auf glaciers.today und dient der sachlichen Information über natürliche Klimafaktoren. Die dargestellten wissenschaftlichen Erkenntnisse basieren auf peer-reviewed Forschung.
