Ist die Jormungandhypothese eine mögliche alternative Erklärung für die Neoproterozoischen Eiszeiten?

• Antragsteller: Professor Dr. Joaquim G. Pinto, seit 1/2021
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre ; Physik, Chemie und Biologie des Meeres
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 392282600

Die Eiszeiten des Neoproterozoikums (1000-541 Millionen Jahre vor heute) gehören zu den wohl extremsten und spannendsten Klimazuständen der Erdgeschichte. In der Neoproterozoischen Geologie finden sich vielfältige Belege für zwei jeweils mehrere Millionen Jahre andauernde globale Eiszeiten, in denen die tropischen Kontinente bis hinab zum Meeresspiegelniveau mit Gletschern überzogen waren. Nach der klassischen Theorie der Schneeball Erde kann dies nur mit komplett meereisbedeckten Ozeanen erklärt werden. Als alternatives Szenario hat der Antragssteller mit Kollegen von der Universität Chicago im Jahr 2011 die Jormungand-Hypothese entwickelt. Die Jormungand-Hypothese kann wie die Schneeball-Erde Theorie die geologischen Befunde und einen kompletten Lebenszyklus der Neoproterozoischen Eiszeiten beschreiben. Im Gegensatz zur Schneeball-Erde Theorie erlaubt sie jedoch einen schmalen Streifen von eisfreiem tropischen Ozean. Damit kann die Jormungand-Hypothese viel leichter erklären, wie die Neoproterzoischen Lebensformen die Eiszeiten überleben konnten. Der Jormungand-Hypothese und die mit ihr verbundene Hysterese resultiert aus fundamentalen Eigenschaften der atmosphärischen Zirkulation und dem Einfluss der Hadleyzirkulation auf den subtropischen hydrologischen Kreislauf und die Meereisalbedo. Bislang wurde die Jormungand-Hypothese erfolgreich in einem Energiebilanzmodell und idealisierten globalen Klimamodellrechungen eines Wasserplaneten und ohne Berücksichtigung von Ozean- und Meereisdynamik demonstriert. Um zu beurteilen, ob die Jormungand-Hypothese tatsächlich eine Alternative zur Schneeball-Erde Theorie darstellt, sind jedoch Modellrechnungen mit realistischen Randbedingungen nötig. Ziel des Projekts ist es daher, die Jormgungand-Hypothese systematisch mithilfe von Simulationen mit dem globalen Klimamodell ICON zu studieren. Dabei wird ein hierarchischer Simulationsansatz verfolgt, um den Einfluss von Kontinenten, der windgetriebenen subtropischen Ozeanzirkulation, und der allgemeinen Ozean- und Meereisdynamik herauszuarbeiten. Das Projekt will konkret Antworten auf die folgenden vier Fragen liefern: 1.) Ist die Jormungand- Hypothese ein robustes Modellmerkmal von Wasserplaneten? 2.) Wie beeinflussen Kontinente die Jormungand-Hypothese? 3.) Was ist der Einfluss des Ozeanwärmetransports, und wie hängt dies von der Form der Kontinente ab? 4.) Kann die Jormungand-Hypothese in einem gekoppelten Atmosphären-Ozean-Klimamodell mit realistischen Neoproterozoischen Kontinenten, Ozeandynamik und Meereisdynamik demonstriert werden, und was bestimmt die Stärke der Jormungand-Hysterese? Die Neoproterozoischen Eiszeiten sind eine spannende Frage der grundlegenden Klimadynamik. Darüber hinaus bietet das Projekt die Möglichkeit, das neue Klimamodell ICON in einem anderen Klimazustand zu testen und Ergebnisse zu erzielen, die relevant für die Bewohnbarkeit von extrasolaren Planeten sein könnten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: USA
• Kooperationspartner: Professor Dorian S. Abbot, Ph.D.
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr. Aiko Voigt, bis 12/2020