Name: ancient clues to climate change
Uploaded: 2019-03-11T09:21:43.000Z
Duration: 1 min 50 s
Channel: JoVE

K12 Standards

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North Carolina K-12 Science Standard Course of Study

9-12

Biology

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Ecosystems- Interactions, Energy, and Dynamics

LS.Bio.5.2

Global Climate Change

Die Erde hat Phasen der Erwärmung und der Kühlung in ihrer Geschichte durchlebt.
 In den letzten paar Jahrhunderten jedoch gab es eine drastische Zunahme in globalen Temperaturen außerhalb der zyklischen Normen der Erde.
 Erwärmung geschieht, wenn atmosphärische Treibhausgase wie Kohlenstoff-Dioxid gefangen werden zwischen der Erde und der Ozon-Schicht.
 Kohlenstoff-Dioxid kann Solarenergie absorbieren mit langen Infrarot Wellenlängen, was diese daran hindert, zurück ins Weltall zu reisen, woraufhin die atmosphärischen Temperaturen steigen.
 Obwohl dies ein natürlicher Prozess ist, namens Treibhauseffekt, ist die scharfe Zunahme an Kohlenstoffdioxid, das sich in der Erdatmosphäre befindet durch das Verbrennen von Kohle und Erdöl, das nicht.
 Die Ergebnisse dieser Temperaturzunahme sind überall auf der Welt zu sehen.
 In der Arktis zum Beispiel schmelzen polare Eiskappen, woraufhin der Meeresspiegel steigt und Inseln untergehen.
 Das gefährdet nicht nur Küstenstädte, sondern kann auch das Vorkommen von extremen meteorologischen Events erhöhen, wie Dürre, Hurricanes, und starke Stürme.
 Migration und Brüt-Muster vieler Tiere spielen sich früher im Jahr ab als vor Jahrzehnten.
 Und die Größe von Spezies-Verteilungen schrumpfen.
 Während die globale Erwärmung von mehr Zweiflern anerkannt wird, kann der Zufluss an umweltfreundlichen Verfahren durch Industrien Möglichkeiten geben, den menschlichen Einfluss umzudrehen, und helfen, verheerende Konsequenzen des globalen Klimawandels zu verhindern.

Castellano, E., S. Becagli, M. Hansson, M. Hutterli, J. R. Petit, M. R. Rampino, M. Severi, J. P. Steffensen, R. Traversi und R. Udisti. "Holozäne Vulkangeschichte, wie sie in der Sulfatstratigraphie des European Project for Ice Coring in Antarctica Dome C (EDC96) Ice Core aufgezeichnet wurde." Journal of Geophysical Research: Atmospheres 110, Nr. D6 (2005). [<a href="https://doi.org/10.1029/2004JD005259" target="__blank">Quelle</a>]

Yang, Bao, Chun Qin, Jianglin Wang, Minhui He, Thomas M. Melvin, Timothy J. Osborn und Keith R. Briffa. "Eine 3.500-jährige Baumringaufzeichnung des jährlichen Niederschlags auf dem nordöstlichen tibetischen Plateau." Proceedings of the National Academy of Sciences 111, Nr. 8 (25. Februar 2014): 2903–8. [<a href="https://doi.org/10.1073/pnas.1319238111" target="__blank">Quelle</a>]

globale klimaveränderungen

Während ihrer gesamten 4,5 Milliarden Jahre langen Geschichte hat die Erde Phasen der Erwärmung und Abkühlung durchlaufen. Der derzeitige drastische Anstieg der globalen Temperaturen liegt jedoch weit außerhalb der zyklischen Normen der Erde und die Beweise für einen vom Menschen verursachten globalen Klimawandel sind überzeugend. Die Paläoklimatologie, das Studium der antiken Klimabedingungen, liefert zahlreiche Beweise für den vom Menschen verursachten globalen Klimawandel, indem sie die jüngsten Bedingungen mit denen der Vergangenheit vergleicht.
 
 <h4>Vergangene Zeiträume der Erwärmung und Abkühlung</h4>
 
 Alleine in den letzten 650.000 Jahren gab es sieben Zyklen mit Vorstößen und Rückzügen von Gletschern. Vor über 11.000 Jahren endete die jüngste Eiszeit abrupt. Es markierte den Beginn unserer modernen Klimazeit, der geologischen Epoche des Holozäns. Die meisten historischen Klimaveränderungen sind mit kleinen Veränderungen der Erdumlaufbahn verbunden, wodurch sich die Menge der von der Erde empfangenen Sonneneinstrahlung veränderte.
 
 <h4>Paläoklimatologie</h4>
 
 Die Paläoklimatologie ist das Studium der klimatischen Bedingungen und ihrer Ursachen und Auswirkungen in der gesamten geologischen Vergangenheit der Erde. Paläoklimatologen wenden eine Vielzahl wissenschaftlicher Methoden an, um die vergangenen Bedingungen des Klimas und des atmosphärischen Systems der Erde abzuleiten.
 
 <h4>Informationen von Eisbohrkernen</h4>
 
 Eisbohrkerne, die von dicken Gebirgsgletschern und den Polkappen entnommen werden, können Informationen über den globalen Klimawandel liefern. Saisonbedingte Pausen in der Anhäufung von Eis führen zu der Entstehung von beobachtbaren Schichten in den Eiskernbohrungen. Diese Schichten können zur Erstellung einer Chronologie verwendet werden, wobei die untersten Schichten die ältesten sind. Die Forscher können dann die Eigenschaften des Eises und des darin eingeschlossenen Materials (z.B. Luftblasen und das Verhältnis von Sauerstoff- und Wasserstoffisotopen) analysieren und somit das vergangene Klima der Erde rekonstruieren. Das europäische Projekt für Eiskernbohrungen (European Project for Ice Coring in Antarctica) in der Antarktis analysierte die in Eisbohrkernen aus der Antarktis eingeschlossene Vulkanasche, um eine detaillierte Aufzeichnung der vulkanischen Geschichte des Holozäns zu erhalten. Diese Daten ergaben 96 Ausbrüche während des Holozäns, wobei 33 dieser Ausbrüche in den letzten 2.000 Jahren stattfanden.
 
 <h4>Die Dendroklimatologie</h4>
 
 Wissenschaftler können auch das Klima der Vergangenheit untersuchen, indem sie Jahresringe untersuchen. Dieses Forschungsfeld ist Teil der Dendrochronologie. Im Wesentlichen sind die Jahresringe unter günstigen Bedingungen breiter und in rauen Zeiten schmaler. Baumringe können genau datiert werden, indem man die Ringe von Probe zu Probe vergleicht oder sogar mit Proben von archäologischen Ausgrabungen vergleicht. Obwohl die Dendrochronologie Grenzen hat, sind Baumringe nützliche Klima-Proxys, die zur Erstellung von genauen Klimaaufzeichnungen für bestimmte geografische Standorte verwendet werden können.

Globale Klimaveränderungen

Im Laufe ihrer ~4,5 Milliarden Jahre alten Geschichte hat die Erde Perioden der Erwärmung und Abkühlung erlebt. Der derzeitige drastische Anstieg der globalen ...

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Biodiversität und Naturschutz

KEY TERMS AND CONCEPTS

KERNBEGRIFFE UND KONZEPTE

ancient clues to climate change

Ancient climate clues help scientists track global climate change. Paleoclimatology is the study of climate conditions in Earth’s past and the causes and effects behind them. By comparing recent climate patterns with older records, researchers can find strong evidence for human-caused warming.

Earth’s climate has changed many times over its 4.5 billion year history. In the last 650,000 years, there have been seven cycles of glacial advance and retreat. The most recent ice age ended more than 11,000 years ago and began the Holocene, the modern climate era. Many earlier changes were linked to small shifts in Earth’s orbit that altered the amount of solar radiation reaching the planet.

Paleoclimatologists use several scientific methods to study the past climate and atmosphere. One major source is ice core data from thick mountain glaciers and polar ice sheets. Seasonal pauses in ice buildup create layers in the ice, and the lowest layers are the oldest. Scientists can study the ice itself and the trapped material inside it, such as air bubbles and ratios of oxygen and hydrogen isotopes, to reconstruct ancient climate conditions.

Ice cores can also preserve volcanic ash. The European Project for Ice Coring in Antarctica used ash trapped in Antarctic ice cores to build a detailed record of Holocene volcanic history. That record showed 96 eruptions during the Holocene, including 33 eruptions in the last 2,000 years. Another useful climate proxy is tree rings. Dendroclimatology, the study of annual tree rings, shows that rings are wider in favorable conditions and narrower in harsh ones. Tree rings can be matched and dated across samples, even from archaeological digs, and they help create high-resolution climate records for specific places, although the method has limits.

Ancient Clues to Climate Change

what is weather?

How Sunlight Shapes Daily Weather

Weather is the current state of the atmosphere at a specific time and place. It is temporary and changes from one location to another. Weather is shaped by the interaction of the sun, atmosphere, hydrosphere, and geosphere. Solar radiation reaches Earth and interacts with water and land. These surfaces release that energy as thermal radiation, or heat, which warms the air above them. Some of that heat escapes back into space, but some is trapped by atmospheric gases. This heat retention is...

global climate change

Ancient climate clues help scientists track global climate change. Paleoclimatology is the study of climate conditions in Earth’s past and the causes and effects behind them. By comparing recent climate patterns with older records, researchers can find strong evidence for human-caused warming. Earth’s climate has changed many times over its 4.5 billion year history. In the last 650,000 years, there have been seven cycles of glacial advance and retreat. The most recent ice age ended more than...

what is biodiversity?

Biodiversity Across Genes, Species, and Ecosystems

Biodiversity is the variety of living things at the genetic, species, and ecosystem levels. It includes not only how many kinds of organisms exist, but also how they are related and how they interact with the world around them. Species diversity spans the full evolutionary tree. It includes single-celled prokaryotes such as bacteria and archaea, as well as the eukaryotic kingdoms: plants, animals, fungi, and protists. About 1.75 million species have been identified so far, and scientists...

threats to biodiversity

How Humans Change Biodiversity

Human activity is changing biodiversity and pushing Earth toward a sixth extinction event. Earlier mass extinctions ended many species, and then new species spread into the changed environment. Today, the Holocene epoch is seeing a mass extinction linked to human actions, and it is often called the Anthropocene. Human numbers and human biomass show how large this impact has become. In 2019, the human population reached 7.7 billion and is projected to rise to 10 billion by 2060. By biomass,...

conservation of declining populations

Saving Species Through Population Recovery

Conservation of declining populations focuses on detecting a population drop, finding its cause, and stopping further loss. The goal is to prevent extinction by using scientific methods to identify the agents behind the decline. Once the cause is known, conservation teams can remove, oppose, or neutralize it. A common step is to test possible causes with a small trial group. If the cause is confirmed, the remaining animals may be moved to an unaffected area. When the population is too small or...

biodiversity and human values

Biodiversity in Food, Tools, and Medicine

Biodiversity supports human life through food, tools, medicine, and many other needs. Changes in the variety of species can also change the environment. Those environmental shifts can alter weather patterns and affect human civilizations. People have depended on biodiversity for agriculture since early human history. Agriculture began when ancestral humans found species that were good sources of food. At least 11,000 years ago, people started selecting plant and animal species to raise on...

what is conservation biology?

Protecting Biodiversity in Conservation Biology

Conservation biology is the science of protecting biodiversity and keeping ecosystems healthy. It looks at how living things, habitats, and human needs are connected. The goal is to preserve biodiversity so ecosystems can continue to function well. Healthy ecosystems provide people with important natural resources. These include food, medicines, and building materials. Ecosystems also deliver key services, such as cleaning air and water. Evidence shows that these services depend on...

what is climate?

Climate Patterns and Earth’s Energy Balance

Climate describes the usual weather conditions in a place over a long period of time. The idea is simple: climate is what you expect, while weather is what you get. Climate is shaped by geographic factors such as latitude, terrain, and how close an area is to bodies of water. Weather and climate are related, but they work on different time scales. Weather is the state of the atmosphere at a specific time and place. Climate is the average pattern of weather over much longer periods. Because of...

sustainable development

Protecting Oceans for Sustainable Development

Sustainable development depends on protecting oceans while meeting human needs. As the human population grows and uses more resources, people must stay aware of the planet’s natural limits. The goal is to improve life now without taking away the resources future generations will need. Long-term sustainability depends on understanding how human actions affect ecological systems. Oceans are a major part of this balance. They provide food for people, produce much of the atmosphere’s oxygen, and...

conservation of small populations

Saving Small Populations with Genetic Diversity

Small populations can be hard to save because they often lose genetic diversity. When variation is low, a species has fewer traits that may help it adapt to climate change, competition from other species, or new diseases. That makes extinction more likely. Large populations usually have a better chance of surviving new stresses. They are more likely to include individuals with genetic variants that are helpful in changing conditions. Small populations are much less likely to contain this kind...

habitat fragmentation

How Fragmented Habitats Affect Wildlife

Habitat fragmentation breaks one continuous habitat into smaller, separate patches. Human land conversion is a major cause of this change, and slower geological shifts in the physical environment can also fragment habitats. The process usually follows the same stages: perforation, dissection, fragmentation, shrinkage, and attrition. Perforation and dissection often begin during land development. Perforation happens when undeveloped land is cleared for something like a home, and dissection...

key terms and concepts

Explore how ice cores and tree rings reveal Earth’s past climate. Learn how paleoclimatology helps scientists study ancient warming, cooling, and volcanic history.

Ancient Clues to Climate Change | JoVE K12

JoVE Core series brings biology to life through over 300 concise and easy-to-understand animated video lessons that explain key concepts in biology, plus more than 150 scientist-in-action videos that show actual research experiments conducted in today’s laboratories.

biology

Die JoVE-Serie erweckt die Biologie durch über 300 prägnante und leicht verständliche animierte Video-Lektionen zum Leben, die Schlüsselkonzepte der Biologie erklären, sowie durch mehr als 150 Videos von Wissenschaftlern in der Praxis, die aktuelle Forschungsexperimente in den Labors von heute zeigen.

Ancient Clues to Climate Change

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