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Klimaarchiv in der Südsee

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 11.09.2007 19:11

2007 ist das Jahr des Klimawandels: Im ersten Halbjahr hat der Internationale Expertenrat für Klimawandel der UN seine Prognosen über die Veränderungen bis 2100 vorgelegt. Am Jahresende kommen die Politiker dann in Bali zusammen, um eine Nachfolgestrategie für das Klimaschutzprotokoll von Kyoto zu verhandeln. Doch der Blick in die Zukunft des Klimasystems kann ohne einen gründlichen Blick n die Vergangenheit nicht gelingen. Daher suchen Geowissenschaftler in aller Welt nach den besten Archiven der Klimageschichte, und finden sie im Eis der Polkappen, in den Böden von Meeren und Seen und in den Korallenriffen wie etwa denen um die französische Südseeinsel Tahiti. Dort ist das Klimaarchiv besonders gut.

Tahiti ist das Südseeparadies schlechthin. Bis in 2200 Metern Höhe ragen die mit dichtem Regenwald bewachsenden Berge aus dem Wasser auf. "Tahiti ist eine sehr junge Vulkaninsel, weniger als zwei oder drei Millionen Jahre alt", erzählt Professor Gilbert Camoin, Forschungsdirektor des französischen Zentrums für Geo- und Umweltwissenschaften Cerege bei Aix-en-Provence. Rings um die steilen Vulkankegel, die auch unter Wasser steil in Richtung Tiefsee abfallen, hat sich ein Ring von Korallenriffen gebildet, der nur an einigen Stellen unterbrochen ist. Sie bilden die Klimageschichte bis zurück zum Übergang von der jüngsten Eiszeit zur derzeitigen Wärmeperiode in unglaublicher zeitlicher Auflösung ab.

Das italienische Spezialschiff "DP Hunter" führte die Bohrungen durch. Foto: Marum/A. Gerdes

Deshalb hat Gilbert Camoin an der Spitze eines großen internationalen Wissenschaftlerteams im Herbst 2005 die Riffe von Tahiti mit einem Bohrschiff besucht und viele Meter Bohrkern aus den tief unter Wasser liegenden und daher nicht mehr lebenden Teilen emporgeholt. "Die Menschen konnten uns vom Strand aus immer sehen", schmunzelt der Forscher, denn das Bohrschiff operierte nur wenige Hundert Meter vom Ufer entfernt. Um Tahiti herum stürzen die Riffe nach einem relativ sachten Abfallen des Meeresbodens in eine Tiefe von rund 100 Metern wie eine Wand auf 200 bis 300 Meter herab. Deshalb mussten die Forscher anspruchsvolles Gerät einsetzen, um die bis zu 310 Meter tief liegenden Riffe überhaupt zu erreichen. "Wir haben Bohrkerne von insgesamt mehr als 600 Meter Länge gewonnen, was unseren ersten Messungen zufolge den vergangenen 17.000 Jahren entspricht", berichtet der Wissenschaftler.

"Die massiven Riffe wachsen etwa einen Zentimeter im Jahr und wir messen auf jedem Zentimeter zwölf Mal", so Camoin, "das heißt wir bekommen für jeden Monat Werte, das ist dann schon ziemlich genau." Wenn Korallen ihr Kalkskelett aufbauen, verwenden sie dafür die Elemente, die das Meer ihnen bietet. Tausende Jahre später können die Wissenschaftler immer noch aus den Bestandteilen der Kalkstrukturen ablesen, wie zum Beispiel die Wassertemperatur war, wie hoch der Salzgehalt, welche Nährstoffe die Korallen zur Verfügung hatten und vieles andere mehr. Wassertemperatur und Salzgehalt kann man beispielsweise aus dem Verhältnis zwischen dem leichteren Sauerstoff-Isotop O-16 und dem schwereren O-18 ablesen. Vereinfacht gesagt steigt der Anteil des schweren Sauerstoffs bei wärmerem Wasser an, weil der leichtere Sauerstoff schneller verdunstet. Aus dem im Kalkskelett überlieferten Isotopenverhältnis kann man also auf die Umgebungstemperatur der damaligen Korallen schließen. "Tahiti ist für die Klimarekonstruktion ein zentraler Ort im Südpazifik", erklärt Camoin weiter, "denn in dieser Gegend haben die meisten klimatischen Anomalien wie zum Beispiel El Nino ihren Ursprung."

"Tahiti ist zentraler Ort für Klimarekonstruktion"

Andererseits ist Tahiti isoliert genug, um irgendwelche Einflüsse von nahegelegenen Kontinenten auszuschließen. "Das ist sehr wichtig, wenn man alle Prozesse betrachten will, die den Anstieg des Meeresspiegels während des jüngsten Übergangs von Kalt- zu Warmzeit beeinflusst oder vorangetrieben haben", so der Forscher. Beim derzeit einzigen anderen Korallenbohrkern, der in den 80er Jahren in Barbados vor der US-Ostküste gewonnen wurde, ist genau das nicht möglich. Die Inseln liegen zu nahe am nordamerikanischen Kontinent und dem damals dort liegenden ausgedehnten Eisschild. "Tahiti gehört dagegen zum so genannten fernen Bereich", so Camoin, "sehr weit entfernt von allen vereisten Gebieten."

Die Tahiti-Riffe weisen aber noch eine andere Besonderheit auf, sie wurden nicht nur von Korallen aufgebaut, sondern auch von Bakteriengemeinschaften. Bei den Einzellern macht Gemeinschaft ebenso stark wie im menschlichen Leben, denn die als Biofilme bezeichneten Gemeinschaften unterschiedlicher Bakterien sind wesentlich widerstandsfähiger gegen Einflüsse von außen, als es das einzelne Bakterium je wäre. In den Riffen um Tahiti gibt es jetzt Abschnitte, die ausschließlich von solchen Bakterienfilmen aufgebaut wurden. Sie filtern wie die Korallen die im Meerwasser gelösten Karbonatbestandteile heraus und bilden sich daraus kalkhaltige Gerüste. "In manchen Bohrkernen machen solche Mikrobialithen bis zu 80 Prozent des Volumens aus", berichtet Dr. Hildegard Westphal, Meeresgeologin am Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen ( Marum ), "auch deshalb sind die Bohrkerne von Tahiti so einzigartig."

Bohrkerne von über 600 Metern Länge barg die Expedition aus den Riffen um Tahiti. Foto: Marum/A. Gerdes

Die Mikrobenriffe können grundsätzlich ebenso wie Korallenriffe zur Rekonstruktion von früheren Klimabedingungen herangezogen werden. "Potentiell speichern sie ebenfalls Umweltbedingungen", meint Westphal, "und neben Oberflächentemperatur und Salzgehalt gibt es so viele andere Einflussfaktoren, die eine Rolle spielen: Niederschlagsmuster, Meeresströmungen oder Aufwallungen aus der Tiefsee." All diese Bedingungen schlagen sich im Kalkskelett der Mikrobialithen ebenso nieder wie in den Korallenriffen. Allerdings müssen die Wissenschaftler noch viel Arbeit investieren, um die Elemente in den Kalkskeletten der Mikrobialithen in Informationen über vergangene Klimafaktoren zu übersetzten. "Es ist bei ihnen viel komplexer als bei Korallen, weil ganz viele verschiedene Typen von Bakterien beteiligt sind", erklärt Westphal. Da die Bakterien unterschiedlich mit den Nährstoffen aus ihrer Umwelt umgehen, haben es die Wissenschaftler schwer, das im Kalk gespeicherte Signal in eine Information über die damalige Umgebung umzuwandeln. "Wir finden beim Verhältnis der unterschiedlich schweren Sauerstoffisotopen zum Beispiel schöne Fluktuationen, die verschiedene Jahreszeiten widerspiegeln könnten", meint die Geologin, "aber diese Werte sind alle noch nicht geeicht."

Den für die Einschätzung des Klimawandels nötige Blick auf Start der drastischen Klimaerwärmung nach dem Ende der jüngsten Eiszeit bleibt bei den Tahiti-Bohrkernen leider verwehrt. Die ältesten Teile der geborgenen Kerne sind eben nur 17.000 Jahre alt. "Wir sind aber zuversichtlich", so Gilbert Camoin, "dass wir die fehlenden 3000 Jahre bei einer weiteren Bohrkampagne im Großen Barriereriff vor Australien erschließen werden." Die soll in etwa zwei Jahren durchgeführt werden.