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Porträt einer Ozeanströmung

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 24.04.2012 10:13

Rund fünf Kilometer Bohrkerne hat ein Expeditionsteam des Internationalen Meerestiefbohrprogramms IODP zum Jahreswechsel im Golf von Cádiz geborgen. Die Sedimente reichen bis zu sechs Millionen Jahre zurück und sollen erklären helfen, wie sich die Meeresströmungen an der Kontaktstelle von Atlantik und Mittelmeer im Lauf der Zeit veränderten. Auf dem Workshop der deutschen Komponenten von IODP und dem entsprechenden Kontinentalen Bohrprogramm ICDP in Kiel wurden erste Ergebnisse vorgestellt.

Die Straße von Gibraltar vom Weltraum aus gesehen (Bild: Esa).Weit unterhalb der Meeresoberfläche zwischen Gibraltar auf der europäischen und Ceuta auf der afrikanischen Seite der Straße fließt einer der größten Wasserfälle der Welt. Vergleichsweise warmes und sehr salzhaltiges Wasser ergießt sich dort in Bodennähe aus dem Mittelmeer über die Schwelle von Gibraltar in den Atlantik. Pro Sekunde fließen 1,78 Millionen Kubikmeter mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von fast elf Stundenkilometern durch, fast zehn mal so viel Wasser wie der Amazonas führt. "Das ist schon eine wichtige Komponente in der Ozeanzirkulation des Atlantik", meint André Bahr, Geologe an der Universität Frankfurt.

Das Bohrschiff Joides Resolution am 16. Januar 2012 bei der Rückkehr von Expedition 339 (IODP/Ecord, Fernando Barriga).Bahr war Teilnehmer der IODP-Expedition 339, die von November bis Januar mit dem amerikanischen Bohrschiff Joides Resolution im Golf von Cádiz unterwegs war. "Aufgabe dieser Expedition war eben diesen Ausstrom zu rekonstruieren", sagt der Geologe. Denn der Ausstrom und der gegenläufig Einstrom von kühlerem und weniger salzhaltigem Atlantikwasser ins Mittelmeer schwanken offenbar stark über geologische Zeiträume hinweg und wurde zuletzt vor rund 5,3 Millionen Jahren komplett unterbunden. Die rund fünf Kilometer Bohrkerne, die bei der IODP-Expedition gewonnen wurden, legen die Grundlage für eine genaue Untersuchung der Strömungen durch die Straße von Gibraltar.

Techniker unter Leitung von Kurator Chad Broyles tragen einen Bohrkern vom Bohrdeck (Bild: IODP/USIO).Die Kerne umfassen die Sedimente der vergangenen sechs Millionen Jahren. "Wir wollten besser verstehen, wie die Straße von Gibraltar erst als Barriere und dann als Verbindung zwischen den beiden Meeresbecken arbeitete", erklärt Javier Hernandez-Molina von der Universität im spanischen Vigo, einer der Expeditionsleiter, "und dieses Verständnis haben wir jetzt." Die Straße von Gibraltar schloss sich in der letzten Periode des Miozäns, im sogenannten Messinium, mehrfach und schnitt so das Mittelmeer komplett von der Wasserzufuhr aus dem Atlantik ab. Das isolierte Meer trocknete nach jeder Blockade stark ein, beim jüngsten Mal sank der Meeresspiegel um drei bis fünf Kilometer ab, der Wasserkörper zerfiel in einzelne "Tümpel" mit stark salzhaltigem Wasser. Diese Messinische Salinitätskrise endete abrupt vor 5,33 Millionen Jahren, als die Straße von Gibraltar wieder frei wurde. "Unsere vorläufigen Daten besagen, dass die Öffnung von Gibraltar vielleicht vor 5,3 Millionen Jahren stattfand, aber die ersten Hinweise auf einen intensiven Ausstrom aus dem Mittelmeer sind zwischen 4,2 und 4,5 Millionen Jahre alt", erklärt Bahr.

Mitglieder der IODP-Expedition 339 begutachten einen der Bohrkerne (Bild: IODP/USIO).Die rund eine Million Jahre dauernde Verzögerung erklären sich die Forscher so, dass zunächst Unmengen an Atlantikwasser in das nahezu trockengefallene Mittelmeer einströmten, um dessen tiefliegenden Wasserspiegel wieder auszugleichen. Ob und wie genau diese sogenannte Zankleische Flut stattfand, sollen geochemische Untersuchungen an den Mikrofossilien in den Bohrkernen klären, die in den kommenden Monaten und Jahren durchgeführt werden. Deren Zusammensetzung spiegelt nämlich den Ursprung der Lebewesen wider und liefert so Hinweise darauf, in welche Richtung die Ströme in der fraglichen Zeit flossen.

Y. Takashimizu, Niigata Univ., E. Ducassou, Univ. Bordeaux, und J. Kuroda, Jamstec, vergleichen Daten einer Bohrstelle im Golf von Cádiz (Bild: IODP/USIO).Schon bei der ersten Begutachtung an Bord des Bohrschiffes konnten die Forscher dagegen Hinweise auf starke tektonische Bewegungen an der Straße von Gibraltar erkennen. "Bis ungefähr zwei Millionen Jahre vor heute muss dort ziemlich starke tektonische Aktivität geherrscht haben", erklärt Bahr, "wir sehen immer wieder alte Ablagerungen, die man mit Erdbeben in Verbindung bringen könnte, und erst seit etwa zwei Millionen Jahren haben wir dann ungefähr das Bild, das wir auch heute haben." Diese tektonische Aktivität steht im Zusammenhang mit der Kollision von afrikanischer und eurasischer Platte.