Klima: Die Lehren aus der letzten Erwärmung

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Klima: Die Lehren aus der letzten Erwärmung

Durch die Analyse von Sedimenten, die aus der Zeit der Erwärmung vor 56 Millionen Jahren stammen, wirft ein Team der Universität Genf einen neuen Blick auf unsere Klimazukunft.

Vor 56 Millionen Jahren erlebte die Erde eine der größten und schnellsten Klimaerwärmungen ihrer Geschichte: das Paläozän-Eozän-Thermische Maximum, das Ähnlichkeiten mit der aktuellen und zukünftigen Erwärmung aufweist. In diesem Zeitraum stiegen die globalen Temperaturen um 5 bis 8°C an. Es kam zu einer Zunahme der saisonalen Niederschläge, die dazu führten, dass große Mengen an Lehm in den Ozean gespült wurden, wodurch dieser für einige Lebewesen unbewohnbar wurde. Dieses Szenario könnte sich heute wiederholen. Das hat ein Team der Universität Genf anhand der Analyse von Sedimenten aus dem tiefen Wasser des Golfs von Mexiko herausgefunden. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift Geology zu finden.

Das Paleozän-Eozän-Thermische Maximum ( PETM), das vor 56 Millionen Jahren stattfand, war die größte und schnellste Klimastörung des Känozoikums (vor 65,5 Millionen Jahren bis heute). Sowohl in Bezug auf die Amplitude (5-8°C Anstieg) als auch auf die Plötzlichkeit (5000 Jahre, eine in geologischen Maßstäben sehr kurze Zeit) war diese Episode außergewöhnlich und führte zu einer weltweiten Erwärmung der Temperaturen. Sie dauerte etwa 200 000 Jahre an und führte zu zahlreichen Aussterbeereignissen im Meer und an Land.

Er wurde durch eine hohe Konzentration von Kohlendioxid (CO2) und Methan, zwei starken Treibhausgasen, in der Atmosphäre ausgelöst. Wie heute könnten diese Gase durch mehrere, wahrscheinlich kombinierte Phänomene freigesetzt worden sein: Freisetzung von Methanhydraten aus dem Meeresboden, plötzliches und starkes Auftauen des Permafrostbodens und Injektion von Magma in die organischen Sedimente am Westrand Norwegens. Der Ursprung dieser Prozesse ist noch umstritten. Der Einschlag eines Meteoriten und/oder die Auswirkungen intensiver vulkanischer Aktivität in den Tiefen des Nordatlantiks könnten dafür verantwortlich sein.

Ein geologisches ’Archiv’ von bisher unbekannter Qualität

Aufgrund der vielen Ähnlichkeiten des PETM mit der heutigen Erwärmung werden die geologischen Überreste aus dieser Zeit von Wissenschaftlern genauestens untersucht. Ein Team der Universität Genf berichtet heute über neue Erkenntnisse. ’Das Ziel unserer Studie war es, den Einfluss dieser Klimaveränderungen auf Sedimentsysteme, d.h. auf die Prozesse der Bildung und Ablagerung von Sedimenten, zu untersuchen und zu verstehen, wie diese Veränderungen von der ?Atmosphäre bis in die Tiefen des Ozeans gelangen’, erklärt Lucas Vimpere, Postdoktorand an der Abteilung für Erd- und Umweltwissenschaften der naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Genf und Erstautor der Studie.

Die Forscher/innen analysierten Sedimente aus einer Tiefe von mehr als 8 km im Golf von Mexiko. Dieses Becken fungiert als riesiges ’’Reservoir’’, in das sich das Material ergießt, das über Millionen von Jahren vom nordamerikanischen Kontinent erodiert und transportiert wurde. Aus Kosten- und Infrastrukturgründen werden die Sedimente, die zur Untersuchung des PETM verwendet werden, normalerweise aus flachen Meeres- oder Kontinentalgewässern entnommen. Dank der Zusammenarbeit mit einem Ölunternehmen konnten wir eine Probe von bisher ungekannter Qualität erhalten, die keinerlei Veränderungen aufweist’, sagt der Forscher. Der 543 m lange Kern enthält eine 180 m dicke Sedimentaufzeichnung des PETM und ist damit das weltweit vollständigste geologische ’Archiv’ dieser Periode.

Mehr Lehm auf dem Meeresboden

Wissenschaftler der Universität Genf haben herausgefunden, dass diese zuerst aus einer großen Lehmschicht und dann aus einer Sandschicht bestand - ein kontraintuitives Ergebnis. Beim PETM gingen wir davon aus, dass es mehr Niederschläge und damit mehr Erosion gegeben hat und dass große Mengen Sand vorrangig über die Flusssysteme in die Ozeane transportiert wurden. Anhand unserer Probe konnten wir jedoch feststellen, dass zunächst Lehm und nicht Sand transportiert wurde", erklärt Sébastien Castelltort, ordentlicher Professor an der Sektion für Erd- und Umweltwissenschaften der naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Genf und letzter Autor der Studie.

Diese Beobachtung führte zu der Erkenntnis, dass es in diesem Zeitraum nicht zu einem Anstieg der jährlichen Niederschlagsmenge kam, sondern zu einer Zunahme der Saisonalität und der Intensität der Niederschläge. Dies hatte zur Folge, dass sich die Flussrinnen - die tiefsten Stellen eines Flusses - stärker bewegten, wodurch große Mengen an Flusston, der sich in den angrenzenden Schwemmebenen abgelagert hatte, in die Tiefen des Ozeans transportiert wurden. Daher können wir jetzt davon ausgehen, dass das Vorhandensein von Lehm in tiefen Becken ein Marker für die Zunahme der saisonalen Regenfälle ist’, sagt Lucas Vimpere. Das Phänomen führte zu einer erhöhten Trübung des Ozeans, die für Meerestiere und -pflanzen, insbesondere für Korallen, schädlich ist.

Das PETM ist ein potenzielles Analogon der aktuellen Erwärmung. Wie die jüngsten IPCC-Berichte zeigen, beobachten wir auch heute eine Zunahme der Saisonalität und der Intensität von Regenfällen. Wie unsere Studie zeigt, könnte dies die Sedimentsysteme auf die gleiche Weise destabilisieren wie während des PETM, mit den gleichen Folgen für die Ozeane und die lebenden Arten", erklärt Lucas Vimpere. Diese neuen Daten können nun in Modellrechnungen einfließen, mit denen die Entwicklung und die Folgen der globalen Erwärmung vorhergesagt werden sollen.

16. Feb. 2023