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Klimagedächtnis der Korallen

Seit Mitte des 19. Jahrhunderts gibt es Aufzeichnungen über die Meerwassertemperatur. Die in Korallen gespeicherten Klimadaten reichen sehr viel weiter zurück. Sie helfen dabei, aktuelle Extremwetterphänomene wie die anhaltende Trockenheit in Australien zu verstehen.

Taucherin unter Wasser
© Anne Sheppard, Universität Warwick, UK

Bei einem Tauchgang im Riff von Diego Garcia, Chagos Archipel (Britisches Territorium im Indischen Ozean) entnimmt Miriam Pfeiffer einer Steinkoralle einen Bohrkern.

Der hellgraue Korallenbohrkern, den Miriam Pfeiffer aus dem Schrank ihres Büros im Institut für Geowissenschaften holt, sieht aus wie eine schlanke Säule aus Beton. Er hat so gar nichts gemein mit den farbenfrohen, fein verästelten Strukturen im Meer, für die Korallen weithin bekannt sind. Das liegt daran, dass die koloniebildenden Nesseltiere in vielerlei Arten und Formen vorkommen. Pfeiffers Bohrkern stammt von Steinkorallen der Gattung Porites, die langsam, in meist massiven Strukturen wachsen und sehr groß und alt werden können.

Seit 20 Jahren erforscht die Kieler Professorin für Paläontologie und Historische Geologie gegenwärtige und fossile Korallenriffe im Zusammenhang mit dem Klimawandel. Denn Korallen sind so etwas wie ein lebendes Klimaarchiv. Sie können die Temperatur aufzeichnen, so wie Bäume mit ihren Jahresringen. »Bei den Korallen sind die Jahresringe übereinander«, erklärt Pfeiffer, die den meereswissenschaftlichen Forschungsschwerpunkt Kiel Marine Science (KMS) verstärkt. Die Korallen wachsen etwa einen Zentimeter pro Jahr und bauen dabei, je nach Wassertemperatur, unterschiedliche Mengen an Spurenelementen in ihr Kalkskelett ein. Anhand der Analyse dieser Spurenelemente kann man in Kombination mit weiteren Untersuchungen Rückschlüsse auf die Wassertemperatur ziehen. Im Unterschied zu den experimentell gemessenen Meerestemperaturen haben die in Korallen gespeicherten Klimadaten besondere Vorteile: Sie reichen weiter zurück, sind kleinräumig verfügbar und weniger anfällig für Messfehler. »Wenn man mit lebenden Korallen arbeitet, kann man locker die letzten 400 Jahre betrachten. Erst dann kann man bei einem Phänomen sagen, es kehrt immer wieder, oder es tritt nur abschnittsweise mal auf und dann nicht wieder.« Fossile Korallen erlauben sogar einen noch weiteren Blick zurück in die Klimageschichte – bis zu 5000 Jahre zurück.

Korallenstrukturen
© Prof. Miriam Pfeiffer

Im Röntgenbild des Korallenkerns sind die Jahresbänder gut zu sehen. Die Steinkoralle (Gattung: Porites sp.) wächst etwa 1 cm pro Jahr.

Sie liefern wichtige Vergleichsdaten etwa in Bezug auf natürliche Klima- und Umweltvariabilität und helfen dabei, die aktuell beobachteten Umweltveränderungen in den Kontext natürlicher Schwankungen zu stellen und zu bewerten.

Im Zentrum der Forschung von Pfeiffers Arbeitsgruppe steht der Indische Ozean und sein besonderes Klimaphänomen, der »Indian Ocean Dipole«, eine natürliche Anomalie der Meeresoberflächentemperatur im West- und Ostpazifik. Er bedingt beispielsweise die extreme Trockenheit in Australien. »Der indische Ozean hat sich im Verlauf des 20. Jahrhunderts von allen Ozeanbecken am schnellsten erwärmt und folgt stark der globalen Klimaerwärmung«, berichtet die Wissenschaftlerin. Diese Erwärmung verstärkt den Dipol im Indischen Ozean, der auf Temperaturunterschieden zwischen dem westlichen und dem östlichen Indischen Ozean beruht.

Ähnlich wie bei El Niño und La Niña im Pazifik durchläuft auch der Dipol im Rhythmus von drei bis acht Jahren verschiedene Phasen, in denen sich die Wassertemperatur drastisch ändert. In der aktuellen positiven Phase ist sie im westlichen Indischen Ozean höher, im östlichen niedriger, was in Ostasien und Australien Dürren verursacht, in Teilen Indiens und Ostafrikas dagegen Regen. Pfeiffer: »2019 war der extremste ‚Indian Ocean Dipole‘, zumindest von der Temperaturmagnitude her, den man bisher hatte. Das führte im Dezember 2019 zu starken Regenfällen und Überschwemmungen in Ostafrika sowie zu extremer Trockenheit und den verheerenden Buschfeuern in Australien.«

Die Korallen sind einerseits Leidtragende des Klimawandels. Denn steigende Meerwassertemperaturen schädigen die Riffe zum Teil so stark, dass sie sich nie mehr davon erholen werden. Gleichzeitig tragen Korallen auch wesentlich dazu bei, das Klima vergangener Jahrhunderte zu rekonstruieren und damit die Prozesse des Klimawandels zu verstehen. »Mit den Temperaturen, die Korallen aufzeichnen, kann ich den Temperaturgradienten vom Indischen Ozean berechnen und dadurch verstehen, warum sich dieser Dipol im Indischen Ozean verstärkt hat«, so Pfeiffer. Diese Daten werden unter anderem dazu genutzt, die Klimamodelle zu verfeinern.

Autorin: Kerstin Nees

Sterbende Korallenriffe

Der Anstieg der Meerwassertemperaturen gefährdet zusammen mit anderen Faktoren (Ozeanversauerung, Umweltverschmutzung) das Fortbestehen der Korallenriffe. Die Häufigkeit und Intensität des Massensterbens von Korallen hat in den vergangenen drei Jahrzehnten zuvor nicht gekannte Ausmaße erreicht und ist eine direkte Folge der globalen Klimaerwärmung. Schon für die quasi unvermeidbare globale Erwärmung um 1,5 Grad hatte der Weltklimarat IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) 2018 Korallenverluste um 70 bis 90 Prozent vorausgesagt. Bei einem Anstieg von 2 Grad seien 99 Prozent der Korallenriffe demnach wahrscheinlich verloren (IPCC-Sonderbericht Global Warming of 1,5 °C). Zwar verfügen Korallen über eine gewisse Resilienz und Anpassungsfähigkeit. Aber wenn Hitzewellen immer dichter aufeinanderfolgen, fällt es ihnen schwer, sich zu erholen. »Auch Riffe wie das große Great Barrier Reef vor Australien können komplett verschwinden«, macht die Kieler Korallenforscherin Miriam Pfeiffer klar.

Obwohl Korallenriffe nur circa 0,1 Prozent der globalen Meeresfläche einnehmen, beherbergen sie mehr als 25 Prozent der bekannten Meeresfische und sind damit eine wichtige Nahrungsquelle für die dortige Bevölkerung. Sie sind außerdem ein wichtiger wirtschaftlicher Faktor im Tourismus vieler Länder und dienen dem Küstenschutz. Müsste man die Küstenschutzfunktion der Korallenriffe durch künstliche Dämme ersetzen, würde das sehr viel Geld kosten. Pfeiffer: »Auch wenn das für uns immer so exotisch und weit weg ist: In den Tropen lebt die Hälfte der Weltbevölkerung. Etwa 275 Millionen Menschen leben direkt im Einflussbereich eines Korallenriffs.« (ne)

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