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Fossile Pflanzenreste für genauere Klimaprognosen

Der Klimawandel und seine Auswirkungen stehen im Fokus der Forschung von Professor Ralph R. Schneider vom Institut für Geowissenschaften. Um die Folgen der globalen Erwärmung abzuschätzen, erforscht er die Vegetation aus einer lange vergangenen Zeit.

Afrikanische Savanne
© YayaErnst/iStock

Dunkle Wolken über der afrikanischen Savanne: Starkregenereignisse nehmen an Häufigkeit und Heftigkeit zu, aber auch Hitzeperioden im Sommer werden spürbar mehr. Welche Auswirkungen die weltweite Erwärmung der Erde haben wird, erforschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Kieler Universität.

Deutlich unter zwei Grad Anstieg: Um die globale Erwärmung und die negativen Auswirkungen des Klimawandels zu begrenzen, hat sich die Europäische Union (EU) bis 2030 eine weitere Reduktion von Treibhausgasen auf die Fahnen geschrieben und ihr Klimaziel damit deutlich verschärft. »Ein solcher Schritt tut not«, betont Ralph R. Schneider, Professor für Meeresgeologie und Paläoklimaforschung am Institut für Geowissenschaften der Kieler Universität. »Denn machen wir weiter wie bisher, drohen steigende Meeresspiegel, werden ganze Inseln und Landstriche überschwemmt und von der Landkarte getilgt.« Das hat Folgen für das (Über-)Leben von Menschen: Wird es weiterhin genügend Nahrungsmittel geben, wenn fruchtbares Ackerland knapp wird? »Bereits jetzt nehmen extreme Wetterphänomene wie Zyklone, Taifune, Starkregen in ihrer Häufigkeit und Heftigkeit zu, aber auch Hitzeperioden im Sommer werden für den Menschen spürbar mehr«, erklärt der Direktor des Kiel Marine Science (KMS), des Zentrums für Interdisziplinäre Meeresforschung.

Welche Auswirkungen die weltweite Erwärmung der Erde um 1,5 bis 2 Grad haben wird, darüber geben globale Klimamodelle Auskunft. Diese entstehen überwiegend durch mathematische Hochrechnungen, basierend auf den Klima- und Wetteraufzeichnungen der vergangenen 100 bis 150 Jahre. Schneider will diese Hochrechnungen nun mit Forschungsergebnissen unterfüttern, die aus Untersuchungen von natürlichen Proben aus der Vergangenheit stammen. Fossile Pflanzenreste aus einer Zeit, in der die Temperaturen um zwei Grad höher lagen als die derzeitige Durchschnittstemperatur, geben Auskunft zum damaligen Klima und dessen Folgen. Schneider und sein Team erhoffen sich so Erkenntnisse für die zukünftige Entwicklung des Klimas insbesondere in den warmen Klimazonen, für die nicht so sehr eine starke Erwärmung, sondern eher eine große Veränderung der jährlichen Niederschlagsmengen angenommen wird.

Der Blick in die Vergangenheit schafft Wissen für morgen

Für das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) finanzierte dreijährige Projekt »Veränderungen des Hydroklimas und der Vegetation im tropischen Südostafrika« reist Schneider rund 130.000 Jahre zurück in die Vergangenheit. Das tropische Südostafrika, genauer gesagt Mosambik, ist das Ziel der wissenschaftlichen Zeitreise. Dort mündet der Sambesi, der größte Strom im südlichen Afrika, in den Indischen Ozean. »Auf seinem rund 2.600 Kilometer langen Weg vom Quellgebiet in Sambia bis zur Küste nimmt der Fluss aus allen Landesteilen Pflanzenreste, Wurzeln, Stiele und Blätter mit«, erklärt Schneider. Diese setzen sich im Flussdelta im Boden ab. Mittels einer Bohrung lassen sich in einer Tiefe von 100 Metern fossile Blätter finden, die aus dem Zeitabschnitt des letzten Interglazials stammen, der rund 6.000 Jahre dauernden Zwischenzeit zwischen zwei Eiszeiten. »Vor rund 130.000 Jahren lag die Durchschnittstemperatur im Indischen Ozean bei 26 bis 30 Grad, also zwei Grad über unserer heutigen Durchschnittstemperatur, ein wichtiger Faktor für die Verdunstung und Wasseraufnahme in der Atmosphäre auch über dem Kontinent. Das hatte Auswirkungen auf das Pflanzenwachstum und die Beschaffenheit der Pflanzen, insbesondere der Blattwachse, der wachsartigen Schicht auf bestimmten Blättern«, erklärt Schneider. Diese Blattwachse wurden chemisch aus den Sedimenten herausgelöst und die Isotopenverteilung der darin enthaltenen typischen Kohlenwasserstoff-Moleküle bestimmt – eine Expertise, die im Leibniz-Labor für Altersbestimmung und Isotopenforschung für die Paläoklima- und archäologische Forschung eingesetzt wird.

»An den Kohlenstoffisotopen lässt sich der Pflanzentyp ablesen, also ob es sich um Laubbäume, Gräser oder Buschwerk handelte, die eher im Regenwald oder in der Savanne beheimatet waren«, erklärt Schneider die komplexen Zusammenhänge. An den Wasserstoffisotopen erkennen die Fachleute, wie viel Regen oder Wasserdampf aus dem benachbarten warmen Ozean die Pflanze abbekommen hat. »Die Hypothese ist, dass es bei steigenden Temperaturen immer mehr und/oder immer extremere Niederschläge gegeben hat.« Doch die ersten Ergebnisse der noch nicht abgeschlossenen Studie bergen Überraschendes: Die Isotope zeigten auch längere, 200 bis 400 Jahre andauernde Trockenperioden an. Was diese Prozesse auslöste, inwieweit Atmosphäre und Windzirkulation dabei eine Rolle spielten und was sich daraus für die Klimaerwärmung und deren Folgen ergibt, wird derzeit untersucht. »Wir vermuten, dass die Erderwärmung immer mehr und stärkere Niederschläge zur Folge haben wird, abgelöst von extrem trockenen Phasen«, erklärt Schneider. Ob er Recht hat, werden die in etwa einem Jahr abgeschlossenen Forschungen zeigen.

Autorin: Jennifer Ruske

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