Vergangene Vulkanausbrüche helfen, die Zukunft des Klimas zu enthüllen
Die Bestimmung des genauen Zeitpunkts, der Geschwindigkeit und des Ablaufs von Klimaschwankungen hilft der Wissenschaft, genaue Modelle zur Simulation des zukünftigen durch menschliche Aktivitäten beeinflussten Verhaltens der Ozeane und der Atmosphäre zu entwickeln. Es könnte auch möglich sein, Zusammenhänge zwischen den Beweisen für die Freisetzung von CO2 aus den tiefen Gewässern des Südlichen Ozeans und den Beweisen für vergangene CO2-Schwankungen in der Atmosphäre aus den Eisbohrkernen festzustellen. Diese könnten sich bei der Bestimmung der zukünftigen Reaktion des Erdsystems auf steigende CO2-Werte als nützlich erweisen. Das EU-finanzierte Projekt SHARP untersuchte die zeitlichen Beziehungen zwischen großräumigen Klimaveränderungen in der Atmosphäre und den Ozeanen, die vor 10 000 bis 40 000 Jahren aufgetreten sind und in marinen Sedimentkernen aus dem Südlichen Ozean und Eisbohrkernen aus der Antarktis aufgezeichnet wurden. Diese Forschungsarbeit wurde im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen gefördert. Die Forschenden extrahierten und identifizierten im Labor Vulkanasche von Eruptionen aus dieser Zeit, insbesondere Glasfragmente, die bei einem Vulkanausbruch gebildet und in Sedimenten konserviert wurden. „Diese Glasfragmente, sogenannte Kryptotephra, liegen in so geringen Konzentrationen vor, dass die Ascheschichten bei der optischen Prüfung der Bohrkerne nicht sichtbar sind“, so der Forschungsstipendiat Peter Abbott.
Lokalisierung von Vulkanausbrüchen
Die Glasfragmente wurden daher geochemisch analysiert, um festzustellen, aus welchem Vulkan sie stammen. „Diese Analysen können auch als Fingerabdruck verwendet werden, um die Horizonte zwischen den Ablagerungen zu korrelieren, und dieser Rahmen kann dann als Leitfaden für die Lokalisierung gleicher vulkanischer Ereignisse in den Eiskernaufzeichnungen aus der Antarktis dienen“, erklärt Abbott. Die Ergebnisse deuteten darauf hin, dass die Ablagerungen höchstwahrscheinlich durch andere Prozesse entstanden sind, die die Ablagerung der Glasfragmente nach den Vulkanausbrüchen verzögerten. Abbott erklärt hierzu: „Zu den sekundären Prozessen, die die Glasfragmente an den Standorten abgelagert haben könnten, gehören das Aufeinanderschieben von Eisschollen oder Meereis und die Sedimentumlagerung durch Bodenströmungen, beispielsweise durch die Migration von Strömungen oder Schwankungen ihrer Fließgeschwindigkeit.“ Die allgemeine Feststellung, dass sekundäre Prozesse für die Abgabe von vulkanischen Glasfragmenten an den Südlichen Ozean vor 10 000 bis 40 000 Jahren verantwortlich waren, könnte dazu beitragen, frühere Veränderungen der paläozeanographischen Bedingungen im Südlichen Ozean zu bestimmen. „Die Abfolge der Ereignisse lässt vermuten, dass an beiden Standorten gleichzeitig Perioden der Ablagerung und der Nichtablagerung stattfanden, was eher auf regionale als auf lokale Prozesse hinweist“, kommentiert Abbott.
Prozesse hinter der Ablagerung
Es wird daran gearbeitet, die Prozesse, die die Glasfragmente transportiert und dann an den Standorten abgelagert haben, sowie die Ursachen der zeitlichen Schwankungen zu ermitteln. „Die Einschränkung dieser Prozesse kann Kenntnisse über die Funktionsweise des Ozeans in dieser Zeitspanne und Informationen über paläozeanographische Veränderungen liefern, die nicht durch andere Einschränkungen bestimmt werden können“, stellt Abbott fest. Darüber hinaus konnten auch die Langzeitaufzeichnungen der Schwankungen bei der Ablagerung von vulkanischem Material (Tephra) im Südlichen Ozean mit einer höheren Auflösung als in früheren Studien abgebildet werden. Dadurch wurde ein klareres Bild der für Tephra-Ablagerungen verantwortlichen sekundären Prozesse gezeichnet und den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern ermöglicht, zu beurteilen, ob alle Ereignisse auf die gleichen Prozesse zurückzuführen sind. Obwohl SHARP nicht direkt zum Verständnis des Zeitpunkts vergangener Klimaveränderungen beitragen konnte, so half es der Wissenschaft doch bei der Bestimmung, welche anderen Techniken zur Untersuchung der zeitlichen Beziehung zwischen den in der Region beobachteten Klimaveränderungen im Ozean und in der Atmosphäre eingesetzt werden sollten. Abbott sagt abschließend: „SHARP demonstriert außerdem die Komplexität tephrochronologischer Studien in marinen Umgebungen, indem es die Bandbreite der Prozesse hervorhebt, die diese Aufzeichnungen beeinflussen und somit bei der Untersuchung jeglicher mariner Sequenzen berücksichtigt werden sollten.“
Schlüsselbegriffe
SHARP, vulkanisch, Südlicher Ozean, Glasfragmente, Antarktis, Eisbohrkern, Klimawandel, Kryptotephra, Vulkan
