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Projekt-Erfolgsstorys - Auf der Suche nach Hinweisen zum Klimawandel

Formationen wie Stalagmiten, die sich im Untergrund bilden, können entscheidende Informationen über Veränderungen der Umwelt liefern. Ein kürzlich abgeschlossenes Forschungsprojekt beobachtete Höhlen in ganz Europa, um zu sehen, was sie uns über den Klimawandel erzählen können.

Klimawandel und Umwelt

Für viele Menschen stellen Höhlen und ihre einzigartigen Gesteinsformationen wie Stalagmiten und Stalaktiten eine so große Faszination dar, dass sie keine Schwierigkeiten oder Gefahren scheuen, um diese zu erkunden. Doch Höhlen ziehen nicht nur Hobbyforscher an, in Tropfsteinen verbergen sich auch wichtige Informationen über das Klima, die für Wissenschaftler sehr interessant sind. Tropfsteine entstehen in Jahrtausenden durch Mineralablagerungen, die im Wasser enthalten sind, das langsam und beständig durch porösen Felsen tropft. Diese Ablagerungen enthalten auch Informationen über die Atmosphäre, die sich im Laufe der Jahrhunderte verändert hat. Ein Forscher, der sich mit der Frage befasste, wie Höhlen einen Beitrag zur Klimaforschung leisten können, ist der spanische Paläoklimatologe David Dominguez-Villar. Er hat gerade ein zweijähriges Forschungsprojekt abgeschlossen, bei dem er Höhlen in Spanien, Frankreich, Slowenien und zwei in Großbritannien in Zusammenarbeit mit lokalen Forschern an jedem Standort beobachten ließ. "Wir wollten verstehen, ob Höhlenumgebungen in Europa einen Beweis für den derzeit stattfindenden Klimawandel liefern können", sagt er. "Höhlen sind einzigartige Umgebungen, da in ihnen konstante Temperaturen herrschen. Das heißt, sie liefern gute Hinweise darauf, wie sich das Klima langfristig verändert." Ein Klimaarchiv Er erklärt, wie die Tropfsteine in Höhlen eine Art Abbild des Klimas bilden - ein Archiv der im Laufe der Zeit wechselnden Bedingungen -, das Wissenschaftlern ähnliche Daten liefert, wie die Eiskerne, die aus den Gletschern in den Polargebieten der Erde entnommen werden. "Höhlen haben mehrere Vorteile gegenüber Eiskernen", sagt Dominguez-Villar, der das Projekt im Rahmen eines Stipendiums an der Universität Birmingham (UK) durchführte. "Höhlen gibt es überall, was bedeutet, dass sie viel zu Klimaveränderungen über eine breite geografische Streuung hinweg erzählen können, und sie sind sehr viel zugänglicher, weil sie nicht an den Polen liegen." Die Stalagmiten in Höhlen geben den Forschern sehr detaillierte Informationen, da sie aufgrund des technischen Fortschritts an diesen öfter Messungen durchführen können als an anderen Zeitzeugen. Dadurch erhalten sie nicht nur einen genauen Klimaabdruck sondern auch eine Auflösung auf einer kleineren Skala als der Jahresskala. Mithilfe der Uran-Thorium-Datierungstechnik lassen sich Tropfsteine genau über die letzten HundertausendHunderttausend Jahre - ein sogenanntes Quartär - datieren. Darüber hinaus eignen sich Stalagmiten besonders für paläoklimatische Anwendungen, wegen ihrer relativ einfachen Geometrie und weil sie mehrere verschiedene Klima-Proxys enthalten, wie Sauerstoff und Kohlenstoff-Isotope, oder Spurenelemente - Verunreinigungen in den Kalkstalagmiten. Diese können Hinweise auf Niederschlagsmenge, Temperatur, Vegetation und Veränderungen in den letzten 500.000 Jahren geben, erläutert Dominguez-Villar. Dies sind entscheidende Informationen für Wissenschaftler, die den Klimawandel untersuchen, weil das Wissen über Klimaschwankungen in der Vergangenheit und ihre Ursachen für das Verständnis der aktuellen Veränderungen und für die Vorhersage zukünftiger Trends von entscheidender Bedeutung ist. Ein größerer Durchblick Da sich viele verschiedene Bereiche zunehmend für den Klimawandel interessieren, benötigen die Wissenschaftler mehr und genauere Daten über die Klimaveränderungen in der Vergangenheit. "Viele Forscher wollten bereits Höhlen als Klima-Archive benutzen, doch weil über die Wechselwirkungen zwischen Oberfläche und Höhle nicht viel bekannt war, war es bislang schwierig, diese Daten zu nutzen. Wir wollten herausfinden, wie sich Temperaturschwankungen an der Oberfläche in Höhlenumgebungen bemerkbar machen", sagt er. Dominguez-Villar sagt, dass den Wissenschaftlern jetzt dank des Projekts viele neue und aktuelle Informationen über die Physik von Höhlen vorliegen, einem Thema, mit dem man sich in den 1970er Jahren zuletzt ernsthaft befasst hat. "Das Projekt hat uns geholfen, den Prozess besser zu verstehen", sagt er. "Die Mechanismen sind sehr kompliziert, aber wir haben jetzt ein viel besseres Verständnis davon, wie Temperaturen in Höhlen übertragen werden, und wir bauten Modelle auf der Grundlage der Daten, die wir an den einzelnen Standorten gesammelt haben", fügt er hinzu. Allerdings gab es einige Herausforderungen zu überwinden, bevor genaue Daten erhoben werden konnten. Dem Forscher zufolge sind die Atmosphäre und die Prozesse in jeder Höhle einzigartig, sodass sie jeweils einzeln beobachtet werden müssen. Nur wenn die Merkmale der einzelnen Höhlen bekannt sind, können sinnvolle Klimamodelle erstellt werden. Es kann Jahre oder Jahrzehnte dauern, bevor sich Veränderungen der Oberflächentemperatur auch in den Höhlen bemerkbar machen. "Wir fanden heraus, dass die Tiefe einer jeden Höhle ein wichtiger Faktor dafür ist, wie schnell sich Temperaturveränderungen in einer Höhle bemerkbar machen", sagt er. Für die slowenische Höhle etwa lag die zeitliche Verzögerung, bis steigende Temperaturen an der Oberfläche auch unterirdisch zu messen waren, bei 20 Jahren. Dagegen liefen diese Veränderungen in den ausgewählten Höhlen in Spanien, Frankreich und dem Vereinigten Königreich, die weniger tief lagen, sehr viel langsamer ab. Das Team entdeckte auch, dass Veränderungen in der Landnutzung sich ebenfalls auf die Übertragung von Temperaturveränderungen auswirken. "In der spanischen Höhle stellten wir eine Abkühlung fest, die auf Veränderungen des Waldes über der Höhle zurückzuführen war", sagt er. "Das ist in Europa kritisch, da es in den vergangenen Jahrzehnten viele Veränderungen bei der Landnutzung gegeben hat, und das bedeutet, dass sich die Pflanzendecke sehr stark verändert hat." Künftige Entwicklungen Dominguez-Villar fasst die Erkenntnisse aus dem Projekt derzeit in einer wissenschaftlichen Arbeit zusammen, die durch ein Stipendium aus dem Marie-Curie-Programm der EU zur Finanzierung individueller Forschungsprojekte gefördert wird. In der Zwischenzeit sollen künftige Arbeiten im Rahmen laufender Forschungen zu den klimatischen Unterschieden zwischen Nord- und Südeuropa auf den erhobenen Daten aufbauen, fügt er hinzu. Er betont, dass diese Arbeit nur der Anfang sei, aber er glaubt, dass sie einen wertvollen Beitrag zu unserem Wissen über die laufenden Klimaveränderungen leisten werden. "Die Höhlen können uns ein weiteres Archiv und eine neue Sicht auf das Klima bieten. Dieses Projekt wird dazu genutzt, um Datensätze anderer Wissenschaftler, die in Höhlen arbeiten, besser zu kalibrieren. Da ihre Daten oft für die Modellbildung verwendet werden, ist die durch die Ergebnisse dieses Projektes erfolgte Verbesserung der Genauigkeit für die Verfeinerung der Vorhersagen zukünftiger Klimaszenarien unerlässlich", schließt er.