Höhle als Prognosehelfer: Unter dem kalifornischen Death Valley liegt ein einzigartiges Archiv der Klimageschichte – und ein Hinweis auf das künftige US-Klima. Aus Analysen von Kalzit-Ablagerungen in der Devils Hole-Höhle haben Forscher ermittelt, wie die Niederschläge auf Klimaänderungen reagieren. Das Ergebnis: Schon kleine Anstiege der Temperatur könnten künftig die regenbringenden Winterstürme vom US-Südwesten ablenken – und so die Trockenheit dieser Wüstengegenden weiter verstärken.
Der Einstieg in das Teufelsloch ist kaum zu erkennen: Nur ein schmales Wasserbecken zwischen steilen Felswänden verrät, wo sich im Death Valley das Devils Hole verbirgt. Schon seit einigen Jahren erkunden Geologen der Universität Innsbruck dieses vom Grundwasser durchflossene Höhlensystem unter der kalifornischen Wüste – teilweise in riskanten Tauchgängen .
Kalzit-Schichten als Klimaarchiv
Das Spannende für Klimaforscher aber sind die geschichteten Kalzit-Ablagerungen an den Wänden des Devils Hole: „Diese dünnen Schichten lagern sich seit fast einer Million Jahren an den Wänden ab“, erklärt Kathleen Wendt von der Universität Innsbruck. Die Dicke und Höhe dieser Calciumcarbonat-Ablagerungen verrät, wie hoch das Grundwasser in der Höhle zu bestimmten Zeiten stand – und damit auch, wie sich die Niederschläge im Südwesten der USA in der Vergangenheit verändert haben.
Dieses einzigartige Klimaarchiv haben Wendt und ihr Team nun genutzt, um das US-Klima der letzten 350.000 Jahre zu rekonstruieren und daraus Rückschlüsse auf die künftige Klimaentwicklung zu ziehen. Für ihre Studie entnahmen die Forscher mit speziellen Bohrgeräten Kalzit-Proben an mehreren Stellen über und unter dem aktuellen Grundwasserspiegel. Das Alter der Ablagerungen wurde dann mit der so genannten Thorium-Uran-Methode bestimmt.
Sensible Reaktion auf globale Klimawechsel
Das Ergebnis: Die Niederschläge im US-Südwesten reagieren überraschend sensibel schon auf kleine Veränderungen des globalen Klimas. „Wir waren überrascht, sich wiederholende Schwankungen von bis zu zehn Metern über dem heutigen Niveau zu entdecken“, berichtet Wendt. „Die Vergangenheit hat uns gezeigt, dass dieser ‚Wasserversorger‘ unglaublich empfindlich auf globale Klimaänderungen reagiert.“
Durch Abgleich mit globalen Klimadaten fanden die Wissenschaftler heraus, dass der Grundwasserpegel in der Höhle eng mit der Entwicklung der arktischen Eismassen und den globalen Temperaturen zusammenhängt. Wenn es wärmer wird und das Arktiseis schrumpft, schwächt sich der Temperaturgradient im östlichen Pazifik ab. Dadurch wiederum kommt es zu einer Abschwächung und Verlagerung des subtropischen Jetstreams, wie die Forscher herausfanden.
Abgelenkte Winterstürme
Das Entscheidende aber: Wenn es weltweit wärmer wird, sorgen diese atmosphärischen Prozesse dafür, dass sich die Zugbahnen der vom Pazifik kommenden Winterstürme verschieben. Die Stürme ziehen weiter im Norden über die USA hinweg und dadurch gibt es weniger Niederschläge im US-Südwesten, wie Klimamodelle zeigen. Die ohnehin schon heiße und trockene Region im Südwesten der USA ist demnach besonders anfällig für weltweit steigende Temperaturen.
Für die Zukunft dieser Region bedeutet dies nichts Gutes: „Klimamodelle prognostizieren für diese Region im nächsten Jahrhundert noch höhere Temperaturen und noch weniger Niederschläge“, sagt Wendt. Die vergangenen Schwankungen des Grundwasserpegels im Devils Hole bestätigen nun, dass dies zu erheblichen Trockenphasen führen kann.
„Es ist wichtig, die natürliche Variabilität der pazifischen Zugbahnen über lange Zeiträume zu verstehen, um Aussagen über ihre Zukunft treffen zu können“, erklärt Wendt. „Diese Daten tragen dazu bei, unsere langfristigen Prognosen über zukünftige Klimaentwicklungen zu verbessern, die aufgrund menschlicher Einflüsse noch schneller und extremer werden dürften.“ (Science Advances, 2018; doi: 10.1126/sciadv.aau1375)
(Universität Innsbruck, 25.10.2018 – NPO)
