Uralte Klimaveränderung aufgeklärt: Methan aus hydrothermalen Schloten als Ursache
Energie und Klima – kompakt: Zwei aktuelle Studien befassen sich mit historischen Klimaveränderungen und liefern neue Erkenntnisse. Warum sich Klimaleugner nicht bestätigt sehen können.
Vor rund 55 Millionen Jahren, am Übergang vom Erdaltertum Paläozän zum Eozän, stiegen die Temperaturen auf der Erde innerhalb weniger tausend Jahre um rund sechs Grad an, was zu einem massiven Artensterben führte. Die Ursachen dieses Paläozän-Eozän-Temperaturmaximums (PETM) waren bisher weitgehend unbekannt.
Wissenschaftler um Christian Berndt vom Geomar Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung in Kiel und Sverre Planke von der Universität Oslo haben nun neue Belege für die Theorie gefunden, dass der relativ plötzliche Temperaturanstieg auf Methanemissionen aus hydrothermalen Schloten zurückzuführen ist.
Laut ihrer im Fachmagazin "Nature Geoscience" veröffentlichten Studie lagen die unterseeischen Vulkanschlote damals dicht unter der Wasseroberfläche oder ragten sogar aus dem Wasser heraus, sodass das ausgestoßene Methan direkt in die Atmosphäre gelangen konnte. Die Theorie, dass das starke Treibhausgas Methan aus Thermalschloten vor Millionen von Jahren die Erdatmosphäre erwärmte, wurde bereits seit 2004 von Henrik Svensen, Sverre Planke und Kollegen vertreten.
Eine Expedition mit dem Bohrschiff "JOIDES Resolution" des Geomar konnte diese Theorie jetzt weiter untermauern. Aus Proben eines erkalteten Vulkanschlots vom Vøring-Plateau vor der norwegischen Küste schließen die Wissenschaftler, dass dieser einmal in einer Wassertiefe von weniger als hundert Metern aktiv war. Andere Vulkanschlote könnten noch tiefer aufgestiegen sein.
Expeditionsleiter Christian Berndt vom Geomar erklärt dazu:
Das meiste Methan, das aus heute in der Tiefsee aus aktiven hydrothermalen Quellen in die Wassersäule gelangt, wird durch Oxidation schnell in klimatisch weit weniger wirksames Kohlendioxid umgewandelt. Da der untersuchte Schlot in der Mitte des Grabenbruchs liegt, wo die Wassertiefe am größten sein sollte, ist anzunehmen, dass andere Schlote noch dichter unter der Wasseroberfläche lagen oder sogar aus dem Wasser herausragten. Hierdurch konnten viel größere Mengen an Methan direkt in die Atmosphäre gelangen, als wenn die Schlote in tiefem Wasser aktiv gewesen wären.
Das Untersuchungsgebiet ist Teil einer sogenannten Flutbasaltprovinz, d. h. eines Lavagebirges, das durch einen besonders großen Vulkanausbruch entstanden ist. Einige davon, wie das Vøring-Plateau, liegen in den Ozeanen.
Eine andere Theorie, dass die Auflösung von Gashydraten im Meeresboden für den damaligen Temperaturanstieg verantwortlich war, sieht Geophysiker Berndt damit nicht bestätigt. Zum anderen zeigten die Ergebnisse, "dass es viele Jahrtausende dauerte, bis sich das Klima auf natürliche Weise wieder abkühlte. Das Erdsystem war also imstande, sich selbst zu regulieren, aber nicht auf Zeitskalen, die für die heutige Klimakrise von Relevanz wären."
Eine weitere historische Klimaanomalie, die noch nicht vollständig geklärt ist, ist eine mittelalterliche Warmzeit, die auf der Nordhalbkugel zwischen 950 und 1250 n. Chr. stattgefunden haben soll. Auch eine neue Rekonstruktion des damaligen Klimas anhand von Jahresringen konservierter Bäume liefert keine Erklärung, aber die "mittelalterliche Klimaanomalie" dürfte nicht besonders warm gewesen sein, jedenfalls nicht so warm wie heute.
Forschende der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL) untersuchten 50 Millionen Holzzellen von 188 lebenden und toten Waldkiefern (Pinus sylvestris) aus Skandinavien und Finnland. Die Jahresringe der Bäume, von denen die Zellen stammen, decken einen Zeitraum von 1170 Jahren ab.
"Jede einzelne Zelle in jedem Baumring speichert klimatische Informationen, unter denen sie entstanden ist. Durch die Analyse von Hunderten, manchmal Tausenden von Zellen pro Ring lassen sich außergewöhnlich genaue Klimainformationen gewinnen", erklärt der Erstautor der Studie und WSL-Forscher Jesper Björklund.
Damit soll die Methode genauere Ergebnisse liefern als die bisherige Betrachtung der Jahrringdichte. Mit der bisherigen Methode wurde die mittelalterliche Warmzeit hergeleitet, die aber mit Klimamodellen nicht berechnet werden konnte und deshalb unerklärlich blieb. Die neue Zellrekonstruktion der WSL stimmt nun besser mit den Klimamodellen überein.
"Damit gibt es nun zwei unabhängige Darstellungen des regionalen Klimas, die beide niedrigere Temperaturen während des Mittelalters feststellen und damit neue Belege dafür liefern, dass diese Phase nicht so warm war wie bisher angenommen", sagt Björklund. Die Untersuchung der Holzzellen zeigt aber auch, dass die aktuelle Erwärmung in den letzten 1.200 Jahren beispiellos ist.
Sollten die Forschenden der WSL mit ihren Untersuchungen richtig liegen, müsste die Rekonstruktion historischer Klimabedingungen anhand von Jahresringen neu diskutiert werden.
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