Geologie | BSZ

Stalagmiten und Klima

Redaktion — Mon, 01 Apr 2019 14:16:46 +0000

Untersuchung. Ein Forscher*innenteam der Ruhr-Uni hat sich mit Stalagmiten auseinandergesetzt und untersucht, wie aus ihnen Rückschlüsse auf das Klima gezogen werden können.

Wie ein Karbonathaufen Aufschluss über das Klima vergangener Zeiten geben kann und wie diese Informationen Menschen aktuell helfen können, haben Forscherinnen und Forscher der RUB untersucht.

In Indien sind viele Menschen von der Wetterlage abhängig. Der Monsun hat maßgeblichen Einfluss auf die Erträge aus den landwirtschaftlich geprägten Bereichen. Prognosen über die zukünftige Wasserknappheit können dabei helfen, entsprechende Gegenmaßnahmen einzuleiten und Menschen zu helfen. Forscher*innen der RUB können mit der Untersuchung von Stalagmiten und den Resultaten daraus dabei unterstützen.

:Die Redaktion

Tropfsteine geben Auskunft über Klima der Vergangenheit

Redaktion — Mon, 01 Apr 2019 14:16:24 +0000

Forschung. Anhand von Stalagmiten und deren Zusammensetzung aus vergangenem Klima Prognosen für die zukünftigen Klimabewegungen abschätzen – das ist das Forschungsgebiet eines Teams der RUB. Die Resultate können für Menschen in Monsunregionen nützlich sein.

Aus Tropfsteinen Prognosen für das kommende Klima ableiten, um Menschen in Indien und Südasien unterstützen zu können, ist Forschungsthema an der RUB. Das Team hat sich mit Stalagmiten auseinandergesetzt und kann aus deren Zusammensetzungen langfristige klimatische Zusammenhänge erkennen. Die Wirtschaft in den Ländern Südasiens ist überwiegend landwirtschaftlich organisiert und deshalb stark von Witterungsschwankungen betroffen, beispielsweise können Wasserknappheit oder zu viel Regen in der Monsunzeit zu Ernteausfällen führen. Das Forscher*innenteam der Vanderbilt University, USA, und der Ruhr-Universität Bochum (RUB) hat sich zur Untersuchung einen sehr kleinen, etwa zwei Zentimeter hohen Stalagmiten genau angesehen. Aufgrund seiner besonderen chemischen Zusammensetzung ist es möglich, diesen Stalagmiten präzise zu datieren. Nach genauer Analyse und Abgleich mit Niederschlagsdaten konnte das Team zeigen, dass „der saisonal stark schwankende Wasserhaushalt über der Höhle, und besonders der Niederschlag der Trockenperiode, sehr großen Einfluss auf die Elementverteilung hat“, erklärt Dr. Sebastian Breitenbach vom Institute für Geologie, Mineralogie und Geophysik der Ruhr-Universität Bochum. Diese Ergebnisse seien besonders wichtig, da nun versucht werden könne, „die Veränderung der Saisonalität besser zu rekonstruieren.“

Stalagmiten und ihre Geheimnisse

Stalagmiten sind Karbonatablagerungen, die in Höhlen entstehen und vom Boden nach oben wachsen. Stalaktiten wachsen von der Decke in Richtung Boden. Beide entstehen durch das Abscheiden von Karbonat aus Wasser, das in die Höhle tropft. Damit hängt die Bildung der Ablagerungen direkt mit dem Wasserhaushalt oberhalb der Höhle zusammen. Doch auch der CO2-Haushalt im Höhleninneren und des „Epikarstes, also des Gesteinspakets oberhalb der Höhle, ist wichtig für die Wachstumsdynamik“, erklärt Breitenbach.
Aus den Stalagmiten können die Forscher*innen nun die genaue chemische Zusammensetzung ermitteln und daraus Rückschlüsse auf das vergangene Klima schließen. Bisher unterschätzt wurde dabei „der Einfluss der Infiltration während der Trockenperioden“. Dieser sei „viel stärker als bisher gedacht.“

Hilfreich für die Zukunft

Die Resultate der Studie helfen den Forscher*innen, „die Proxies, die wir für die Einschätzung von Trockenphasen und Monsunstärke nutzen, besser zu kalibrieren“, führt Breitenbach aus. Bisher sei man davon ausgegangen, dass die Regenzeit die Veränderungen in den Elementverhältnissen der Stalagmiten beeinflussen würden. Nun wisse man, dass „der Regen während der Trockenperiode eine wichtige Rolle spielt“ und dies bisher einfach nicht
realisiert worden sei.
Auch wenn die Resultate keine Wetterprognosen erlauben, könne man nun „mithilfe von Stalagmiten testen, wie stark sich vergangene Trockenperioden, die über Jahre anhielten, auf eine Region auswirkten und mit Modellen schauen, wie hoch die Wahrscheinlichkeit für solche Entwicklungen in der näheren Zukunft, also in 5-10 Jahren etwa, ist.“ Ähnliche Studien des RUB-Teams in China zeigten dabei häufigere und längere Dürreperioden, die nicht nur den Menschen, sondern zum Beispiel auch den Lebensraum der Panda bedrohen.

:Kendra Smielowski

Klima durch die Jahrtausende rekonstruiert

Redaktion — Mon, 17 Apr 2017 15:01:10 +0000

Wissenschaft. GeologInnen haben sich die Bestimmung des Salzgehalts im Wasser zunutze gemacht, um das Klima Anatoliens durch die Jahrtausende zu rekonstruieren. Mit dabei am Vansee in der Türkei war RUB-Professorin Ola Kwiecien.

Der im Wissenschaftsmagazin „Scientific Reports“ erschienene Artikel des Forscherteams thematisiert die Untersuchung von Paläowasser, auch Porenwasser genannt. Die Untersuchungen wurden am anatolischen Vansee in der Türkei durchgeführt. Das Team bohrte von einer schwimmenden Plattform aus bis zu 220 Meter tief in den Vansee-Grund – der selbst schon bis zu 350 Meter tief ist – und förderte sogenannte Bohrkerne, also zylindrische Sedimentkörper, die mithilfe eines Kernbohrgeräts entnommen werden, zutage. In Seen ist in Sedimenten dauerhaft das Bodenwasser eingelagert. Das Porenwasser hat die gleiche Zusammensatzung wie das Bodenwasser. Aus den gewonnenen Bohrkernen presste das Team sodann das darin verbliebene „fossile“ Wasser und bestimmte dessen Salinität (Salzgehalt) mithilfe eines Refraktometers. Für eine Kalibrierung wurde zunächst die Schnittstelle zwischen Seewasser und Boden untersucht, da Wasser innerhalb der Sedimentsäule weiterhin mobil ist.

Die Rückschlüsse

RUB-Professorin Ola Kwiecien war dabei und erläutert, dass es zwar mehrere indirekte Methoden zur Messung der Salinität gebe, das Porenwasser aber eine direkte Messmöglichkeit biete. Dafür seien allerdings zwei Bedingungen vonnöten: zum einen starke Gradienten in Salinität und zum anderen eine nachgewiesen niedrige Diffusionsrate, was im Vansee der Fall sei. So konnte das Klima von vor Jahrtausenden rekonstruiert werden. „Ein besonders hoher Salzgehalt ist ein Hinweis auf einen niedrigen Wasserspiegel im See, denn Wasser verdunstet, Salz nicht. Daraus können wir auf Phasen starker Trockenheit schließen“, erklärt Ola Kwiecien in einer aktuellen Pressemitteilung der RUB. Die so rekonstruierte Trockenphase decke sich mit Befunden anderer Studien, die auf eine trockene Periode im Mittelmeerraum hindeuten. Bei den Messungen am Vansee seien zudem zwei Tiefpunkte des Salzgehalts aufgefallen, welche auf einen ehemals hohen Wasserspiegel deuten. Zu diesem Zeitpunkt sei der See also übergelaufen und kein abgeschlossenes System mehr gewesen, so Kwiecien weiter.

Forschungsansatz

Porenwasser in Seesedimenten seien bisher selten untersucht worden, erklärt die Geologin. „Wir hoffen aber, dass sich dies mit unserer Studie ändern wird.“ Ältere Studien im Vansee seien zu anderen Schlüssen gekommen, wobei deren gewonnener Datensatz aber lediglich 0 – 16.000 Jahre abgedeckt hätte, während die jetzige Studie Rekonstruktionen auf bis zu 620.000 Jahre in der Vergangenheit zulasse.

Als sogenannter Proof of Concept erweitere die Studie „die bisherige Anwendung der Porenwassersalinität in Seen und inspiriert weitere derartige Untersuchungen“. Die Ergebnisse hätten nicht nur trockene Glazialbedingungen (Eiszeitbedingungen) aus anderen Berichten bestätigt, sondern liefern auch Ansatzpunkte zu Phasen, in denen der Vansee womöglich überlief. Kwiecien hält fest: „Diese Hypothese ist ein aufregender Ansatzpunkt für andere Studien, die vielleicht in der Lage sein werden, die Niederschlagsänderungen über die letzten 260 ka (260.000 Jahre) zu quantifizieren.“

:Tobias Möller

Wir, die wir die Welt formen

Redaktion — Mon, 18 Jan 2016 14:46:32 +0000

Der Mensch will sich nicht damit abfinden, dass die Welt nicht so ist, wie er sie gern hätte. Also begann er, sie zu verändern. Und zwar derart tiefgreifend und unumkehrbar, dass WissenschaftlerInnen verschiedener Fachbereiche von einem neuen Erdzeitalter sprechen: dem Anthropozän, der Ära des Menschen. Während etwa der Münchner Physiker und Naturphilosoph Harald Lesch das Wort wie selbstverständlich benutzt, sehen andere darin grünen Aktionismus. Im Sommer wollen ExpertInnen bestimmen, ob zumindest für Erdschichten eine neue Ära angebrochen ist.

Bislang bezeichnet die Geologie die Epoche, in der wir leben, als Holozän, was sich mit „das völlig Neue“ übersetzen lässt. Im 19. Jahrhundert hatten nur wenige geglaubt, dass der Mensch schon so bald so sehr das Gesicht der Erde verändern würde, dass eine Epoche danach überhaupt in Betracht gezogen werden müsste. Im Sommer berät die Internationale Union der Geowissenschaften (IUGS) in Kapstadt, ob es wirklich so weit sein soll. Die Anthropozän-Arbeitsgruppe befindet: „Das Anthropozän unterscheidet sich funktional und stratigraphisch“ – also als Erdschicht – „ vom Holozän“.

Nur ein Hype für UmweltaktivistInnen?

Doch steht nicht nur die Frage im Raum, wann das neue Zeitalter überhaupt begonnen haben soll: mit dem Beginn der Industriellen Revolution? Mit Beginn des Atomzeitalters? Es regt sich ebenfalls Widerstand gegen das Konzept. In einem Beitrag auf der Seite der Geologischen Gesellschaft von Amerika (GSA) wird der Begriff mit einem popkulturellen Hype gleichgesetzt.

Beispiele vor der Tür

Doch wie genau hat der Mensch die Erde in den letzten Jahrzehnten geformt? In der Tiefsee soll es eine dünne Schicht menschengemachtes Sediment geben. Die Topografie der Erde wird teilweise erheblich vom Menschen verändert: Der 150 Meter hohe Tippelsberg in Bochum-Riemke besteht zum Teil aus der Erde, die der U35 weichen musste. Auch an weiteren, größeren Halden mangelt es im Ruhrgebiet nicht.

Atomwaffentests (und -einsätze) verteilten weltweit radioaktive Stoffe. Die Erde ist voll von sogenannten Technofossilien – versteinerten Fossilien oder solchen aus Stein beziehungsweise Beton. Und 2014 haben GeologInnen ein neues Gestein entdeckt — Plastiglomerat, Stein und Kunststoff in einem.

Aber auch in die Atmosphäre (Ozonloch, Treibhauseffekt) oder die Evolution (Zucht, Genmanipulation, Ausrottung von Arten) hat der Mensch nachhaltig eingegriffen. So bleibt der Begriff Anthropozän nicht nur den Geowissenschaften vorbehalten.

:Marek Firlej

11. Dezember

Redaktion — Mon, 07 Dec 2015 15:21:23 +0000

Reibungen, selbst heftigste, müssen nicht immer zu etwas Schlechtem führen. Manchmal entstehen dadurch wahre Schönheiten, begehrte Reiseziele und der Lebensraum für 13 Prozent der Weltbevölkerung. Gebirge entstehen nämlich oft dort, wo Erdplatten aufeinandertreffen. In der Knautschzone der kontinentalen Konfrontation wölben sich die Erdmassen in die Höhe und formen so Gebirge. Diese Landschaften beherbergen einzigartige Ökosysteme und Kulturen. Doch sind Berge anfällig für Klimaveränderungen, Entwaldung und Erosion. Daher hat die UNO 2002 den Internationalen Tag der Berge am 11. Dezember ausgerufen, an dem die Weltgemeinschaft mit Aktionen auf die Bedeutung von Hügels großen Brüdern für das Leben auf diesem Planeten hinweisen soll.

Dieses Jahr steht im Zeichen der Produkte aus Bergregionen. Das wäre also ein guter Tag für den Nepal-Puschen-Stand vor dem MZ oder um sich mal einen guten Bergkäse zu gönnen. Von Schneeleopardenpelzen aber raten wir ab: Der Mensch hat die Zahl der Raubkatzen auf wenige Tausend Tiere reduziert.

:mar