Starkregenprognose aus Sedimentbohrkernen 23. Aug 2021 Von Bettina Reckter

Eifelmaare zeigen: Mehr Extremwetterereignisse in Warmzeiten

Ausgerechnet aus der vom Hochwasser im Juli stark betroffenen Eifel stammen Forschungsergebnisse, die einen Zusammenhang zwischen Klima und Wetterextremen aufzeigen. Demnach weisen Sedimentbohrkerne auf mehr Starkregenereignisse in Warmzeiten und auf weniger Klimavariabilität in Kaltzeiten hin.

Die Maare der Vulkaneifel liefern einen präzisen Blick in die Vergangenheit. Mithilfe von Sedimentbohrkernen konnte das Klima der letzten 60.000 Jahre rekonstruiert werden.
Foto: Frank Sirocko, JGU Mainz

Kaum 100 km Luftlinie von dem durchs Hochwasser im Juli verwüsteten Kreis Ahrweiler liegen die Vulkanseen der Eifel. An diesen konnten Forschende jetzt ablesen, dass Extremwetterereignisse in Zukunft sich noch häufen könnten. Sedimentbohrkerne aus den Eifeler Maarseen und den Trockenmaaren zeigen, wie sich das mitteleuropäische Klima in den vergangenen 60 000 Jahren entwickelte.

Die Forschenden der Universität Mainz und des Max-Planck-Instituts für Chemie fanden heraus, dass das Klima in Kaltzeiten weniger schwankte und Wetterextreme währenddessen gedämpfter abliefen. In Warmzeiten aber fielen zum Beispiel Niederschlagsereignisse viel heftiger aus. Die Forschenden schließen daraus, dass mit dem menschengemachten Klimawandel auch in Mitteleuropa mit mehr Extremwetterereignissen gerechnet werden muss.

Ende eines klimatisch ungewöhnlich stabilen Zeitalters

In den letzten 10 000 Jahren scheint das Klima recht stabil gewesen zu sein. Das Mainzer Forschungsteam sieht hierin den Grund dafür, dass die menschliche Kultur in Mitteleuropa aufblühen konnte. Vorangegangen war eine Periode mit starken Klimaschwankungen, die mit einem Wechsel von Eis- und Warmzeiten einhergingen. Während der Eiszeiten selbst hat es wohl besonders kalte gefolgt von etwas wärmeren Phasen gegeben. Genau in eine solche Periode einer wärmeren Eiszeit fällt auch der Zeitabschnitt, in dem wir uns gegenwärtig befinden: das klimatisch ungewöhnlich stabile Holozän.

Doch nun beendet wohl der Mensch diese beständige Phase in Mitteleuropa – insbesondere aufgrund des hohen Ausstoßes von klimawirksamen Gasen. Welche Folgen dieses menschliche Handeln hat, können Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an den Sedimentbohrkernen ablesen.

Extremereignisse alle 20 bis 150 Jahre

Ein Team um Frank Sirocko, Professor an der Universität Mainz, und Gerald Haug, Direktor am Max-Planck-Institut für Chemie, konnte an den Sedimenten des Trockenmaars von Auel ablesen, dass Änderungen des nordatlantischen Strömungssystems, zu dem auch der Golfstrom gehört, das Klima in Mitteleuropa unmittelbar beeinflusst haben. „Die Daten der Sedimentbohrkerne aus den Eifelmaaren zeigen dabei, dass es in wärmeren Phasen stärkere Klimaschwankungen mit mehr Variabilität in der Temperatur und der Niederschlagsmenge sowie mehr Extremereignisse gab“, so Sirocko.

Die Forschenden fanden Hinweise auf zusätzliche Erwärmung innerhalb weniger Dekaden einer Warmzeit. Sie konnten extreme Klima- und Wetterereignisse wie Starkregen ablesen, die etwa alle 20 bis 150 Jahre auftraten. Im Gegensatz dazu war das Klima in einer Eiszeit deutlich stabiler.

Besonders dicke Sedimentschichten bei Hochwasser

„Die Sedimentbohrkerne sind so gut geschichtet, dass wir daran nahezu jedes Jahr klimatisch ablesen können, da sich zum Beispiel in Auel pro Jahr etwa 2 mm Sediment ablagerten“, erklärt Frank Sirocko. Schicht für Schicht bestimmte Sirockos Team den organischen Kohlenstoffgehalt im Sediment. Die Forschenden des Max-Planck-Instituts für Chemie analysierten dann die Konzentration von Silizium und Aluminium. Dies lieferte Hinweise auf die Menge an Kieselalgen im Wasser.

In der sauerstofffreien Tiefe der Seebecken konnten sich die Sedimente der Maare ungestört ablagern. Wie bei Jahresringen eines Baumes liefert deren Analyse Hinweise auf Klima, Umwelt, Fauna, Flora und vulkanische Aktivität in ihrer zeitlichen Abfolge. Hochwasserereignisse sorgten zudem für besonders dicke Sedimentschichten; sie können bis zu einigen Zentimetern dick sein.

Temperaturen in der Golfstromregion haben das europäische Klima gesteuert

„Unser Klima wird im Wesentlichen vom Nordatlantik bestimmt, also dem Zusammenspiel von warmem Golfstrom und kalter Luft des polaren Meereises. Dies bestimmt die Intensität und Häufigkeit von Tiefdruckgebieten und die Lage des Jetstreams der nördlichen Hemisphäre“, sagt Geowissenschaftler Sirocko. Dabei verlaufe die Klimaentwicklung im Atlantik und in Mitteleuropa absolut synchron.

„Diese Synchronizität zeigt deutlich, dass vor allem die Temperaturen in der Golfstromregion das europäische Klima gesteuert haben“, sagt Alfredo Martinez-Garcia, einer der beteiligten Max-Planck-Forscher. „Auch kommende Veränderungen des atlantischen Strömungssystems und insbesondere der Meereisbedeckung werden direkt und unmittelbar auf das europäische Klima der Zukunft wirken.“

Sorgfältige Planung von Infrastruktur gefordert

„Was wir für das Klima der Eifel rekonstruiert haben, bestätigt eine häufige Beobachtung in die Klimageschichte der letzten Jahrtausende anderer Regionen der Erde, gerade der Tropen und Subtropen: Die Häufigkeit und die Intensität von Klima- und Wetterextremen nahm in wärmeren Phasen zu. Extreme traten nicht mehr nur alle hundert Jahre, sondern in viel kürzeren Abständen auf. Die beobachteten unterschiedlichen Klimabedingungen in Eis- und Warmzeiten liefern auch einen weiteren Beleg dafür, dass die menschgemachte Erwärmung zu mehr und intensiveren Klima- und Wetterextremen führen wird“, sagt Gerald Haug, Direktor am Max-Planck-Institut für Chemie und Mitautor der Studie. „Deshalb sollte man in den besonders gefährdeten Regionen, wie etwa der Eifel, sorgfältig abwägen, wie Siedlungen und Infrastruktur wie Straßen oder Leitungsnetze geplant werden.“

Untersucht werden die Maarsedimente seit den 1980er-Jahren. Frank Sirockos Team hat mittlerweile 52 Bohrkerne im Institut für Geowissenschaften Mainz archiviert und damit eines der bedeutendsten Geoarchive Mitteleuropas erschlossen.

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