Fossile Moleküle liefern Belege für starke Regenfälle an der peruanischen Küste vor 125.000 Jahren El Niño-Effekte machten Atacama fruchtbar - scinexx | Das Wissensmagazin
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Fossile Moleküle liefern Belege für starke Regenfälle an der peruanischen Küste vor 125.000 Jahren

El Niño-Effekte machten Atacama fruchtbar

In der Abbildung ist die normale Wettersituation dargestellt. Im westlichen Pazifik in Äquatornähe liegt die Wassertemperatur mit 28 C um 4 C höher als auf gleicher Breite im Ostpazifik. Dort sorgt der aus dem Süden kommende Humboldtstrom zusammen mit dem Ostwind zum Auftrieb von kaltem, nährstoffreichen Tiefenwasser. Diese Temperaturdifferenz sorgt für die Ausbildung eines Windsystems, der so genannten Walker-Zelle. Im Westen entsteht durch aufsteigende warme feuchte Luft ein Tiefdruckgebiet (T). Beim Aufsteigen kühlt die Luft ab, es bilden sich Wolken, die abregnen. Im Ostpazifik bildet sich ein Hochdruckgebiet (H, Antizyklon) aus. Trockene Luftmassen sinken herab und verstärken die Passatwinde, die in Richtung des Tiefdruckgebiets im Westen wehen. © Manfred Schloesser

So eindeutig wie Fingerabdrücke für den Kriminologen geben die Überreste von Organismen in Sedimenten des Peruanischen Schelfmeeres nun Auskunft über das Klima vor 125.000 Jahren in der nördlichen Atacama-Wüste. Danach führten El Niño-ähnliche Phänomene während der letzten Warmzeit dort zu lange anhaltenden starken Regenfällen. Dies berichtet jetzt ein internationales Forscherteam in der Fachzeitschrift „Geophysical Research Letters“.

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Mit dem Regen und Flusswasser wurden damals Süßwasser-Kieselalgen – so genannte Diatomeen – aus Flüssen, sowie Blätter und Reste von Blütenpflanzen aus der Atacama-Wüste in das Meer gespült. Die Forscher fanden die fossilen Moleküle dieser Organismen in den Bohrkernen vom Ocean Drilling Project (ODP) vom Meeresboden vor der Peruanischen Küste und konnten auch den Zeitpunkt der Ablagerung bestimmen.

Die trockenste Wüste der Welt

Die an den südamerikanischen Pazifik angrenzende Atacama gilt heutzutage als die trockenste Wüste der Welt, und sie ist fast ohne Vegetation. Die Ursache dafür liegt in den besonderen Wind- und Strömungsverhältnissen im Pazifik. Die kalten Gewässer an der Südamerikanischen Küste stammen von dem aus dem Süden kommenden kalten Humboldtstrom und dem Auftrieb von kalten nährstoffreichen Tiefenwasser. Die Nährstoffe bilden die Grundlage ganzer Nahrungsketten.

Das Meer kühlt die darüber liegenden Luftschichten stark ab und an den Hängen der Anden können sich deshalb keine Regenwolken bilden. Unter normalen Wetterbedingungen türmen die im tropischen Pazifikraum westwärts wehenden Passatwinde die warmen Wassermassen im West-Pazifik auf.

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Beim El Niño-Effekt kehren sich die Verhältnisse um. Die Passatwinde sind so so stark abschwächt, dass sie am Äquator ihre Richtung ändern. Warmes Oberflächenwasser breitet sich von Westen bis an Küste des südamerikanischen Kontinents aus. Das Windsystem der Walker-Zelle bricht zusammen. Große Mengen Wasser verdunsten im Ostpazifik und jetzt können sich Wolken bilden, die aufsteigen und an den Hängen der Anden abregnen. Als Konsequenz wird weniger nährstoffreiches Tiefenwasser nach oben gedrückt und die Fischschwärme bleiben aus, weil die Nahrungskette zusammenbricht. An der Südküste Amerikas wird es wärmer und feuchter, Ecuador und Nordperu gibt es sintflutartige Regenfälle wo sonst Dürre herrscht. © Manfred Schloesser

„Das Christkind“

Da die Stärke der Passatwinde durch die Temperaturdifferenz des Oberflächenwassers zwischen West- und Ostpazifik bestimmt wird, haben veränderte Meeresströmungen großen Einfluss auf dieses System. Wenn sich warmes äquatoriales Oberflächenwasser aus dem Westen ostwärts ausbreitet, verringert sich diese Temperaturdifferenz zwischen West und Ost und die Passatwinde lassen nach. In Folge kommen weniger Nährstoffe nach oben, es gibt weniger Plankton und als Folge weniger Fische.

Dieses Wetterphänomen tritt alle zwei bis sieben Jahre meist um den Dezember auf. Die Fischer von Peru nennen es seit Jahrhunderten El Niño oder „Das Christkind“.

Rekonstruktion der Ereignisse vor 125.000 Jahren

Ausschlaggebend für die starken Regenfälle der letzten Warmzeit (Interglazial) war den Forschern zufolge ein dem El Niño ähnlicher Effekt. Aus der Datenanalyse von Bohrkernen aus dem West- und Ostpazifik auf der Höhe des Äquators konnten die Forscher des Bremer Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie zusammen mit deutschen und internationalen Kollegen zeigen, dass auch damals subtropische Wassermassen die Temperaturdifferenz zwischen Ost und West verringerten und die Passatwinde abschwächten. Warme subtropische Wassermassen verteilten sich damals an der Küste von Peru und verhinderte den Auftrieb von kaltem nährstoffreichen Wasser.

Das Sonnenlicht erwärmte das Oberflächenwasser um mehr als 3°C. Dann konnte feuchte warme Luft aufsteigen und Wolken bildeten sich über der angrenzenden nördlichen Atacama-Wüste. Es regnete und die Wüste blühte auf, so die Forscher. Gleichzeitig führte die geringere Nährstoffkonzentration im Oberflächenwasser zu einer Verminderung der Primärproduktion und damit zu einem geringeren Nahrungsangebot für die Fische.

Dramatische ökologische und ökonomische Konsequenzen

Für die Wissenschaftler überraschend ist, dass diese Klimaverhältnisse am besten durch langandauernde El Niño-Effekte während des letzten Interglazials erklärt werden können.

Die globalen Temperaturen damals waren mit den heutigen vergleichbar. Sie lagen um nur wenige Grad höher. Wie die Studie von Sergio Contreras und seinen Kollegen zeigt, könnte ein weiterer Anstieg unserer globalen Temperaturen demnach stärker verändernd auf das Klima der Küstenregionen im Ostpazifik wirken, als bisher in Betracht gezogen wurde.

„Als wir in den Bohrkernen aus dem Pazifikboden die Biomarker von Pflanzen und Süßwasserlebewesen wie Diatomeen gefunden hatten, war mir klar, dass wir hier einem ganz besonderen Effekt auf der Spur waren“, erklärt Contreras. Und Marcel Kuypers führt weiter aus: „El Niño-Effekte führen zu dramatischen ökologischen und ökonomischen Konsequenzen. Um die heutigen Klimaveränderungen besser verstehen zu können, müssen wir aus der Geschichte lernen.“

(Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie, 23.12.2010 – DLO)

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