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So könnte der Monsun in einer wärmeren Welt aussehen

In fünf Zentimetern dieser Tropfsteinprobe stecken 40.000 Jahre Klimageschichte.
In fünf Zentimetern dieser Tropfsteinprobe stecken 40.000 Jahre Klimageschichte. © RUB, Marquard

In der letzten Warmzeit auf der Erde vor rund 125.000 Jahren war der Indische Monsun länger, extremer und weniger zuverlässig. Zu diesem Schluss kommen Geowissenschaftlerinnen und Geowissenschaftler der Ruhr-Universität Bochum (RUB) und der University of Oxford zusammen mit weiteren Kollegen aus Großbritannien, Neuseeland, China und den USA. Das Team analysierte einen Tropfstein aus einer Höhle in Nordostindien und kombinierte dabei diverse Methoden, die Aufschluss über überregionale und lokale Wetterphänomene und die Klimadynamik der Vergangenheit geben.

Letzte und kommende Warmzeit

„Die letzte Warmzeit wird häufig als Analogon zu den voraussichtlich kommenden Klimaveränderungen gesehen“, sagt Ola Kwiecien vom RUB-Institut für Geologie, Mineralogie und Geophysik, „auch wenn die Einflüsse, die zu der Erwärmung geführt haben, sich heute und damals natürlich unterschieden.“ Erkenntnisse über Wetter- und Klimaphänomene aus der letzten Warmzeit geben Forscherinnen und Forschern Anhaltspunkte, wie sich das Klima bei fortschreitender Erwärmung der Erde verändern könnte.

Das Team analysierte einen Tropfstein aus der Mawmluh-Höhle im Nordosten Indiens. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler bestimmten zum einen sogenannte Delta-18-O-Werte, die ein Maß für die Stärke des Indischen Monsuns sind. Dabei verglichen die Forscher das Verhältnis von schwerem und leichtem Sauerstoff im Tropfstein; dieses hängt zum einen von dem Quellgebiet des Monsuns ab, aber auch von der saisonalen Verteilung des Regens, Temperatur, und Intensität des Niederschlags. Diese Faktoren spielen eine wichtige Rolle für die Stärke des Wetterphänomens Monsun (nähere Informationen zur Methode in einer früheren Presseinformation: https://news.rub.de/presseinformationen/wissenschaft/2016-04-13-umstrittene-theo...).

Relevant für die Bauern der Region

„Der Delta-18-O-Wert verrät uns etwas über die Stärke des Monsuns, nicht aber, wie viel Niederschlag fällt und wie sich der Regen über die Zeit verteilt“, erklärt Sebastian Breitenbach vom RUB-Institut für Geologie, Mineralogie und Geophysik. „Genau diese Information ist aber besonders wichtig“, ergänzt Ola Kwiecien. „Denn für einen Bauern ist es ein großer Unterschied, ob der Niederschlag konstant und zuverlässig über einen bestimmten Zeitraum verteilt fällt, oder ob sich überraschende und extreme Regenfälle mit längeren Trockenphasen abwechseln.“

Um ein Indiz für die jahreszeitliche Verteilung des Regens zu erhalten, bestimmten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weitere Messwerte. Während der Delta-18-O-Wert ein überregionaler Parameter ist, der etwas über die weit entfernten Quellen des Monsunregens aussagt, können andere Parameter lokale Phänomene erfassen: etwa das Verhältnis verschiedener Elemente wie Strontium oder Magnesium zu Calcium oder das Verhältnis verschiedener Calcium-Isotope im Tropfstein. Dieses Isotopenverhältnis, als Delta-44-Ca-Wert bezeichnet, ist bislang kaum auf Proben aus Höhlen angewandt worden.

Niederschlag in der Umgebung der Höhle

Im trockenen Winter und in längeren Trockenzeiten tritt im Karstgestein oberhalb der Höhle ein Phänomen auf, das die Elementverhältnisse im Tropfstein beeinflusst. Fällt über der Mawmluh-Höhle Regen, sickert dieser durch den Boden, löst dabei Calcium aus dem Gestein und transportiert dieses in die Höhle. In einen vom Wasser gebildeten Tropfstein wird das Calcium eingelagert; der Tropfstein, der in einer feuchten Phase wächst, beinhaltet also viel Calcium im Vergleich zu anderen Elementen.

Während der Trockenperiode zwischen November und Mai kann ein Teil des Calciums jedoch unterwegs verloren gehen, nämlich wenn luftgefüllte Hohlräume im Fels vorliegen. Diese führen dazu, dass Calcium ausgefällt wird, bevor es in der Höhle ankommt, während Elemente wie Strontium und Magnesium im Wasser verbleiben und zum Stalagmiten transportiert und in diesen eingebaut werden. Das Verhältnis von Magnesium oder Strontium zu Calcium im Tropfstein gibt somit Aufschluss darüber, ob es in der unmittelbaren Umgebung der Höhle viel oder wenig geregnet hat. Auch der Delta-44-Ca-Wert gibt Hinweise auf den Niederschlag in Höhlennähe und erlaubt zusätzliche Aussagen über die Intensität der Trockenphase.

Die Kombination dieser verschiedenen Parameter gestattete den Forscherinnen und Forschern, Veränderungen der Niederschläge in der Monsun- und Nicht-Monsun-Zeit zu rekonstruieren und so Einblicke in die Verteilung des Niederschlages vor, während und nach der letzten Warmzeit zu bekommen.

Monsun war weniger zuverlässig

„Zusammengenommen zeigen uns unsere Daten, dass der Indische Monsun in der letzten Warmzeit weniger zuverlässig war, als er es aktuell ist – ein Indiz, dass auch die aktuelle Erderwärmung diesen Effekt haben könnte“, fasst Ola Kwiecien zusammen. „Das passt zu der Tendenz, dass Wetterextreme häufiger werden.“ Aktuell, so die Forscher, seien die Einflüsse des Menschen auf das Klima im Indischen Sommermonsun noch nicht klar sichtbar. Sind die der aktuellen Studie zugrunde gelegten Annahmen korrekt, könnte sich das jedoch in den kommenden 20 bis 30 Jahren ändern.

RUB


Originalpublikation:

Matthias Magiera, Franziska A. Lechleitner, Andrea M. Erhardt, Adam Hartland, Ola Kwiecien, Hai Cheng, Harold J. Bradbury, Alexandra V. Turchyn, Sylvia Riechelmann, Lawrence Edwards, Sebastian F.M. Breitenbach: Local and regional Indian Summer Monsoon precipitation dynamics during Termination II and the Last Interglacial, in: Geophysical Research Letters, 2019, DOI: 10.1029/2019GL083721

https://doi.org/10.1029/2019GL083721