Eine 600 Jahre alte Koralle zeigt uns, wie sich der Pazifik seit 1370 verändert hat
Anhand einer einzelnen, über 600 Jahre alten Koralle auf den Fidschi-Inseln konnte aufgezeichnet werden, wie sich die Temperaturen im Pazifischen Ozean während ihres langen Lebens verändert haben.
Wissenschaftler wissen, dass es im Pazifik im Laufe der Jahrhunderte allgemein wärmer geworden ist. In den letzten Jahren kam es aufgrund des vom Menschen verursachten Klimawandels zu Hitzewellen im Meer und großflächiger Korallenbleiche. Doch es wird angenommen, dass es im Lauf der Zeit kühlere und wärmere Jahre – und sogar Jahrzehnte – gegeben hat. Natürlich ist es schwierig, viel über diese Variabilität zu wissen, da es nur sehr wenige kontinuierliche Aufzeichnungen gibt, die Hunderte von Jahren zurückreichen.
Unsere jetzt in Science Advances veröffentlichte Forschung hilft, diese Lücken zu schließen. Wir verwendeten eine Probe aus einem einzigen, riesigen Diploastrea heliopora Koralle, auch als Wabenkoralle bekannt. Dieses ungewöhnlich alte Exemplar wurde 1998 entdeckt und Wissenschaftler entnahmen eine Probe, indem sie hineinbohrten. Wir haben diese Probe nun mit modernen wissenschaftlichen Techniken analysiert.
Wir haben diese langen Korallenaufzeichnungen mit denen anderer Korallen im Fidschi-Archipel kombiniert, um eine Gesamtchronologie der Temperaturen in den Gewässern Fidschis zu erstellen. Für den Zeitraum seit den 1990er Jahren verfügen wir über zahlreiche Daten von Wetterbojen, Satelliten und anderen Instrumenten, die wir damit kombinieren können.
Dies bedeutet, dass die Korallenaufzeichnungen technisch gesehen 627 Jahre umfassen und uns sagen können, wie hoch die Meerestemperatur um Fidschi zwischen den Jahren 1370 und 1997 war. Es handelt sich um die längste kontinuierliche Temperaturaufzeichnung dieser Art an irgendeinem Ort im tropischen Ozean.
Korallen können ein Fenster in die Vergangenheit sein
Massive Korallen können viele Jahre alt werden und bilden dabei kontinuierlich ein Skelett aus Kalziumkarbonat, das sich schichtweise auf dem alten Skelett ansammelt. Der lebende Teil der Koralle nimmt nur die obersten paar Millimeter ein. Wenn neue Schichten hinzukommen, wird das alte Skelett von der Koralle freigelegt und hinterlässt eine Aufzeichnung der vergangenen Bedingungen.
Insbesondere haben wir nach dem Verhältnis zweier Elemente im Korallenskelett gesucht: Strontium und Kalzium, die als Indikator für die Meerwassertemperatur dienen. Wenn im Korallenskelett weniger Strontium als Kalzium eingebaut ist, bedeutet dies, dass das Wasser zu Lebzeiten der Koralle warm war und umgekehrt. Wir haben diese Elemente mit Massenspektrometriegeräten analysiert, die die Elementzusammensetzung von Materialien selbst bei sehr geringen Konzentrationen quantifizieren.
Aus den Korallen gewonnene Temperaturdaten zeigen, wie sich Klimamuster wie die interdekadische Pazifische Oszillation im Laufe der Jahrhunderte entwickelt haben. Sie bieten wichtige Rahmenbedingungen für das Verständnis gegenwärtiger und künftiger Klimatrends.
Der Pazifische Ozean ist ein wichtiger Treiber der Klimavariabilität auf der ganzen Welt. Am bekanntesten ist, dass der Pazifik alle paar Jahre von einem El Niño- in einen La Niña-Zustand wechselt, wenn Temperaturänderungen im Ozean zu großen Veränderungen der Niederschlagsmengen und zur Entwicklung von Wirbelstürmen führen. Doch selbst dieser Zyklus wird durch die interdekadische Oszillation in Schach gehalten, die alle 15 bis 30 Jahre einen Temperaturwechsel zwischen dem nördlichen, südlichen und tropischen Pazifik mit sich bringt.
Moderne Erwärmung im Kontext
Riesige Felskorallen können in ihrer Wachstumsgeschichte oder der chemischen Zusammensetzung ihrer Skelette jahrhundertealte Geschichten enthalten. So deutet die Koralle beispielsweise darauf hin, dass es zwischen 1370 und 1553 eine bemerkenswerte Warmzeit gab, als das Meer um Fidschi fast so heiß war wie heute. Dies unterstreicht, wie das pazifische Klimasystem natürlich variiert.
Wir können unsere Korallen jedoch mit anderen paläozeanografischen Aufzeichnungen aus dem gesamten Pazifik kombinieren, um ein Gesamtbild zu erhalten. Dabei stellen wir fest, dass die pazifische Erwärmung des letzten Jahrhunderts, die größtenteils auf die vom Menschen verursachte globale Erwärmung zurückgeführt wird, eine erhebliche Abweichung von der in früheren Jahrhunderten verzeichneten natürlichen Variabilität darstellt.
Während es in manchen Teilen des Pazifiks früher wärmer war, während es in anderen ein oder zwei Jahrzehnte kühler war und umgekehrt, bricht dieser Zusammenhang nun auseinander. Die Erwärmung verläuft im tropischen und subtropischen Pazifik zunehmend synchron.
Dies wiederum führt zu großen Verschiebungen bei Niederschlagsmengen sowie Dürre- und Überschwemmungszyklen, da Regen häufig durch die Verdunstung von Wasserdampf über wärmeren Meeren entsteht.
Doch diese Erwärmung, die durch einen relativ geringen Unterschied in den Meerestemperaturen im Pazifik gekennzeichnet ist, ist für die letzten sechs Jahrhunderte nicht typisch. Dies deutet darauf hin, dass die Erwärmung des Pazifiks seit Beginn des 20. Jahrhunderts zu beispiellosen Veränderungen in der interdekadischen Oszillation führen könnte.
Auswirkungen auf das zukünftige Klima
Das Verständnis des langfristigen Verhaltens der interdekadischen Pazifischen Oszillation ist für die Vorhersage künftiger Klimaänderungen von entscheidender Bedeutung.
Eine kürzlich durchgeführte Studie über Korallen im australischen Great Barrier Reef und dem es umgebenden Korallenmeer ergab, dass die Rifftemperaturen während fünf Korallenbleichereignissen die höchsten der letzten 407 Jahre waren. Das größte Riff der Welt ist in großer Gefahr.
Unsere eigenen Untersuchungen zeigen, dass das Meer um Fidschi herum so heiß ist wie seit mindestens 653 Jahren nicht mehr. Diese Veränderungen könnten zu extremeren Wetterbedingungen wie längeren Dürren oder intensiveren tropischen Wirbelstürmen führen, mit erheblichen Folgen für die Millionen von Menschen, die in der Region leben.
Unsere Studie zeigt, warum langlebige Riesenkorallen als Archive vergangener Klimaveränderungen so wichtig sind, ihre Zukunft jedoch durch die Erwärmung der Ozeane gefährdet ist. Der Schutz dieser Riesenkorallen ist lebenswichtig.
Juan Pablo D’Olivo, leitender Forscher, Institut für Meereswissenschaften und Limnologie, Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM); Ariaan Purich, Dozent für Klimavariabilität und -wandel, Monash Universitätund Jens Zinke, Professor für Paläobiologie, Universität von Leicester
