Devils Hole, Nevada

Der Untergrund von Nevada beherbergt einen hot spot der Paläoklima-Forschung: Devils Hole. Hinter diesem Namen verbirgt sich eine Felsspalte, in der unterhalb des Grundwasserspiegels Kalzit sehr langsam auskristallisiert und dicke Überzüge auf den Felswänden bildet. Bereits vor zwei Jahrzehnten wurde gezeigt, dass diese Ablagerungen eine komplette Aufzeichnung des Klimas der vergangenen etwa 500.000 Jahre bietet. Unser Projekt hat das Ziel, diese Lokalität neu zu untersuchen und diesen Klimakalender bis auf 800.000, eventuell bis jenseits von 1 Million Jahren zu erweitern. Dies wird es erstmals erlauben insgesamt mindestens acht Interglazial-Glazial Zyklen in einem festländischen Archiv außerhalb der Antarktis zu studieren. Es wird eine neuartige Methode der Temperaturbestimmung zum Einsatz kommen, um Schwankungen der Grundwasser- Temperatur über etliche Hunderttausende von Jahren auf die Spur zu kommen. Schließlich wird anhand dieser Proben eine Geschichte der Grundwasser-Spiegelstände erarbeitet, welche feuchte Klima-Episoden in diesem ariden Gebiet widerspiegeln.

In der Amargosa Wüste im Süden von Nevada (USA) liegt versteckt eine Unterwasserhöhle, die eine Fülle an Informationen über die Klimageschichte dieses Teiles der USA birgt. Das Grundwasser, das durch diese Höhle fließt, lagert langsam an den Wänden Kalzit ab. Über die Zeit hat sich hier eine dicke Lage an kontinuierlich gewachsenem Kalzit gebildet, der die geochemische Geschichte des Grundwassers, und damit den regionalen Klimas über die vergangenen etwa 1 Million Jahre gespeichert hat. Vor dreißig Jahren wurden diese Ablagerungen untersucht und daraus eine 500.000 Jahre lange Geschichte des Hydroklimas der SW USA abgeleitet. Die Chronologie der rekonstruierten Klimaänderungen gab jedoch Anlass für einen umfassende Diskurs unter Paläoklimaforschern. Im Brennpunkt der Debatte stand die Frage ob die langfristigen Änderungen der Insolation, kontrolliert durch die Erdbahnelemente, der primäre Antrieb der Eiszeitzyklen während des Pleistozäns waren oder ob diese großen Klimaschwankungen auf interne Rückkoppelungen zurückzuführen sind. Ziel dieses Forschungsprojektes war es nach drei Dekaden zu dieser berühmten Höhle, Devils Hole genannt, zurückzukehren und die Hydroklima-Geschichte für den SW-Teil der USA einer genauen Überprüfung zu unterziehen. Unsere Untersuchungen ergaben eine systematische Verschiebung des scheinbaren Alters des Endes des vorletzten Glazialzyklus vor etwa 130.000 Jahren mit der Tiefenlage der Proben. Dieser Alter-Tiefen-Zusammenhang war der Schlüssel zur Klärung der jahrzehntelangen Debatte und zeigte, dass die Devils Hole Daten kompatibel mit der Milankovic Theorie sind. Zudem haben wir die langfristigen Änderungen des Grundwasserspiegels in Devils Hole für die vergangenen 350.000 Jahre rekonstruiert. Die Daten zeigen, dass dieser zu manchen Zeiten um bis zu mindestens 9 m höher war. Anstiege und Abfälle des Grundwasserspiegels korrelieren mit den Zeiten als der Nordamerikanische Eisschild an Größe zu- bzw. abnahm. Letztere Änderungen beeinflussten die Lage und Intensität der atmosphärischen Zugbahnen, die Feuchtigkeit vom Pazifik in den SW-Teil der USA bringen. Die langfristigen Grundwasserspiegeländerungen in Devils Hole werden überlagert von Anstiegen, die während Glazialzeiten auf einer tausendjähriger Zeitskala auftraten und mit Kaltphasen des Atlantiks zusammenfallen. Schließlich sind wir noch der Frage nachgegangen welche Prozesse im Untergrund den 234U Wert des Grundwassers kontrollieren. Dieser geochemische Parameter bietet interessante Informationen über die Feuchtigkeitsbedingungen im Einzugsgebiet des Grundwasserkörpers. Gerade für heutige Wüstengebiete sind genaue Zeitreihen des Hydroklimas rar. Unsere neuen Daten sind aktuell die längste Aufzeichnung für Nordamerika und stellen einen wesentlichen Schritt zum besseren Verständnis des Klimas und seiner Steuerungselemente dieser wichtigen Region dar.