Klima im MIS 11 im Vergleich zu MIS 1 in den Alpen

Das Klima der vergangenen 2,6 Millionen Jahre (das Quartär) war gekennzeichnet durch eine Wechselfolge von warmen (interglazialen) und kalten (glazialen) Perioden. Erstere, wie das aktuelle Interglazial (Holozän), machten etwa 15% der Zeit des Quartärs aus, und können, in Hinblick auf den gegenwärtigen Klimawandel, wesentliche Daten liefern, wie das Klima sich in der Zukunft entwickeln dürfte. Der prinzipielle Mechanismus, der den Wechsel von Glazial- und Interglazialzeiten kontrolliert, ist die langfristige Änderung der Stellung der Erde zur Sonne. Vor etwa 425.000 Jahren, während des so-genannten Marinen Isotopenstadiums (MIS) 11, herrschte eine orbitale Konfiguration, die der heutigen sehr ähnelte. Allerdings erlebte die Erde seither sieben Glazial- Interglazial-Zyklen und die meisten Spuren aus dem MIS 11 sind dadurch verwischt worden. Die wenigen verfügbaren Klima-Archive aus dieser Zeit zeigen klar auf, dass über die genaue Dauer dieses Interglazials, seine Stabilität, ob es wärmer und feuchter war als heute, und wie die Vegetation aussah, große Unkenntnis besteht. Dieses Forschungsvorhaben zielt auf eine Beantwortung dieser Fragen aufbauend auf der Analyse von Stalagmiten, die in Höhlen der nördlichen Alpen vor Erosion geschützt bis heute erhalten geblieben sind. Vorliegende erste Daten zeigen, dass viele Stalagmite aus dieser Zeit in den Höhlen existieren und dass diese sich sehr gut für das Studium der Klimavariabilität des MIS 11 eignen. Neben einer Reihe etablierter Techniken werden zur Analyse dieses Klima-Archivs auch innovative Methoden eingesetzt werden. Stalagmite weisen gegenüber anderen Klima-Archiven den gewaltigen Vorteil auf, dass sie anhand des radioaktiven Zerfalls von Uran und Thorium genau und präzise datiert werden können. Diese Messungen werden in Zusammenarbeit mit führenden Experten mit state-of-the-art Instrumenten an der Universität von Minnesota durchgeführt. Die Variabilität des Klimas und die Dynamik der damaligen Vegetation wird mittels der stabilen Isotope des Sauerstoffs und Kohlenstoffs, der Spurenelemente Magnesium, Strontium, Barium und Phosphor, sowie der Intensität der Fluoreszenz rekonstruiert. Zudem werden zwei neuartige Methoden zur quantitativen Temperaturabschätzung zum Einsatz kommen: Fluideinschluss-Untersuchungen und die clumped isotope Analytik. Diese Untersuchungen werden teilweise an der Universität Innsbruck, und teilweise in Kollaboration mit Kollegen in England und Deutschland durchgeführt. Die Ergebnisse werden dann mit der bekannten Klima-Evolution des Holozäns verglichen. Wir beabsichtigen diese Daten in Zusammenarbeit mit Fachleuten der Universität Bristol in Klimamodelle zu integrieren um Hypothesen des früheren Klimawandels zu testen und fundierte Aussagen über den zukünftigen Klimawandel zu treffen.

Vor circa 400.000 Jahren, während einer Zeit, die als Meeres Isotopenstufe 11 (MIS 11) bekannt ist, war die Stellung der Umlaufbahn der Erde im Verhältnis zur Sonne ähnlich wie heute. Aufgrund dieser Ähnlichkeit liefert das MIS 11 eine wichtige Grundlage für die natürlichen Bedingungen, die heute zu erwarten sind. Leider wurde aufgrund seines hohen Alters ein Großteil der Beweise darüber, wie sich das MIS 11 entwickelt hat, aus der geologischen Aufzeichnung gelöscht. Mit geochemischen Signaturen, welche in Stalagmiten von Höhlen in den Nordalpen eingefangen sind, ist es diesem Projekt gelungen, eine hochauflösende, präzise datierte Aufzeichnung des Klimawandels für diesen wichtigen Zeitraum zu erstellen. Insbesondere konnte dieses Projekt die klimatischen Ereignisse des MIS 11 mit sehr hoher Genauigkeit datieren, d.h. das Alter wird eher mit plus minus 800 Jahren angegeben, als mit den vorangegangenen plus minus 2.000 Jahren. Solche hochpräzisen Zeitalter sind ein großer Fortschritt für die Paläoklimaforschung, da sie sinnvolle Interpretationen des Klimawandels ermöglichen. Vergleicht man die neue Aufzeichnung dieser Studie mit Aufzeichnungen über die Stärke des asiatischen Monsuns oder die Temperaturen in der Antarktis, so ist es darüber hinaus möglich, Perioden der Kopplung und Entkopplung zwischen den verschiedenen Regionen festzulegen, was wichtige Erkenntnisse über die Zirkulationsmuster in der Atmosphäre und im Meer liefert.