15. Feb. 2018

Lebendes Mikroatoll in Französisch-Polynesien.

15 Südseeinseln in Französisch-Polynesien liefern eine Geschichte der Meeresspiegelstände für die vergangenen 6000 Jahre. Die Vulkaninseln sind sehr alt und daher stabil, sodass die Korallenstöcke, die an ihren Rändern wachsen, den tatsächlichen Pegel der Südsee widerspiegeln. Ein internationales Wissenschaftlerteam hat jetzt in "Nature Communications" die Wasserstandsmeldung für die jüngsten Jahrtausende abgegeben.

Die Korallenriffe vor den Küsten der französischen Südseeinsel Tahiti gehören zu den besten Klimaarchiven der Welt. Jährlich wachsen sie rund einen Zentimeter, und weil die Polypen das Kalkskelett aus den Stoffen aus dem sie umgebenden Meerwasser aufbauen, können die Forscher auch noch Tausende Jahre später ablesen, wie zum Beispiel die Wassertemperatur war, wie hoch der Salzgehalt oder welche Nährstoffe die Korallen zur Verfügung hatten. 2005 hatte deshalb der europäische Arm des Internationalen Meerestiefbohrprogramms IODP in zum Teil über 300 Metern Meerestiefe Korallenriffe angebohrt und so die Klimaentwicklung der vergangenen 17.000 Jahre rekonstruieren können. Zumindest fast, denn in den Bohrkernen klaffte eine ziemlich große Lücke. "Uns fehlen 3000 bis 4000 Jahre, als der Meeresspiegel nahe am heutigen Niveau oder sogar darüber lag", erklärt Gilbert Camoin vom französischen Geoforschungszentrums CEREGE in Aix-en-Provence, der damals die IODP-Expedition leitete.

In den fraglichen Jahren wuchsen die Korallenriffe nahe am heutigen Strand oder sogar in Zonen, die heutzutage an Land liegen. An diese Stellen kamen Camoin und sein Team mit dem großen Bohrschiff, mit dem sie 2005 unterwegs waren, nicht heran. "Das haben wir in den vergangenen vier Jahren nachgeholt, derzeit arbeitet ein internationales Team von 15 Wissenschaftlern daran", so Camoin. Auf zwölf Inseln Französisch-Polynesiens haben die Forscher, unter ihnen auch Meereswissenschaftler vom Kieler GEOMAR, sogenannte Mikroatolle gefunden, die die jahrtausendelange Lücke im Tahiti-Klimaarchiv schließen. In "Nature Communications" haben sie die bisherigen Ergebnisse vorgestellt.

Die insgesamt 82 Datenpunkte zeichnen die Meeresspiegelstände der vergangenen 6000 Jahre nach und überdecken damit großzügig die Lücke in den Korallenbohrkernen von Tahiti. "Mikroatolle sind ganz besondere Korallenriffe, denn ihr Höhenwachstum ist durch das mittlere Niedrigwasser begrenzt, sodass sie nur seitwärts wachsen können", so Camoin. Da die Atolle überdies von Inseln stammen, die bereits seit Jahrtausenden stabil sind, sind sie ziemlich zuverlässige Anzeiger für den tatsächlichen Wasserstand. Wenn man die abgestorbene Oberseite dieser Mikroatolle genau datiert, erhält man den Stand des Meeresspiegels in Polynesien zum jeweiligen Zeitpunkt. "Diese Mikroatolle zeigen Zeiten an, in denen der Meeresspiegel wirklich stabil war und nicht gestiegen und nicht abgesunken ist, daher haben wir keine kontinuierliche Kurve, sondern eine Serie von Plateaus", erklärt Hauptautorin Nadine Hallmann vom CEREGE.

Trockengefallenes Mikroatoll auf Maupiti.

Trockengefallenes Mikroatoll auf Maupiti.

Bild: Nadine Hallmann/CEREGE
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Trockengefallenes Mikroatoll auf Maupiti.

Bild: Nadine Hallmann/CEREGE

Die Daten zeigen, dass der Meeresspiegel in Polynesien in den vergangenen 6000 Jahren keineswegs gleichmäßig stieg. Schon zu Beginn dieses Zeitraums hatte der Meeresspiegel bereits fast das heutige Niveau erreicht. Damals waren offenbar die starken Gletscherschmelzen beendet, die seit dem Auslaufen der jüngsten Kaltzeit vor 12.000 Jahren den Meeresspiegel um rund 120 Meter hatten steigen lassen. Die Korallenproben zeigen aber auch, dass die Polkappen weiterhin für Überraschungen gut waren. "Wir konnten einige Perioden erkennen, in denen die Eisschilde instabil waren, weil der Meeresspiegel anstieg und auch fiel", so Camoin. So begann vor 5100 Jahren ein Jahrhundert mit atemberaubend beschleunigten Zuwachsraten, an dessen Ende der Wasserstand einige Dezimeter höher lag. "Dieser Anstieg ist ein Indiz, dass es in der Antarktis möglicherweise eine Eisschmelze gab und somit kaltes Wasser impulsartig in die Region kam", so Hallmann.

Sein Allzeithoch hatte der Meeresspiegel vor etwa 4000 Jahren erreicht, als er 0,9 Meter über dem heutigen Niveau lag. Danach ging der Pegel wieder zurück, bis vor 1000 oder 1200 Jahren der heutige Stand erreicht war. Mit ihrem Höchststand liegen die Forscher um Camoin und Hallmann um einiges unter den Angaben älterer Studien, die für diese Periode einen Höchststand von rund zwei Metern über dem heutigen Niveau errechnet hatten. "Das kann man eigentlich gar nicht mit der Eisschmelze erklären", sagt Nadine Hallmann. Mit den neuen Korallendaten bietet sich die Zeit vor 4000 Jahren als Analog für das Ende unseres Jahrhunderts an, denn dann wird der Meeresspiegel nach Vorhersage vieler Klimamodelle ebenfalls um rund einen Meter angestiegen sein. "Allerdings wird das über einen Zeitraum von 100 Jahren geschehen, während damals 2000 Jahre vergingen", betont CEREGE-Forscherin Hallmann.

Die Klimareihe aus Französisch-Polynesien ist eine von nur ganz wenigen aus niedrigen Breiten, die einen globalen Trend wiedergeben. Die Inseln in der Südsee sind weit entfernt von jeglichem Kontinent und unterliegen damit nicht einem starken lokalen Einfluss, wenn sich etwa kontinentale Gletscher auflösen und ihr Schmelzwasser ins Meer ergießen. Ein solcher Einfluss ist zum Beispiel auf Barbados nicht ausgeschlossen, wo ein ebenfalls hoch aufgelöstes Klimaarchiv erschlossen wurde. Die Karibik-Insel liegt allerdings im Einflussbereich des nordamerikanischen Eisschildes, der sich seit dem Ende der jüngsten Eiszeit auflöste und etliche starke Schmelzwasserpulse in den Atlantik schickte.

Mit den Werten aus den Mikroatollen kann das Team sogar in etwa bestimmen, wo die Ursache der Pegelzuwächse liegt. Schließlich sind ihre Korallenstöcke über eine Fläche verteilt, die ungefähr so groß ist wie die EU. Ein Schmelzwasserpuls aus der Antarktis macht sich erst auf den südlicheren Inseln bemerkbar, wo der Anstieg auch stärker als auf den nördlicher gelegenen Inseln ist. "Man erhält einen gewissen Gradienten, der auch für die Modelle interessant ist", so Hallmann. Von welchem Teil der Antarktis das Schmelzwasser allerdings stammt, können die Forscher aus den Mikroatollen nicht ablesen.