El Nino-Effekte vor 125000 Jahren

So eindeutig wie Fingerabdrücke für den Kriminologen gaben die Reste mariner und terrestrischer Organismen in Sedimenten des Peruanischen Schelfmeeres nun Auskunft über das Klima vor 125 000 Jahren in der nördlichen Atacama-Wüste. Mit Hilfe dieser molekularen Fossilien zeigten Forscher des Bremer Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie zusammen mit deutschen und internationalen Kollegen, dass El Niño – ähnliche Phänomene während der letzten Warmzeit (Interglazial) an der Peruanischen Küste zu lange anhaltenden starken Regenfällen führten

Mit dem Regen und Flusswasser wurden damals Süßwasser-Kieselalgen (Diatomeen) aus Flüssen, sowie Blätter terrestrischer Herkunft und Reste von Blütenpflanzen aus der Atacama- Wüste in das Meer gespült. Die Forscher fanden die fossilen Moleküle (Biomarker) dieser Organismen in den Bohrkernen vom Ocean Drilling Project (ODP) vom Meeresboden vor der Peruanischen Küste und konnten auch den Zeitpunkt der Ablagerung bestimmen.

Heutiges Wettergeschehen und das El Niño -Phänomen

Die an den südamerikanischen Pazifik angrenzende Atacama gilt heutzutage als die trockenste Wüste der Welt, und sie ist fast ohne Vegetation. Die Ursache dafür liegt in den besonderen Wind- und Strömungsverhältnissen im Pazifik. Die kalten Gewässer an der Südamerikanischen Küste stammen von dem aus dem Süden kommende kalten Humboldtstrom, und dem Auftrieb von kalten nährstoffreichen Tiefenwassers. Die Nährstoffe bilden die Grundlage ganzer Nahrungsketten. Das kalte Meer kühlt die darüber liegenden Luftschichten stark ab und an den Hängen der Anden können sich deshalb keine Regenwolken bilden. Unter normalen Wetterbedingungen türmen die im tropischen Pazifikraum westwärts wehenden Passatwinde die warmen Wassermassen im West-Pazifik auf. Da die Stärke der Passatwinde durch die Temperaturdifferenz des Oberflächewassers zwischen West- und Ostpazifik bestimmt wird, haben veränderte Meeresströmungen großen Einfluss auf dieses System. Wenn warmes äquatoriales Oberflächenwasser aus dem Westen sich ostwärts ausbreitet, verringert sich diese Temperaturdifferenz zwischen West und Ost und die Passatwinde lassen nach.. In Folge kommen weniger Nährstoffe nach oben, es gibt weniger Plankton und als Folge weniger Fische. Dieses Wetterphänomen tritt alle zwei bis sieben Jahre meist um den Dezember auf. Die Fischer von Peru nennen es seit Jahrhunderten wird El Niño oder „Das Christkind“ (siehe auch Legende zu Abbildung 1)

Rekonstruktion der Ereignisse vor 125 000 Jahren

Ausschlaggebend für die starken Regenfälle in dem letzten Interglazial war ein dem El Niño ähnlicher Effekt. Aus der Datenanalyse von Bohrkernen aus dem West- und Ostpazifik auf der Höhe des Äquators konnten die Max-Planck-Forscher zeigen, dass auch damals subtropische Wassermassen die Temperaturdifferenz zwischen Ost und West verringerten und die Passatwinde abschwächten. Warme subtropische Wassermassen verteilten sich an der Küste von Peru und verhinderte den Auftrieb von kaltem nährstoffreichen Wasser.

Das Sonnenlicht erwärmte das Oberflächenwassers um mehr als 3C°. Jetzt konnte feuchte warme Luft aufsteigen und Wolken bildeten sich über der angrenzenden nördlichen Atacama-Wüste. Es regnete und die Wüste blühte auf. Gleichzeitig führte die geringere Nährstoffkonzentration im Oberflächenwasser zu einer Verminderung der Primärproduktion und damit zu einem geringeren Nahrungsangebot für die Fische. Für die Forscher überraschend ist es, dass diese Klimaverhältnisse am besten durch langandauernde El Nino-Effekte während des letzten Interglazials erklärt werden können.

Die globalen Temperaturen damals sind mit den heutigen vergleichbar; sie liegen um nur wenige Grad höher. Wie die Studie von Dr. Sergio Contreras und seinen Kollegen zeigt, könnte ein weiterer Anstieg unserer globalen Temperaturen demnach stärker verändernd auf das Klima der Küstenregionen im Ostpazifik wirken, als bisher in Betracht gezogen wurde.

Der gebürtige Chilene sagt: „Als wir in den Bohrkernen aus dem Pazifikboden die Biomarker von Pflanzen und Süßwasserlebewesen wie Diatomeen gefunden hatten, war mir klar, dass wir hier einem ganz besonderen Effekt auf der Spur waren.“ Marcel Kuypers, Direktor am Bremer Max-Planck-Institut, führt weiter aus: „ El Niño -Effekte führen zu dramatischen ökologischen und ökonomischen Konsequenzen. Um die heutigen Klimaveränderungen besser verstehen zu können, müssen wir aus der Geschichte lernen.“

Manfred Schlösser und Anja Kamp

Rückfragen an:
Dr. Sergio Contreras, Tel.: 0421 2028 630; scontrermpi-bremen.de
Dr. Marcel Kuypers, Tel.: 0421 2028 647; mkuypersmpi-bremen.de

oder an die Pressesprecher
Dr. Manfred Schlösser, 0421 2028 704; mschloesmpi-bremen.de
Dr. Anja Kamp, Tel.: 0421 2028 856; akampmpi-bremen.de

Originalartikel:
A rainy northern Atacama Desert during the last interglacial. Sergio Contreras, Carina B. Lange, Silvio Pantoja, Gaute Lavik, Daniel Rincón Martínez, and Marcel M. M. Kuypers. Geophysical Research Letters 2010, 37: LXXXXX, doi: 10.1029/2010GL045728

Beteiligte Institute:
•Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie in Bremen
•Department of Oceanography and Center for Oceanographic Research in the Eastern South Pacific, University of Concepción, Concepción, Chile
•Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung, Bremerhaven

Legende zur Abbildung:
Abb1: Der El Niño-Effekt. Die Fischer Perus nennen diese alle zwei bis sieben Jahre meist um die Weihnachtszeit mit für sie drastischen Konsequenzen vorkommende Wetter-Anomalie „Das Christkind“, oder spanisch „El Niño“: Die Fischschwärme bleiben aus. Erst in den 1980er Jahren fanden Forscher heraus, dass die Ursache in der Umkehrung der Temperaturverhältnisse im Pazifikraum liegt.

In der linken Abbildung A ist die normale Wettersituation dargestellt. Im westlichen Pazifik in Äquatornähe liegt die Wassertemperatur mit 28 C um 4 C höher als auf gleicher Breite im Ostpazifik. Dort sorgt der aus dem Süden kommende Humboldtstrom zusammen mit dem Ostwind zum Auftrieb von kaltem, nährstoffreichen Tiefenwasser. Diese Temperaturdifferenz sorgt für die Ausbildung eines Windsystems, der so genannten Walker-Zelle. Im Westen entsteht durch aufsteigende warme feuchte Luft ein Tiefdruckgebiet (T). Beim Aufsteigen kühlt die Luft ab, es bilden sich Wolken, die abregnen. Im Ostpazifik bildet sich ein Hochdruckgebiet (H, Antizyklon) aus. Trockene Luftmassen sinken herab und verstärken die Passatwinde, die in Richtung des Tiefdruckgebiets im Westen wehen.

Rechte Abbildung B) Beim El Nino-Effekt kehren sich die Verhältnisse um. Die Passatwinde sind so so stark abschwächt, dass sie am Äquator ihre Richtung ändern. Warmes Oberflächenwasser breitet sich von Westen bis an Küste des südamerikanischen Kontinents aus.
Das Windsystem der Walker-Zelle bricht zusammen. Große Mengen Wasser verdunsten im Ostpazifik und jetzt können sich Wolken bilden, die aufsteigen und an den Hängen der Anden abregnen. Als Konsequenz wird weniger nährstoffreiches Tiefenwasser nach oben gedrückt und die Fischschwärme bleiben aus, weil die Nahrungskette zusammenbricht.
An der Südküste Amerikas wird es wärmer und feuchter, Ecuador und Nordperu gibt es sintflutartige Regenfälle wo sonst Dürre herrscht.