Klimawandel: US-Wüstengebiete werden künftig noch trockener

Unter der Amargosa-Wüste im Südwesten der Vereinigten Staaten liegt ein verborgenes Juwel der Klimaforschung. Das Devils-Hole-Höhlensystem, benannt nach seinen vermeintlich unendlichen Tiefen, bietet einen Einblick in die enormen grundwasserführenden Schichten im Untergrund. Das Höhlensystem beherbergt eine besondere Art von Kalzit-Ablagerungen:

Während das Grundwasser langsam durch die Höhle fließt, kristallisiert Kalzit Schicht für Schicht an den Felswänden. „Diese dünnen Schichten lagern sich seit fast einer Million Jahren an den Wänden ab“, erklärt Kathleen Wendt von der Arbeitsgruppe für Quartärforschung am Institut für Geologie der Universität Innsbruck. „Die Höhe der früheren Ablagerungen in der Höhle zeigt uns, wie hoch der Grundwasserspiegel in der Vergangenheit war.“

Gemeinsam mit ihren Kollegen forscht die Geologin seit mehreren Jahren in der Höhle (siehe Bericht: https://www.uibk.ac.at/newsroom/dossiers/teufelsloch/). In der aktuellen Studie entnahm das Innsbrucker Team mit speziellen Bohrgeräten Kalzit-Ablagerungen an mehreren Stellen über und unter dem aktuellen Grundwasserspiegel.

Das Alter der Ablagerungen wurde dann mit der so genannten Thorium-Uran-Methode bestimmt. Die Ergebnisse wurden nun in der renommierten Zeitschrift „Science Advances“ veröffentlicht. „Unsere Studie zeigt, wie sich die Höhe des Grundwasserspiegels in den letzten 350.000 Jahren verändert hat. Wir waren überrascht, sich wiederholende Schwankungen von bis zu zehn Metern über dem heutigen Niveau zu entdecken“, erklärt Wendt.

Dem Wasser folgen

Anstiege und Abfälle des lokalen Grundwasserspiegels liefern wichtige Hinweise darauf, wie sich das Niederschlagsmuster im Südwesten der Vereinigten Staaten verändert hat. Der größte Teil der Niederschläge, die die Grundwasservorkommen auffüllen, stammt von Winterstürmen, die sich entlang der pazifischen Zugbahnen nach Osten bewegen. Position und Intensität dieser Winterstürme hängen von vielen Faktoren ab, darunter die Oberflächentemperatur und die Ausprägung der atmosphärischen Drucksysteme des Ostpazifiks.

Wann immer sich diese Faktoren in der Vergangenheit dramatisch verändert haben, z.B. während einer Eiszeit, hat sich die Position der pazifischen Zugbahnen in ihrer geografischen Breite verschoben. „Diese Verschiebungen beeinflussten die Niederschläge, die den Südwesten der Vereinigten Staaten erreichten, was zu deutlichen Veränderungen im Grundwasserspiegel des Devils Hole führte“, sagt Kathleen Wendt. „Die Vergangenheit hat uns gezeigt, dass dieser ‚Wasserversorger‘ unglaublich empfindlich auf globale Klimaänderungen reagiert.“

Austrocknung

Die Lehren aus der Vergangenheit der Amargosa-Wüste deuten auf eine noch trockenere Zukunft hin. Die ohnehin schon heiße und trockene Region im Südwesten der USA ist besonders anfällig für weltweit steigende Temperaturen. „Klimamodelle prognostizieren für diese Region im nächsten Jahrhundert noch höhere Temperaturen und noch weniger Niederschläge“, sagt Kathleen Wendt.

Dieser Trocknungstrend ist im Wesentlichen auf eine allmähliche Nordverschiebung der pazifischen Zugbahnen zurückzuführen, die die Niederschlagsmenge, die in Zukunft den Südwesten erreicht, weiter reduzieren wird.

„Es ist wichtig, die natürliche Variabilität der pazifischen Zugbahnen über lange Zeiträume zu verstehen, um Aussagen über ihre Zukunft treffen zu können“, erklärt die Geologin. „Diese Daten tragen dazu bei, unsere langfristigen Prognosen über zukünftige Klimaentwicklungen zu verbessern, die aufgrund menschlicher Einflüsse noch schneller und extremer werden dürften.“

Kathleen Wendt, MSc
Institut für Geologie
Universität Innsbruck
E-Mail: Kathleen.Wendt@uibk.ac.at

Univ.-Prof. Dr. Christoph Spötl
Institut für Geologie
Universität Innsbruck
E-Mail: Christoph.Spoetl@uibk.ac.at
Web: http://quaternary.uibk.ac.at

K. A. Wendt, Y. V. Dublyansky, G. E. Moseley, R. L. Edwards, H. Cheng, C. Spötl: Moisture availability in the SW United States over the last three glacial-interglacial cycles. Science Advances 4, eaau1375 (2018). DOI: 10.1126/sciadv.aau1375