Geologische Archive können unsere Klimazukunft vorhersagen

Durch die Analyse von 56 Millionen Jahre alten Sedimenten hat ein Team der UNIGE die durch die globale Erwärmung verursachte Zunahme der Bodenerosion gemessen, die mit schweren Überschwemmungen einhergeht.

Vor 56 Millionen Jahren kam es auf der Erde zu einer starken und schnellen Klimaerwärmung aufgrund von Treibhausgasemissionen, vermutlich aufgrund von Vulkanausbrüchen. Ein Team der Universität Genf (UNIGE) hat Sedimente aus dieser Zeit analysiert, um die Auswirkungen dieser globalen Erwärmung auf die Umwelt und insbesondere auf die Bodenerosion zu bewerten.

Die Studie ergab eine vierfache Zunahme der Bodenerosion infolge von Starkregen und Flussüberschwemmungen. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die derzeitige Erwärmung im Laufe der Zeit einen ähnlichen Effekt haben könnte und das Hochwasserrisiko deutlich erhöhen würde. Sie werden veröffentlicht im Journal Geologie.

Wegen seiner Ähnlichkeiten mit der gegenwärtigen Erwärmung wird das Paläozän-Eozän-Temperaturmaximum genau untersucht, um zu verstehen, wie die Umwelt der Erde auf einen globalen Temperaturanstieg reagiert. Dieses Ereignis ereignete sich vor 56 Millionen Jahren und führte dazu, dass sich die Erde innerhalb von 20.000 Jahren, einer geologischen Zeit von sehr kurzer Dauer, um 5 bis 8 °C erwärmte. Es dauerte 200.000 Jahre und verursachte erhebliche Störungen bei Flora und Fauna. Jüngsten IPCC-Berichten zufolge steht die Erde nun kurz vor einer ähnlichen Erwärmung.

Wissenschaftler analysieren Sedimente aus dieser Zeit, um ein genaueres „Bild“ der vergangenen Erwärmung und ihrer Folgen zu erhalten und Vorhersagen für die Zukunft zu treffen. Diese natürlichen Ablagerungen sind das Ergebnis von Bodenerosion durch Wasser und Wind. Sie wurden von Flüssen in die Ozeane getragen. Diese geologischen Archive, die heute in Gestein konserviert sind, liefern wertvolle Informationen über unsere Vergangenheit, aber auch über unsere Zukunft.

Viermal mehr Erosion

„Unsere Ausgangshypothese war, dass während einer solchen Erwärmungsperiode die Saisonalität und Intensität der Niederschläge zunimmt. Dies verändert die Dynamik von Flussüberschwemmungen und verstärkt den Sedimenttransport von den Bergen in die Ozeane. Unser Ziel ist es, diese Hypothese zu testen und vor allem diese Veränderung besser zu quantifizieren“, erklärt Marine Prieur, Doktorandin in der Abteilung für Erd- und Umweltwissenschaften der Fakultät für Naturwissenschaften der UNIGE und Erstautorin der Studie.

Das Forschungsteam untersuchte eine bestimmte Art von Sediment, Microcodium-Körner, die in den Pyrenäen gesammelt wurden (etwa 20 kg). Diese nicht größer als einen Millimeter großen Prismen aus Kalzit bildeten sich zu dieser Zeit speziell um die Wurzeln von Pflanzen herum im Boden. Sie kommen jedoch auch in Meeresablagerungen vor und belegen deren Erosion auf dem Kontinent. Daher sind Microcodium-Körner ein guter Indikator für die Intensität der Bodenerosion auf den Kontinenten.

„Durch die Quantifizierung der Häufigkeit von Microcodium-Körnern in Meeresablagerungen auf der Grundlage von Proben aus den spanischen Pyrenäen, die während des Paläozäns und Eozäns überflutet waren, konnten wir eine Vervierfachung der Bodenerosion auf dem Kontinent während des Klimawandels vor 56 Millionen Jahren nachweisen“, erklärt Sébastien Castelltort, ordentlicher Professor in der Abteilung für Geo- und Umweltwissenschaften der Fakultät für Naturwissenschaften der UNIGE, der die Studie leitete.

Menschliches Handeln wird das Phänomen verschärfen

Diese Entdeckung unterstreicht den erheblichen Einfluss der globalen Erwärmung auf die Bodenerosion durch die Intensivierung der Niederschläge bei Unwettern und die Zunahme von Flussüberschwemmungen. Dies ist ein Indikator für schwere Überschwemmungen.

„Diese Ergebnisse beziehen sich speziell auf diesen Teil der Pyrenäen, und jede geografische Zone ist von bestimmten, einzigartigen Faktoren abhängig. Allerdings ist weltweit ein erhöhter Sedimenteintrag in den Paläozän-Eozän-Schichten zu beobachten. Es handelt sich daher um ein globales Phänomen auf erdweiter Ebene, das während eines bedeutenden Erwärmungsereignisses auftritt“, betont Marine Prieur.

Diese Ergebnisse liefern neue Informationen, die in Vorhersagen über unser zukünftiges Klima einfließen können. Insbesondere um die Risiken von Überschwemmungen und Bodeneinbrüchen in besiedelten Gebieten besser einschätzen zu können.

„Wir müssen bedenken, dass diese Zunahme der Erosion auf natürliche Weise entstanden ist, und zwar ausschließlich aufgrund der globalen Erwärmung. Um heute voraussagen zu können, was vor uns liegt, müssen wir auch die Auswirkungen menschlicher Handlungen berücksichtigen, wie etwa die Abholzung der Wälder, die verschiedene Phänomene, darunter auch Erosion, verstärkt“, schlussfolgern die Wissenschaftler.