Ein von der Rutgers University in New Brunswick geleitetes Forschungsteam hat mithilfe einer neuen Technik zur Erkennung von Anzeichen vergangener Hurrikane in Küstenablagerungen Hinweise auf Stürme gefunden, die mehr als 400 Jahre alt sind. Damit haben sie einen Ansatz bestätigt, der ihnen ein besseres Verständnis davon geben könnte, wie sich die Häufigkeit von Stürmen bei Klimawandel ändert.
Berichterstattung im Zeitschrift für QuaternärwissenschaftWissenschaftler beschrieben Sie fanden acht Sturmablagerungen, die Sedimentschichten unter der Oberfläche der Feuchtgebiete des Cheesequake State Park in New Jersey in Old Bridge bildeten, darunter Hinweise auf einen Hurrikan, der bereits 1584 auftrat und älter ist als die vorhandenen instrumentellen Aufzeichnungen in der Region. Auf diese Weise haben sie aus diesen sogenannten „Überschwemmungsablagerungen“ ein neues geologisches Archiv erstellt.
„Diese Sedimentaufzeichnungen, die wir zur Rekonstruktion der Sturmgeschichte verwendet haben, ermöglichen es uns, viel weiter in die Vergangenheit zu blicken, als es die derzeitigen Instrumente erlauben“, sagte Kristen Joyse, die Hauptautorin der Studie, die die Forschung zwischen 2019 und 2021 als Doktorandin in der Abteilung für Erd- und Planetenwissenschaften der Rutgers School of Arts and Sciences durchführte.
Wissenschaftler, die nach Mustern vergangener Hurrikane suchen, verlassen sich seit langem auf Aufzeichnungen von Gezeitenmessern. Dabei handelt es sich um schwimmende Sensoren, die entlang von Küsten oder auf Meeresplattformen installiert sind und kontinuierlich Daten über den Wasserstand im Minuten-, Stunden- und Tagestakt erfassen. Forscher nutzen für ihre Analysen auch historische Aufzeichnungen wie Schiffslogbücher und Zeitungen.
Solche Aufzeichnungen erlauben es Forschern jedoch nicht, die ferne Vergangenheit zu erforschen, sagte Joyse, eine Küstensedimentologin. Nach ihrem Doktortitel an der Rutgers University arbeitet sie nun bei der Umweltberatungsfirma Alluvium in Australien. Für ein besseres Verständnis sei es notwendig, die geologische Zeitlinie tiefer in die Vergangenheit auszudehnen, sagte sie.
Überschwemmungsereignisse – die entstehen, wenn Hurrikane Sturmfluten erzeugen, die Sand von Stränden und Dünen in die Feuchtgebiete an der Küste spülen – gelten als eine weitere Möglichkeit, Beweise für schwere Stürme aus der Vergangenheit zu finden. Um die Genauigkeit dieser Aufzeichnungen zu überprüfen, die Wissenschaftler als ihr „Erhaltungspotenzial“ bezeichnen, verglich das Team einen Teil der von ihnen gesammelten Sedimentkerne mit zeitgenössischen Gezeitenpegelaufzeichnungen, die extreme Hochwasserereignisse zeigen.
Das Team lokalisierte und datierte acht Bohrkerne mit Aufzeichnungen von Sturmablagerungen, darunter einen von Hurrikan Sandy im Jahr 2012. Sie kamen zu dem Schluss, dass vier Proben Hinweise auf Stürme enthielten, die vor der Existenz von Gezeitenpegeln auftraten, während die übrigen vier innerhalb der Gültigkeitsdauer moderner Gezeitenpegelaufzeichnungen lagen. Die verwendeten Gezeitenaufzeichnungen wurden von einigen der am längsten in Betrieb befindlichen Instrumente des Landes gesammelt, die beide im Großraum New York betrieben werden – eines befindet sich vor der Küste von Sandy Hook, NJ (seit 1932 in Betrieb), und das zweite in den Gewässern nahe Lower Manhattan, NY, bekannt als die Battery (seit 1920 in Betrieb).
Die Sedimentproben, die aus acht Fuß tiefen Kernen bestanden, wurden sowohl an torfigen als auch an sandigen Stellen gesammelt und auf Korngröße, organischen Gehalt, Kohlenstoffisotope und Mikrofossiliengehalt untersucht. Dank dieser Eigenschaften konnten die Forscher die sandigen Sturmschichten von den Sedimenten des Feuchtgebiets im Hintergrund unterscheiden. Das Alter ermittelten sie durch Radiokarbondatierung von holzigem Pflanzenmaterial und die Konzentrationen von Pollen und Schwermetallen im Sediment.
Zu den ältesten Einlagen zählten:
Die vier neueren Ablagerungen, die sie sammelten, stimmen mit den Gezeitenaufzeichnungen von Hurrikan Sandy (2012), Nordoststurm von 1953/Hurrikan Donna (1960)/Aschermittwochs-Nordoststurm (1962), Nordoststurm von 1950/Hurrikan von 1944/Hurrikan von 1938 und Hurrikan von 1944/Hurrikan von 1938 überein.
Die Wissenschaftler stellten fest, dass die vier neueren Sedimentproben zwar genaue Beweise für mindestens vier extreme Sturmereignisse lieferten, jedoch keine vollständige Aufzeichnung darstellten.
Beide Gezeitenpegel zeichneten einige extreme Wasserstandsschwankungen auf (definiert als ein Ereignis, das alle 10 Jahre vorkommt), die sich nicht in den Sedimenten widerspiegelten. Der Sandy-Hook-Pegel zeigte vier weitere Ereignisse an und der New Yorker Pegel sieben weitere.
„Das zeigt uns, dass wir wissen, dass diese Sedimentaufzeichnungen dazu verwendet werden können, vergangene Sturmgeschichten zu rekonstruieren, aber nicht mit der Auflösung von Instrumentenaufzeichnungen wie Gezeitenpegeln“, sagte Robert Kopp, ein Co-Autor der Studie, ein angesehener Professor in der Abteilung für Erd- und Planetenwissenschaften und Direktor des Megalopolitan Coastal Transformation Hub (MACH). „Diese Aufzeichnungen ermöglichen es uns, viel weiter in die Vergangenheit zu blicken, und wir müssen einfach akzeptieren, dass sie nicht jeden extremen Sturm erfassen, der an Land geht.“
Die Erkenntnisse geben zudem Anlass zu weiteren Untersuchungen.
„Dadurch können wir bessere Hypothesen aufstellen und besser verstehen, wie die Sturmhäufigkeit von anderen Klimavariablen beeinflusst wird und was das für die künftige Sturmhäufigkeit unter einem sich ändernden Klima bedeutet“, sagte Joyse. „Außerdem können wir neue Fragen stellen: Warum bleiben manche Stürme in den Sedimentaufzeichnungen erhalten und andere nicht? Wie ändert sich die Wahrscheinlichkeit, dass ein Sturm erhalten bleibt, mit der Zeit?“
Linda Godfrey, außerordentliche Professorin am Institut für Erd- und Planetenwissenschaften der Rutgers School of Arts and Sciences, war ebenfalls Mitautorin der Studie.
Zu den weiteren an der Studie beteiligten Wissenschaftlern gehörten: Jennifer Walker von der Rowan University, Margaret Christie vom McDaniel College, D. Reide Corbett von der East Carolina University sowie Timothy Shaw und Benjamin Horton von der Nanyang Technological University in Singapur.
Mehr Informationen:
Kristen M. Joyse et al, Die Erhaltung von Sturmereignissen im geologischen Archiv von New Jersey, USA, Zeitschrift für Quaternärwissenschaft (2024). DOI: 10.1002/jqs.3622