Im Rahmen eines internationalen geowissenschaftlichen UNESCO-Projekts untersuchten Michael Wagreich und Stephanie Neuhuber vom Department für Geodynamik und Sedimentologie gemeinsam mit internationalen KollegInnen kreidezeitliche Meeresablagerungen an unterschiedlichen globalen Standorten, um Aufschlüsse über damalige Klimaschwankungen zu erhalten. Die Ergebnisse des 2008 abgeschlossenen Großprojekts deuten auf sehr lange Regenerationsphasen des Klimas hin, d.h. ein "gestörter Klimahaushalt" brauchte länger, um wieder seinen "Normalzustand" zu erreichen als angenommen. Für den derzeitigen globalen Klimawandel bedeutet diese Erkenntnis, dass seine Ausmaße äußerst gravierend und langwierig sein könnten.
Zwei Extreme: Schwarzschiefer und Rotsedimente
Insbesondere das Auftreten von Schwarzschiefern und Rotsedimenten - zwei wesentlichen Klimaindikatoren - wurde im Zuge des UNESCO-Projekts genau unter die Lupe genommen. Michael Wagreich und Stephanie Neuhuber waren für die chemische Analyse und Datierung dieser Gesteine in Österreich verantwortlich, die sie u.a. in den Bergen rund um Gmunden untersuchten.
Finden sich Schwarzschiefer (schwarze Tone) in Sedimentschichten, geben sie Hinweise auf Sauerstoffarmut.hat dies nichts Gutes zu bedeuten: Diese Gesteine zeigen sogenannte Todeszonen innerhalb der Weltmeere während der Kreidezeit an. Durch eine enorme Überdüngung der Meere mit Nährstoffen und daraus folgenden Planktonblüten wurde mehrmals im Zeitraum vor 65 bis 100 Millionen Jahren giftiger Schwefelwasserstoff freigesetzt. So konnte kein Sauerstoff den Meeresboden erreichen und ein massives Aussterben mariner Lebewesen (Oceanic Anoxic Events) war die Folge. "Die Berechnungen von Treibhausgaskonzentrationen für die Kreidezeit überschreiten prä-industrielle Kohlendioxidkonzentrationen um das zwei- bis sechsfache", erklärt Wagreich. Der Treibhauseffekt ist in der Erdgeschichte also kein neues Phänomen, und seine Auswirkungen führten immer zu einschneidenden globalen Veränderungen, sowohl in der Pflanzen- als auch in der Tierwelt.
Im Gegensatz zu Schwarzschiefern kennzeichnen Rotsedimente extrem sauerstoffreiche Bodenwasserbedingungen. Diese roten feinkörnigen Ablagerungen der Tiefsee werden als CORBs ("Cretaceous Oceanic Red Beds") bezeichnet. Ihre rote Färbung stammt von oxidiertem Eisen, das in Form des Minerals Hämatit (Fe3O4) fein verteilt in diesen Sedimenten vorliegt. Schwarzschiefer und Rotsedimente bilden somit die beiden Extreme der kreidezeitlichen Klimaschwankungen ab.
Extreme Intensität des aktuellen CO2-Anstiegs
Ein wesentliches Ergebnis des weltweiten Vergleichs (u.a. im Nordatlantik, in Italien, Österreich, Türkei, Tibet und Neuseeland) war die Erkenntnis, dass Schwarzschiefer und Rotablagerungen global gleichzeitig und mehrmals gebildet wurden. Dazwischen fanden sich jedoch keine langen Übergangsphasen, sondern es kam immer wieder zu - auch in den zeitlichen Dimensionen der Erdwissenschaft abrupten – klimagesteuerten Abfolgen Wechseln von roten zu schwarzen Ablagerungen. Die Rate des Kohlendioxidanstiegs, der zur Bildung von Schwarzschiefern führen kann, liegt bei wenigen ppm (parts per million) pro 1.000 Jahren.
Der Vergleich mit dem gegenwärtigen Kohlendioxidanstieg verdeutlicht die extreme Intensität des aktuellen CO2-Anstiegs: Er läuft mindestens 200 Mal schneller ab als die raschesten bekannten Änderungen in der Erdgeschichte. Neue Modellrechnungen zeigen, dass das Doppelte des prä-industriellen CO2-Werts bereits im Jahr 2060 erreicht sein kann, womit die Erde schon zu diesem Zeitpunkt in einen Kreidezeit-Treibhausmodus überwechseln könnte. "Die Folge könnte die Ausbreitung weltweiter Todeszonen und das Aussterben von Organismusgruppen sein", erklärt Michael Wagreich: "Weitere Auswirkung eines kreidezeitlichen Super-Treibhausklimas wäre das Abschmelzen der Eismassen in der Antarktis und auf Grönland. Die Folge: Der Meeresspiegel steigt auf mindestens 50 Meter, wahrscheinlich eher 100 bis 150 Meter an."
Rückkehr zur Normalität?
"Unsere Analysen der Ablagerungen und daraus resultierende Modellrechnungen zum Abbau der hohen Treibhausgaskonzentrationen ergeben einen pessimistischen Ausblick", resümiert der Erdwissenschafter: "Die Übergänge von schwarzen zu roten Sedimenten belegen, dass der Zeitraum bis zur Rückkehr zu einem "normalen" Klima sehr lang ist." Der Prozess des Kohlendioxidabbaus scheint in der Erdgeschichte noch um eine Größenordnung langsamer abgelaufen zu sein als der Aufbau. Berechnete Abbauraten liegen bei maximal ein ppm CO2 in 1.000 Jahren. Demzufolge kann ein vom Menschen in kürzester Zeit geschaffenes Treibhausklima die Erde über auch erdgeschichtlich lange Zeiträume beherrschen.
Die Forschungsergebnisse zur Kreidezeit sind als Abschlussbericht des internationalen geowissenschaftlichen UNESCO-Projekts (International Geoscience Project IGCP 463: Upper Cretaceous Oceanic Red Beds: Response to Ocean/Climate Global Change) im August 2009 in der US-amerikanischen Publikationsreihe "Special Publications of the Society for Sedimentary Geology (SEPM)" veröffentlicht worden. Insbesondere die Änderungsraten werden in einem Nachfolge UNESCO IGCP Projekt (IGCP 555 Rapid Environmental/Climate Change in the Cretaceous Greenhouse World: Ocean-Land Interactions) unter der Leitung von Ao.Prof. Dr. Michael Wagreich (stv. Leiter des Departments für Geodynamik und Sedimentologie ) untersucht. |
