Eine Million Jahre Niederschlagsgeschichte des rekonstruierten Monsuns

Der südasiatische Monsun beeinflusst mit seinen Wind- und Niederschlagsmustern das Leben von mehreren Milliarden Menschen. Neuere Studien zeigen, dass die Treiber komplexer sind als bisher angenommen. Wissenschaftler des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Meeresforschung Kiel haben nun in der internationalen Zeitschrift Nature Communications eine Rekonstruktion der Niederschläge über dem östlichen Indischen Ozean der letzten eine Million Jahre veröffentlicht. Es weist auf Zusammenhänge mit Kontrollprozessen in der südlichen Hemisphäre hin, die bisher wenig Beachtung gefunden haben.

Monate starker Regenfälle, gefolgt von einem halben Jahr Dürre – der südasiatische Monsun mit seinen saisonal wechselnden Niederschlägen und Windrichtungen hat das Leben der Menschen im Indischen Ozean immer stark beeinflusst. Sie ist von entscheidender Bedeutung für die Landwirtschaft und damit für die Nahrungsmittelversorgung von mehreren Milliarden Menschen. Gleichzeitig können Überschwemmungen und Erdrutsche in dicht besiedelten Gebieten katastrophal sein.

Aber wie genau funktioniert dieses wichtige Klimasystem? Und wie wird sie sich als Reaktion auf die zukünftige globale Erwärmung verändern? „Selbst die am besten gekoppelten Ozean-Atmosphären-Modelle haben immer noch Probleme, den Niederschlag des südasiatischen Monsuns zu simulieren“, sagt Hauptautor Dr. Daniel Gebregiorgis vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Meeresforschung Kiel, der jetzt an der Georgia State University in Atlanta (Georgia, USA) arbeitet. Gemeinsam mit Kollegen aus Kiel und den USA untersuchte er neue Klimaarchive der Geschichte des südasiatischen Monsuns, die auf bisher wenig beachtete Verbindungen und Monsuntreiber in der südlichen Hemisphäre hinweisen.

In seiner einfachsten Form wird der Monsun von Druck- und Temperaturunterschieden zwischen dem asiatischen Kontinent und dem südlichen subtropischen Indischen Ozean angetrieben. „Die Variabilität des Monsuns über die letzten geologischen Zeiträume wird vermutlich durch Veränderungen der Sonneneinstrahlung auf der Nordhalbkugel verursacht, die durch die sich regelmäßig ändernde Neigung der Erdachse verursacht werden“, erklärt Dr. Gebregiorgis.

Die längere Rekonstruktion der Monsungeschichte basiert bisher vor allem auf zwei Klimaarchiven: Sedimentkernen aus dem Arabischen Meer und Stalagmiten aus Höhlen in China. „Erstere geben jedoch nur Aufschluss über die Windverhältnisse und nicht über den indischen Subkontinent, während letztere seit langem als Niederschlag aus dem ostasiatischen Monsun angesehen wird. Und beide reagieren deutlich unterschiedlich auf Veränderungen in der Sommerisolation der nördlichen Hemisphäre auf der Orbitalzeitskala“, erklärt Ed Hathorne von GEOMAR, Co-Autor der Studie.

Er und seine Kollegen haben nun erstmals Sedimentkerne aus dem östlichen Indischen Ozean ausgewertet, die im Rahmen des International Ocean Discovery Program gewonnen wurden. Die chemische Analyse der Schalen von winzigem Plankton, die sich auf dem Meeresboden ansiedeln und erhalten bleiben, ermöglicht die Rekonstruktion der Temperatur und der Menge an Süßwasser an der Meeresoberfläche während der Lebenszeit der Organismen. „Damit können wir seit einer Million Jahren Niederschläge im östlichen Indischen Ozean rekonstruieren“, sagt Dr. Hathorne.

Der neue Rekord zeigt im Allgemeinen, dass der Niederschlag des südasiatischen Monsuns während der Spitzeneiszeiten schwächer und während der interglazialen Wärmeperioden wie heute am stärksten war. „Wir konnten jedoch nur 30 Prozent der Variabilität der Monsunregen im östlichen Indischen Ozean mit Schwankungen der Erdachsenneigung in Verbindung bringen. Damit spielt es bei den Schwankungen des Monsuns nur eine untergeordnete Rolle“, betont Dr. Gebregiorgis. Stattdessen verwiesen die Ergebnisse der Wissenschaftler auf wichtige Zusammenhänge mit Erwärmungsphasen in der Südhalbkugel und dem Feuchtigkeitstransport über den Äquator nach Norden. „Dieser Prozess ist bisher kaum berücksichtigt worden“, sagt Dr. Gebregiorgis.

„Die Auswertung der neuen Klimaarchive zeigt, dass wir den Monsun noch nicht vollständig verstanden haben. Solange dies nicht der Fall ist, ist es schwierig, die Reaktionen dieses wichtigen Klimasystems auf eine sich global erwärmende Atmosphäre abzuschätzen“, fasst Arbeitsgruppenleiter Prof. Dr. Martin Frank von GEOMAR zusammen.

Mehr Informationen:
D. Gebregiorgis et al, Southern Hemisphere forciert den südasiatischen Monsunregen in den letzten ~1 Million Jahren, Nature Communications (2018). DOI: 10.1038/s41467-018-07076-2

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