Was hat das globale Klima mit Erosionsraten zu tun? Wohl weniger als bisher gedacht

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Die Idee wirkt sehr plausibel: Das globale Klima und die Erosionsraten sind miteinander gekoppelt, auch wenn man noch nicht weiß, was dabei Ursache und was Effekt ist. Eine neue Studie stellt allerdings diese Kopplung generell in Frage. Forscherinnen und Forscher des Deutschen GeoForschungsZentrums (GFZ) und der Universitäten Potsdam, Grenoble und Edinburgh haben sich 30 Orte erneut angeschaut, an denen es nach Einsetzen der Eiszeitzyklen zu verstärkter Erosion gekommen sein soll. Nahezu überall erwiesen sich die Belege als nicht haltbar. Die Studie erscheint in der heutigen Ausgabe des Fachjournals Nature.

Erosion und Klima können über zwei mögliche Mechanismen miteinander gekoppelt sein: Zum einen können höhere Erosionsraten zu erhöhter Gesteinsverwitterung und zu einer verstärkten Ablagerung von organischem Kohlenstoff in Sedimentbecken führen. Beide Prozesse entziehen der Atmosphäre CO2 und verursachen dadurch eine Abkühlung des globalen Klimas. Zum anderen wurden erhöhte Erosionsraten seit einigen Millionen Jahren mit Kalt- und Warmzeitzyklen in Verbindung gebracht, da man seit dem Eintreten von Eiszeiten eine Zunahme an weltweiten Sedimentationsraten in den Ozeanen beobachtete. Vorrückende Gletscher schaben demnach die Landschaft ab und das aus den Gletschern austretende Schmelzwasser der Warmzeiten transportiert die Sedimente ins Meer. Eiszeitzyklen führen also zu verstärkter Sedimentation.

Trotz dieser plausiblen Kopplung von Gletschern und Sedimentation gibt es Studien, die zeigen, dass die Sedimentationsraten in den vergangenen Jahrmillionen, trotz starker Eiszeitzyklen, ziemlich unverändert blieben. Die scheinbare Zunahme an Sedimentationsraten , so die Studien, seien die Folge von unterschiedlich stark erhaltenen Materialien, von natürlichen Pausen in der Ablagerung und auch von unterschiedlichen Messintervallen.

Erosion sichtbar gemacht: Das Veneon-Tal ist ein Trogtal, das von Gletschern so geformt wurde. (Foto: T. Schildgen, GFZ).

Vor wenigen Jahren erschien jedoch eine Studie, die auf Grundlage eines globalen Thermochronologie-Datensatzes, eine Methode bei welcher die Abkühlungsgeschichte der Gesteine nachverfolgt wird, auf eine annähernde Verdopplung der Erosionsraten in Gebirgen seit dem Einsetzen der Eiszeitzyklen rückschloss . Damit schien die Kopplung „Globales Klima und Erosionsraten“ endgültig bestätigt – bis jetzt die Gruppe unter der Leitung von Taylor Schildgen vom GFZ genauer hinschaute. Das Team nahm dreißig Stellen weltweit unter die Lupe, von denen man angenommen hatte, sie zeigten auf Grundlage von Thermochronologie-Analysen höhere Erosionsraten.

An 23 Stellen, so die neuesten Ergebnisse, waren diese Schlussfolgerungen falsch, es war zu einem systematischen Fehler gekommen. In den meisten Fällen wurden Datenpunkte kombiniert, die auf unterschiedlichen Seiten großer tektonischer Störungen liegen und somit sehr unterschiedliche Abkühlungsgeschichten haben. Die örtlich unterschiedlichen Erosionsraten wurden in eine zeitliche Zunahme an Erosionsraten uminterpretiert. Vier weitere Orte, die untersucht wurden, wiesen zwar tatsächlich höhere Erosionsraten auf, diese kamen aber nicht durch Klimaänderungen zustande, sondern durch verstärkte Gebirgsbildung. So blieben von ursprünglich 30 Orten mit höheren Erosionsraten am Ende nur 3 übrig, die tatsächlich durch das Einsetzen der Eiszeit beeinflusst wurden.

Die Gruppe zieht aus ihren Ergebnissen den Schluss, dass die derzeitigen Thermochronologiedaten noch nicht fein genug aufgelöst sind, um valide Urteile für die letzten Millionen Jahre abzuleiten. Gleichwohl sei eine Synthese der vorhandenen Daten wichtig, um die Mechanismen der Klimaänderung und der Erosionsraten zu entschlüsseln. Diese Synthese müsse aber die jeweils spezifischen Gegebenheiten am Ort der Probennahme im Blick haben.

Veröffentlichung: Schildgen, T.F., van der Beek, P.A., Sinclair, H.D., Thiede, R.C., 2018. Spatial correlation bias in late-Cenozoic erosion histories derived from thermochronology. Nature 559, pp. 89–93. DOI: s41586-018-0260-6

Quelle: off. Pn des GFZ Potsdam

Bildunterschrift Beitragsbild: Pilatte-Gletscher, Westalpen: Vereiste Gebirgsgürtel sind in den letzten zehn Jahren Gegenstand lebhafter Diskussionen über die Effizienz der Gletschererosion und die möglichen Zusammenhänge zwischen Oberflächenerosion und Klimawandel. Pilatte-Gletscher, Westalpen (Foto: T. Schildgen).

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Pia Gaupels

Gründerin bei GeoHorizon
Pia Gaupels, *86, Bibliotheksinformationsstudium an der TH Köln von 2007-2010. Studiert seit 2014 an der Universität Münster Geowissenschaften. Der Schwerpunkt liegt auf Planetare Geologie und Geoinformationswissenschaften. 2015 gründete Sie die Seite Geohorizon. Sie ausgeprägte Fähigkeiten in der Bild- und Videobearbeitung und arbeitet seit 2018 wieder als Bibliothekarin.