Anhand eines Bohrkerns, der am sogenannten Great Blue Hole vor der Küste des mittelamerikanischen Staates Belize entnommen wurde, haben Forscher*innen der Universitäten Frankfurt, Köln, Göttingen, Hamburg und Bern die lokale Klimageschichte der letzten 5.700 Jahre analysiert. Die Untersuchungen der Sedimentschichten aus dem dreißig Meter langen Bohrkern ergaben, dass Sturmereignisse langfristig zugenommen haben. Die Daten zeigen darüber hinaus, dass die Häufigkeit der Tropenstürme in den letzten Jahrzehnten um ein Vielfaches höher war als zuvor.
Das Great Blue Hole ist ein bis zu 125 m tiefes Loch mit etwa 300 m Durchmesser in dem ansonsten sehr flachen Lighthouse Riff, einem Atoll vor der Küste von Belize. Das Loch ist aus einer Tropfsteinhöhle entstanden, die am Ende der letzten Eiszeit einstürzte und dann durch den Meeresspiegelanstieg als Folge der abschmelzenden kontinentalen Eismassen geflutet wurde.
In früheren Studien hatten Untersuchungen an kürzeren Bohrkernen unter der Leitung von Professor Dr. Eberhard Gischler und Dr. Dominik Schmitt von der Universität Frankfurt gezeigt, dass sich aus den Sedimenten am Grund des Great Blue Hole die Tropenstürme in der Region, von denen die stärksten als Hurrikane bezeichnet werden, sehr genau rekonstruieren lassen.
Die Stürme führen zur Aufwirbelung von Partikeln auf dem Atoll, die in das Great Blue Hole eingetragen werden und an dessen Grund auffällige Lagen bilden. Die Lagen unterscheiden sich in ihrer Zusammensetzung deutlich von den normalen Sedimenten und lassen sich durch die Jahresschichtung der normalen Sedimente sehr genau datieren.
Motiviert durch diese ersten Ergebnisse haben Forschende der Universitäten zu Köln und Frankfurt im Sommer 2022 eine Bohrplattform am Great Blue Hole eingesetzt, mit der es erstmals gelungen ist, dessen gesamte Sedimentfüllung zu erbohren. „Die Kölner Bohrtechnik wurde ursprünglich für den Einsatz auf Seen konzipiert und mehrmals in der russischen Arktis genutzt“, erläutert der Geologe Professor Dr. Martin Melles, der den Beitrag der Universität zu Köln leitet. In diesem Fall wurde sie mit einem Boot etwa 70 Kilometer vom Festland zum Great Blue Hole geschleppt und dort verankert.
Der so gewonnene Bohrkern spiegelt drei Phasen der Sedimentation wider: Vor 12.500 Jahren bildete sich in der eingestürzten Höhle zunächst ein See, in den viele organische Reste von einem umgebenden Regenwald eingetragen wurden. Vor 7.200 Jahren erreichte der Meeresspiegelanstieg nach der letzten Eiszeit den Rand des Great Blue Hole.
Der Wasserkörper wurde brackisch und der Regenwald in der Umrandung wurde durch einen Mangroven-Sumpf abgelöst. Eine vollständige Überflutung des Great Blue Hole mit einem marinen Riffwachstum anstelle einer Landvegetation in der Umrandung setzte dann vor 5.700 Jahren ein. Seitdem findet eine weitestgehend ungestörte Ablagerung von Meeressedimenten statt, in der die Tropenstürme in der Region in Form der Sturmlagen dokumentiert sind.
Die Ergebnisse zeigen, dass sich während der vergangenen 5.700 Jahre insgesamt 574 Sturmlagen im Great Blue Hole bildeten. Dies ist die bei weitem längste jahresaufgelöste Zeitreihe von Tropenstürmen in der Karibik. Sie erweitert die Messdaten und menschlichen Aufzeichnungen, die bislang nur bis zu 175 Jahre in die Vergangenheit reichten, um viele Jahrtausende und erlaubt so detaillierte Einblicke in die natürlichen Schwankungen der Sturmhäufigkeiten zu Zeiten, als der Mensch noch nicht tiefgreifend in das Klimasystem eingegriffen hat.
Die Sturmhäufigkeiten während der vergangenen 5.700 Jahre zeigen eine langfristige Zunahme, die von kurzfristigeren Schwankungen überlagert wird. Diese beiden Trends lassen sich mit bekannten Veränderungen in der Sonneneinstrahlung erklären, die durch Veränderungen bei den Kreisbewegungen der Erdachse und Zyklen bei den Sonnenflecken hervorgerufen wurden. Die rekonstruierten Sturmereignisse zeigen darüber hinaus für die letzten Jahrzehnte eine Häufigkeit, die um ein Vielfaches höher ist als die in den älteren Sedimenten.
„Dieses Häufigkeitsmaximum lässt sich nicht mit dem langfristigen Anstieg oder den kurzfristigen Schwankungen während der letzten 5.700 Jahre erklären, es dürfte demnach eine Folge des aktuellen, durch menschliche Aktivitäten verursachten Klimawandels sein“, macht Professor Melles deutlich. „Unsere geologischen Ergebnisse unterstützen damit Prognosen aus einigen Klimamodellen, dass eine fortschreitende Klimaerwärmung zu einem weiteren Anstieg in der Häufigkeit von Tropenstürmen führen wird.“