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Die enge Felskluft führt in ein mindestens 150 Meter tiefes unterirdisches Wasserreservoir in der Wüste des US-Bundesstaates Nevada. Diese Struktur ist weltweit einzigartig und eröffnet der Klimaforschung erstaunliche Möglichkeiten. Aus dem ungefähr 35 Grad warmen Wasser kristallisiert das Mineral Kalzit aus und bildet Überzüge an den Felswänden. Das passiert dort schon über sehr lange Zeit, was zur Bildung eines zu Stein gewordenen langfristigen Klimaarchivs führte.
Mit neuen wissenschaftlichen Methoden, guter Planung und etwas Waghalsigkeit bei der Entnahme der Proben in den unterirdischen Klüften arbeiten Paläoklima-Forscher wie Christoph Spötl vom Institut für Geologie der Universität Innsbruck und Kollegen schon seit Jahren daran, sehr detaillierte Informationen über frühere klimatische Bedingungen aus dem "Teufelsloch" herauszulesen. Die Bohrkerne aus dem sich seit Ewigkeiten anreichernden Kalksinter zu entnehmen, ist ob der engen Verhältnisse schwierig.
Im Jahr 2017 gelang es dem Team aber, einen rund einen Meter langen Kern aus dem tiefsten Höhlenabschnitt namens "Devils Hole II" herauszuschneiden. Tatsächlich zeigten Analysen der Sauerstoffisotope im entnommenen Gestein, dass man darin das Klima in der Region in den vergangenen 580.000 Jahren sozusagen nachlesen kann. In dem Zeitraum kamen und gingen sechs Eiszeiten im Wechsel mit dazwischen liegenden Wärmeperioden.
Aus den Analysen lässt sich der "Wechsel aus kühlen, feuchten Eiszeiten und heißen, trockenen Warmzeiten" herauslesen, so die Erstautorin der aktuellen Studie, Kathleen Wendt, in einer Aussendung. "Mitten in manchen Warmzeiten kam es zu abrupten Einbrüchen des Grundwasserspiegels, die gleichzeitig mit einem deutlichen Rückgang der Vegetation einhergingen", wird die mittlerweile an der University of Toronto (Kanada) tätige Wissenschafterin zitiert.
Dieser starke Effekt trat auf, wenn sich die klimatischen Bedingungen so verschoben, dass alljährlich weniger als die Hälfte des im Schnitt heute neu gebildeten Grundwassers dazukam, heißt es in der Arbeit. Das zeigt auch, wie sehr sich die Niederschlagsmuster im Südwesten der Vereinigten Staaten - einer der trockensten Regionen des Kontinents - in Vorzeiten verändert haben.
Diese Region bezieht das wenige Wasser großteils von Winterstürmen, die vom Pazifik her über das Land ziehen. Auch in den Eiszeiten scheint es zu großen Veränderungen der Zugbahnen der Stürme gekommen sein. Sie verliefen damals südlicher, was den Grundwasserspiegel in dem weit verzweigten Reservoir unter der Erde des Südwestens der heutigen USA ebenfalls absinken ließ.
"Diese Kopplung von Temperatur, Verfügbarkeit von Grundwasser und Vegetationsentwicklung ist für das Verständnis zukünftiger Klimaentwicklungen in Trockenregionen wichtig", so Wendt. Das gilt auch für das Gesamtunterfangen der Untersuchung von Höhlensystemen und ihrer Rolle als Klimaarchive: "Solche weit zurückreichenden Archive sind extrem selten - entsprechend groß ist ihr Wert für die Erforschung des natürlichen Klimawandels", betonte die ebenfalls an der Arbeit beteiligte Höhlenforscherin Gina Moseley von der Uni Innsbruck.
INNSBRUCK - ÖSTERREICH: FOTO: APA/APA/Robbie Shone/Robbie Shone
