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Was hat das globale Klima mit Erosionsraten zu tun?

U-shaped glacially carved Veneon Valley, western Alps (Foto: T. Schildgen, GFZ).
Pilatte Glacier, western Alps (Foto: T. Schildgen).

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 erschien im Fachjournal 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.

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 drei 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.

Originalstudie: 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

Kontakt:

Prof. Taylor Schildgen
Sektion Geomorphologie
Helmholtz-Zentrum Potsdam
Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ
Telegrafenberg
14473 Potsdam
Tel.: +49 331 288-27507
Email:
taylor.schildgen@gfz-potsdam.de

Josef Zens
Medien und Kommunikation
Helmholtz-Zentrum Potsdam
Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ
Telegrafenberg
14473 Potsdam
Tel.: +49 331 288-1040
Email: josef.zens@gfz-potsdam.de

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