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Klimaforschung: Alte Korallen

Meeresspiegelschwankungen werden meistens mit Eiszeiten in Verbindung gebracht. Aber es gab sie auch innerhalb sehr viel kürzerer Zeiträume. Korallen helfen dabei herauszufinden, wann genau.
Korallen-Terasse, Barbados
Der Meeresspiegel hebt und senkt sich, und das nicht nur bei Ebbe und Flut. Ist es kalt genug, bleibt viel gefrorenes Wasser an den Polkappen und in Gletschern gebunden, und der Meeresspiegel in den Ozeanen sinkt. Auch heutzutage herrscht am Nord- und Südpol eisiges Klima, aber vor etwa 18 000 Jahren, mitten in der letzten Eiszeit, lag der jetzige Uferbereich unserer Kontinente noch um bis zu 120 Meter niedriger.

In Abständen von etwa 100 000 Jahren kam es während der jüngeren Erdgeschichte immer wieder zu solchen Eiszeiten und den entsprechenden Meeresspiegelschwankungen. Die Ursache für den Wechsel von niedrigen zu hohen Temperaturen führen Klimaforscher auf unterschiedlich starke Sonneneinstrahlung zurück. Denn die Stellung der Sonne und der Erde zueinander verändert sich ständig.

Korallen-Kliff, Barbados | Durch Erosion freigelegtes Korallen-Kliff im Norden von Barbados
Es gab aber auch kurzfristige Schwankungen des Meeresspiegels zwischen den Eiszeiten, die nicht mit den Änderungen der Erdbahnparameter zu erklären sind. Das belegen beispielsweise fossile Korallenriffe und -terrassen in Barbados und Papua-Neuguinea.

Die Korallen gedeihen in der lichtdurchfluteten Zone, kurz unterhalb der Wasseroberfläche. Steigt der Meeresspiegel schneller, als die Koralle wachsen kann, "ertrinkt" das Riff. Sinkt der Meeresspiegel, ragt der Riffbereich über die Wasseroberfläche und trocknet aus. Daher kann anhand der Lage eines alten, abgestorbenen Korallenriffs der Meeresspiegelstand zu Lebzeiten der Korallen rekonstruiert werden. Der genaue Zeitpunkt lässt sich aber nur ermitteln, wenn man das Alter der Korallen kennt. Und das bestimmen Wissenschaftler mit Hilfe des Elements Uran.

Zusammen mit anderen Mineralstoffen ziehen Korallen das Uran aus dem Meerwasser und bauen damit ihre Hartschalen auf. Das radioaktive Element ist aber nicht stabil und zerfällt mit der Zeit zu Thorium. Eine junge Koralle enthält daher nur Uran, aber kein Thorium. Das Verhältnis verschiebt sich zu Gunsten des Thoriums, je älter die Koralle wird. Jedoch wird dieses Verhältnis gestört, da der Stoffbestand der Koralle sich mit zunehmendem Alter verändert.

Doch jetzt haben die Geochemiker William Thompson und Steven Goldstein vom Lahmont-Doherty Earth Observatory im US-Bundesstaat New York eine Methode entwickelt, um diesen Effekt auszugleichen. Nachdem sie die störenden, äußeren Einflüsse auf die Altersbestimmung korrigierten, kamen sie zu der Erkenntnis, dass innerhalb weniger Tausend Jahre der Meeresspiegel um bis zu 30 Meter schwankte. Und das wesentlich häufiger, als ursprünglich angenommen.

Um derartige Veränderungen des Meeresspiegels in so kurzer Zeit auszulösen, müsste etwa ein Viertel der Eismassen, wie es sie am Ende der letzten Eiszeit gegeben hat, schmelzen. Das wird der aktuellen Diskussion um den menschlichen Einfluss auf die globale Erwärmung neuen Zündstoff geben. Denn auch wenn solche kurzfristigen, extremen Meeresspiegelschwankungen natürlichen Ursprungs sein können: Ein Zusammentreffen beider Effekte wäre mit Sicherheit katastrophal.

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