Ein internationales Forschungsteam um Christoph Spötl von der Universität Innsbruck hat anhand von Daten aus einer Höhle im US-Bundesstaat Nevada eine außergewöhnlich lange Klimarekonstruktion erstellt. Die Studie liefert einzigartige Einblicke in die Klimageschichte einer der trockensten Regionen Nordamerikas - und zeigt, wie eng Temperatur, Grundwasserstand und Vegetation in ariden Regionen miteinander verknüpft sind.

"Das 'Devils Hole' in den USA bietet eine weltweit nahezu einzigartige Möglichkeit, langfristige Klimaarchive aus Kalkablagerungen zu gewinnen", betont Christoph Spötl, Leiter der Arbeitsgruppe für Quartärforschung am Institut für Geologie der Universität Innsbruck. "Unsere langjährige Expertise in der Untersuchung solcher unterirdischer Klimaarchive war entscheidend für die Gewinnung und Interpretation dieser außergewöhnlichen Daten."

Seltenes Klimaarchiv erzählt Erdgeschichte

Dem Innsbrucker Expeditionsteam gelang es im Jahr 2017, einen 1 Meter langen Bohrkern aus Kalksinter aus dem tiefsten Abschnitt der Höhle "Devils Hole II" zu entnehmen. Sauerstoffisotope in dem Kern dokumentieren ein durchgehendes Klimaarchiv über 580.000 Jahre - einschließlich der letzten sechs Eiszeiten und den dazwischen liegenden Warmzeiten. "Unsere Analyse zeigt einen Wechsel aus kühlen, feuchten Eiszeiten und heißen, trockenen Warmzeiten", sagt die Erstautorin der Studie, Kathleen Wendt, inzwischen an der University of Toronto in Kanada. "Mitten in manchen Warmzeiten kam es zu abrupten Einbrüchen des Grundwasserspiegels, die gleichzeitig mit einem deutlichen Rückgang der Vegetation einhergingen."

Die Studie belegt zudem, dass die für den Wasserhaushalt der Region wichtigen winterlichen Stürme während der Eiszeiten weit nach Süden verschoben waren. Diese Verschiebungen hatten direkten Einfluss auf das Grundwasser und prägten damit langfristig die Lebensbedingungen im Südwesten der USA. "Diese Kopplung von Temperatur, Verfügbarkeit von Grundwasser und Vegetationsentwicklung ist für das Verständnis zukünftiger Klimaentwicklungen in Trockenregionen wichtig", erklärt Kathleen Wendt.

Führende Rolle in der Paläoklimatologie

Die Universität Innsbruck zählt weltweit zu den führenden Zentren für Paläoklimatologie an Höhlenablagerungen. Bereits seit Jahrzehnten sind Innsbrucker Speläothemspezialist:innen regelmäßig an Pionierarbeiten beteiligt, die Klimaarchive aus schwer zugänglichen Höhlensystemen erschließen. Yuri Dublyansky, Mitautor der aktuellen Studie, erzählt: "Die Feldarbeit im Devils Hole gehörte zu den herausforderndsten Projekten, an denen wir je beteiligt waren. Die Kombination aus technischen Anforderungen und wissenschaftlichen Möglichkeiten war wirklich außergewöhnlich." Auch Gina Moseley, Höhlenforscherin und vielfach ausgezeichnete Expertin der Universität Innsbruck, unterstreicht die Bedeutung: "Solche weit zurückreichenden Archive sind extrem selten - entsprechend groß ist ihr Wert für die Erforschung des natürlichen Klimawandels."

Neben dem Innsbrucker Team waren Forschende aus den USA, England und China an der Studie beteiligt. Veröffentlicht wurden die Ergebnisse kürzlich in der Fachzeitschrift Nature Communications, finanziell unterstützt wurde sie unter anderem vom Österreichischen Wissenschaftsfonds FWF.