Baumstämme geben Auskunft über vergangene Vulkanausbrüche

Wissenschaftler rekonstruieren durch Untersuchungen an Baumringen die klimatischen Änderungen der Vergangenheit.

Untersuchungen an Baumringen ermöglichen es Wissenschaftlern, die klimatischen Bedingungen in der Vergangenheit zu rekonstruieren. Das Wachstum eines Baums hängt unter anderem von der Temperatur und dem Niederschlag ab. Ein Jahresring eines Baumes in unseren Breiten zeigt schon zwischen Frühlings- und Sommerholz Unterschiede. Milde Temperaturen und ausreichend Wasser lassen das Frühholz schneller wachsen, so dass die Holzzellen größer sind. Höhere Temperaturen und wenig Niederschlag hingegen führen dazu, dass das Holz langsamer wächst und kleine Zellstrukturen aufweist. Das Spätholz ist deshalb dichter und dunkler.

Bei der detaillierten Untersuchung der Baumringe, werden weitere Umwelt- und Klimaeinflüsse sichtbar. Die Dicke, Farbe, Gestalt sowie chemische und physikalische Eigenschaften verraten die Bildungsbedingungen unter denen der Baum herangewachsen ist, da während des Wachstums durch Photosynthese Kohlen-, Sauer- und Wasserstoff aus der Atmosphäre ins Holz eingeschlossen werden. Im Baumholz werden die Bildungsbedingungen konserviert – der Baum dient zur Rekonstruktion von Klimadaten und ist deshalb ein Klimaarchiv.

Aber nicht nur Witterungsbedingungen, sondern auch Umwelteinflüsse lassen sich anhand der Jahresringe ablesen. Heftige Vulkanausbrüche hat es in der Vergangenheit mehrfach in ganz unterschiedlichen Regionen gegeben. Durch das Herausschleudern von Aschepartikeln in die Atmosphäre kann es zur weltweiten Reduzierung der Durchschnittstemperatur kommen. Die feinsten Partikel in der Luft werden auch als Aerosole bezeichnet, reflektieren das Sonnenlicht, so dass es  nicht mehr bis an die Erdoberfläche durchkommt (siehe auch: Auswirkungen von Vulkanausbrüchen). Mehrere Jahre können Aerosole in der Atmosphäre verweilen, so dass sich das Klima für einen längeren Zeitraum verändert. Temperaturabsenkungen von 0,2-0,5°C sind nach Vulkanausbrüchen beispielsweise in Indonesien (Tambora, im Jahr 1815 und Krakatau, 1883) und Mittel- und Südamerika (Guatemala: Santa Maria, 1902; Chile: Quizpu, 1932) nachgewiesen.

Wissenschaftler des Deutschen GeoForschungsZentrum in Potsdam (GFZ) haben den Einfluss von 52 massiven Vulkanausbrüchen innerhalb der vergangenen 1.000 Jahre an selten untersuchten Tieflagenstandorten Mitteleuropas untersucht. 1128 archäologische Eichen- und Kiefernproben (Jahrringbreitendaten vom Deutschen Archäologischen Institut (DAI) in Berlin ) aus Greifswald, Eberswalde und Sachsen wurden untersucht. Bei allen Bäumen konnte bis zu 4 Jahren nach den heftigen Vulkanausbrüchen ein vorwiegend negativer Einfluss auf das Wachstum nachgewiesen werden. Jedoch zeigen Bäume höher gelegener, alpiner Extremstandorte, die temperaturlimitierte Signale aufweisen, stärkere Wachstumsabnahmen (80%) nach Vulkaneruptionen im Vergleich zu Bäumen der Tieflagenstandorten (60,2%). Außerdem wurden sowohl positive (31,7%) als auch negative (8,7%) Wachstumsreaktionen nach den starken Vulkanausbrüchen an den drei Tieflagenstandorten erkannt. Vergleicht man die beiden untersuchten Baumarten, so wird eine stärkere Wachstumsabnahme der Eichen (68,1%) gegenüber den Kiefern (53%) deutlich und zudem nur in Greifswald zeigen beide Baumarten Wachstumsabnahmen (Eichen: 79%, Kiefern: 73%). Zu klären bleibt, ob ausschließlich die Folgen der Vulkanausbrüche das Baumwachstum beeinflussen. Darüber hinaus scheinen Vulkanaerosole der Nordhemisphäre einen stärkeren Einfluss auf Baumwachstumsabnahmen der untersuchten Standorte zu haben als Aerosole der südhemisphärischen Vulkane. 

Weiterführende Literatur:
Pieper, H., Heinrich, I., Heußner, K.U. and Helle, G. (2014): The influence of volcanic eruptions on growth of central European lowland trees in NE-Germany during the last millennium. Palaegeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 411: 155-166. DOI: 10.1016/j.palaeo.2014.06.012

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