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Laacher See Vulkanausbruch um 126 Jahre vordatiert

Ein internationales Forschungsteam mit Berner Beteiligung zeigt, dass der Ausbruch des Laacher See Vulkans und damit auch der letzte grosse Temperatursturz am Ende der letzten Eiszeit (die Jüngere Dryas) 126 Jahre früher stattfanden als bisher angenommen. Dieses Resultat soll nun helfen, die globalen Klimafolgen des Ausbruchs genauer zu rekonstruieren sowie die Ursachen für den Kälterückfall der Jüngeren Dryas zu entschlüsseln.

Der Ausbruch des Laacher See Vulkans in der Eifel (D) zählt zu den grössten Eruptionen, die sich während der vergangenen 100 000 Jahre in Mitteleuropa ereignet haben. Die Eruption beförderte rund 20 Kubikkilometer Asche und die Eruptionswolke reichte über 20 Kilometer in die Höhe, vergleichbar mit dem Ausbruch des Pinatubo im Jahr 1991. Technische Fortschritte und Funde von Baumresten, die im Zuge der Eruption begraben wurden, ermöglichen nun eine genaue Datierung des Ereignisses. Demnach ist der Ausbruch des Laacher See Vulkans vor 13 077 Jahren erfolgt und damit 126 Jahre früher als bisher angenommen. 

Dies wirft ein neues Licht auf die Klimageschichte des gesamten nordatlantischen und europäischen Raums und erfordert eine Anpassung der europäischen Klimaarchive. «Wir können damit einen Temperatursturz am Ende der letzten Kaltzeit genau datieren, sodass sich die Angaben jetzt mit denen von Bohrkernen aus dem Grönlandeis decken», sagt Erstautor Frederick Reinig, Dendrochronologe an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU). An dem Projekt war ein internationales Forschungsteam aus der Archäologie, Klimatologie, Ökologie, Radiokarbondatierung und Vulkanologie beteiligt, darunter Michael Sigl vom Oeschger Centre for Climate Change Research (OCCR) der Universität Bern. Die Forschungsergebnisse wurden in der renommierten Wissenschaftszeitschrift Nature publiziert.

Grundlage für weitere Forschung

Für Co-Autor Michael Sigl, der am OCCR der Universität Bern die Gruppe «Past Volcanism and Climate Impact» leitet, ist die präzise Datierung des Vulkanausbruchs eine wichtige Grundlage, um neue Erkenntnisse zu den globalen Klimaauswirkungen des Vulkanausbruchs zu gewinnen. «Um die Auswirkungen eines historischen Vulkanausbruchs auf das globale Klima zu rekonstruieren, reicht es nicht, abgelagerte Vulkanasche zu analysieren», erklärt Sigl: «Man muss dafür die Menge an injiziertem vulkanischem Schwefel kennen, der in Eiskernen in Grönland und der Antarktis eingeschlossen ist.» Mit dem neuen, hochpräzisen Datum des Vulkanausbruchs können Klimaforschende ihre Analysen nun auf die entsprechenden, etwa 5 Meter tiefer liegenden Eiskernabschnitte legen. Das Ziel ist, Ascherückstände der Eruption am Laacher See zu finden, einen geochemischen Fingerabdruck zu erstellen und dadurch die Menge an ausgestossenen Schwefelgasen zu quantifizieren.

Im Rahmen des vom Europäischen Forschungsrat geförderten THERA-Projekts hat die Forschungsgruppe um Michael Sigl bereits Vulkanausbrüche bis nach Alaska (Okmok im Jahr 43 v. Chr.) oder El Salvador (Ilopango 431 n. Chr.) identifiziert, die es ermöglichten, vergangene Klimaextreme in Modellen zu simulieren. Bis jetzt konnten jedoch noch keine Vulkanasche-Partikel von einem Ausbruch in Europa in Eisbohrkernen in Grönland nachgewiesen werden.

Verkohlte Holzreste von Birken und Pappeln sind bis heute erhalten 

Der Ausbruch des Laacher See Vulkans war eine Naturkatastrophe, die weite Teile Europas betroffen hat. Der Ascheregen gelangte bis nach Norditalien im Süden und Sankt Petersburg im Osten. In der unmittelbaren Umgebung und im benachbarten Rheintal bildeten sich bis zu 16 Meter hohe Ablagerungen aus Asche und Bims, die alles Leben unter sich begruben. «Pyroklastische Ströme haben bei dem Ausbruch damals die Vegetation um den Laacher See Vulkan zugeschüttet. Die Bäume wurden innerhalb der Aschesedimente teilweise verkohlt und bis heute konserviert», beschreibt Reinig den Vorgang, der sich im späten Frühling bis frühen Sommer ereignet hatte und vermutlich mehrere Wochen andauerte – und der heute den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern die genaue Datierung des Ereignisses ermöglicht. «Diese hölzernen Zeitzeugen sind allerdings sehr selten und sie sind schwierig zu bergen», so Reinig, Erstautor der Studie. 

«Die regionalen Auswirkungen des Vulkanausbruchs sind gut erforscht. Was uns bisher gefehlt hat, ist die Sicherheit, wann genau dies passiert ist», erklärt Ulf Büntgen, Co-Autor der Nature-Publikation von der University of Cambridge. Dies konnte nun anhand der Proben von verschütteten Birken und Pappeln ermittelt werden. 

Analyse der Baumringe gibt Aufschluss über das genaue Datum der Eruption

Die vulkanischen Sedimente haben nicht nur die Holzstücke über 13 000 Jahre lang konserviert, sondern damit blieben auch die Jahrringe der Bäume erhalten. «Die Jahrringe geben uns die Möglichkeit, das Alter der Proben genau zu bestimmen», sagt Jan Esper von der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU). In einer gemeinsamen Initiative der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL in Birmensdorf, Schweiz, mit dem Archäologischen Forschungszentrum und Museum für menschliche Verhaltensevolution Monrepos in Neuwied wurden sowohl neu entdeckte Proben als auch ältere Fundstücke analysiert. Dazu hat das Labor für Ionenstrahlphysik der ETH Zürich 157 hochaufgelöste Radiokarbonmessungen vorgenommen. Die Kalibrierung dieser Ergebnisse gegen eine Schweizer Radiokarbonreferenz ergab dann die präzise Datierung. «Die stetigen Fortschritte bei der Radiokarbon-Messtechnik und bei der Kalibrierung sowie die sorgsame Handhabung der empfindlichen Proben waren der Schlüssel, damit wir diese Datierung mit einer Unsicherheit von weniger als zehn Jahren etablieren konnten», so Lukas Wacker von der ETH. 

Europäischen Klimaarchive werden nun angepasst

Die Eruption des Laacher See Vulkans erfolgte nach der Darstellung in Nature 13.006 Jahre vor 1950, mit einer Unsicherheit von 9 Jahren. Das ist 126 Jahre früher als die bisher allgemein akzeptierte Datierung anhand von Sedimenten im Meerfelder Maar. 

Diese Differenz hat weitreichende Folgen für die europäischen Klimaarchive und die europäische Klimageschichte. Der Ascheregen, der infolge des Vulkanausbruchs über grosse Gebiete Mitteleuropas niederging, ist ein wichtiger Zeitmarker für Paläoumweltarchive. Aufgrund der Neudatierung müssen nun die europäischen Archive angepasst werden. Gleichzeitig wurde damit eine bislang bestehende Differenz zu den Daten der grönländischen Eisbohrkerne geschlossen. 

Dies bedeutet, dass der massive Kälteeinbruch zu Beginn der Jüngeren Dryaszeit auch in Mitteleuropa bereits 130 Jahre früher – also vor ca. 12.870 Jahren – erfolgt, wie es auch die Eisbohrkerne aus Grönland für den nordatlantischen Raum anzeigen. Während der Jüngeren Dryaszeit, der letzten Kaltphase vor der aktuell herrschenden Warmphase, sanken die Temperaturen um bis zu 5 Grad Celsius. «Diese starke Abkühlung vollzog sich nicht, wie bislang gedacht, zeitlich versetzt über einen längeren Zeitraum, sondern verlief über den gesamten nordatlantischen Raum und Mitteleuropa synchron», sagt Frederick Reinig. Die Ergebnisse des interdisziplinären Forscherteams legen damit nicht nur ein präzises Datum für den Ausbruch des Laacher See Vulkans in der Eifel fest. Das revidierte Alter der Aschesedimente und die damit verbundene Verschiebung der europäischen Klimaarchive wirft nun ein neues Licht auf die Klimageschichte des gesamten nordatlantischen und europäischen Raums. 

Quelle: Johannes Gutenberg-Universität Mainz

Publikation:

Frederick Reinig et al.: Precise date for the Laacher See eruption synchronizes the Younger Dryas. Nature, 30. Juni 2021
DOI: 10.1038/s41586-021-03608-x

Oeschger-Zentrum für Klimaforschung

Das Oeschger-Zentrum für Klimaforschung (OCCR) ist eines der strategischen Zentren der Universität Bern. Es bringt Forscherinnen und Forscher aus 14 Instituten und vier Fakultäten zusammen. Das OCCR forscht interdisziplinär an vorderster Front der Klimawissenschaften. Das Oeschger-Zentrum wurde 2007 gegründet und trägt den Namen von Hans Oeschger (1927-1998), einem Pionier der modernen Klimaforschung, der in Bern tätig war.

www.oeschger.unibe.ch

30.06.2021