30 Meter langer Sedimentkern aus dem „Great Blue Hole“ in Belize liefert bisher längste Zeitreihe für Sturmhäufigkeiten im Atlantik
Auch wenn ein Sturm vorüber ist, kann er Spuren im Meer hinterlassen, die Tausende Jahre überdauern: Sedimentschichten, die aus groben Partikeln bestehen und sich so von feinen Schönwetter-Sedimenten deutlich unterscheiden. In der Karibik hat ein internationales Forschungsteam unter Leitung der Goethe-Universität jetzt solche Sedimente anhand eines 30 Meter langen Bohrkerns aus einem Atoll untersucht. Das Ergebnis: In den vergangenen 5700 Jahren hat die Häufigkeit tropischer Stürme und Hurrikane in der Region kontinuierlich zugenommen. Für das 21. Jahrhundert sagt das Forschungsteam einen sprunghaften Anstieg der regionalen Sturmhäufigkeit voraus – ein Effekt des Klimawandels.
Mitten im seichten Wasser des Lighthouse Reef Atolls 80 Kilometer vor der Küste des kleinen mittelamerikanischen Staates Belize geht es plötzlich tief hinab: Wie ein dunkelblaues Auge erscheint dort das „Great Blue Hole“ umrahmt von Korallenbänken. Die 125 Meter tiefe Unterwasser-Höhle hat einen Durchmesser von 300 Metern und war vor vielen Tausend Jahren eine Tropfsteinhöhle auf einer Kalkstein-Insel. Die Decke der Höhle stürzte während der letzten Eiszeit ein. Nach Abschmelzen der eiszeitlichen Eismassen wurde diese durch den damit einhergehenden Anstieg des globalen Meeresspiegels überflutet.
Im Sommer 2022 ließen ein Forschungsteam auf Initiative von Prof. Eberhard Gischler, Leiter der Arbeitsgruppe Biosedimentologie der Goethe-Universität, finanziert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft eine Bohrplattform über das offene Meer zum „Great Blue Hole“ schleppen und bohrten 30 Meter tief in die Sedimente der Unterwasserhöhle, die sich seit etwa 20.000 Jahren dort ablagern. Der Sedimentbohrkern wurde anschließend von Forschenden der Universitäten Frankfurt, Köln, Göttingen, Hamburg und Bern analysiert.
Grobe Lagen zeigen tropische Stürme an
Vor 7200 Jahren wurde die ehemalige Kalkstein-Insel des heutigen Lighthouse Reef vom Meer überflutet. Seit 5700 Jahren lassen die geschichteten Sedimente am Boden des „Great Blue Hole“ unter anderem außergewöhnliche Ereignisse wie Sturmlagen, sogenannte Tempestite, erkennen. Dr. Dominik Schmitt, wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Arbeitsgruppe Biosedimentologie und Erstautor der aktuellen Studie, erläutert: „Unter den besonderen Umweltbedingungen mit sauerstofffreiem Bodenwasser und geschichteter Wassersäule konnten sich feine marine Sedimente weitgehend ungestört im „Great Blue Hole“ ablagern. Im Bohrkern sind sie wie Baumringe sichtbar, da die Jahreslagen aufgrund unterschiedlicher Gehalte organischen Materials farblich regelmäßig zwischen grau-grün und hell-grün wechseln.“ Sturmwellen und Sturmfluten transportierten grobe Partikel aus dem östlichen Randriff des Atolls in das „Great Blue Hole“, so Schmitt, die dann an dessen Grund auffällige Lagen bildeten und sich in ihrer Korngröße, Zusammensetzung und Farbe – beige bis weiß – deutlich von den geschichtete, grau-grünlichen Sedimenten abgrenzen.
Insgesamt 574 Sturm-Ereignisse konnten das Forschungsteam für die vergangenen 5700 Jahre identifizieren und auf das Jahr genau datieren und so einen bisher unerreichten Einblick in die klimatischen Schwankungen und Hurrikan-Zyklen der südwestlichen Karibik ermöglichen – Messdaten und menschliche Aufzeichnungen reichten bislang nur 175 Jahre zurück.
Stürme in der Südwest-Karibik nehmen zu
Die Verteilung der Sturmlagen im Bohrkern zeigt, dass in den vergangenen sechs Jahrtausenden die Häufigkeit tropischer Stürme und Hurrikane in der südwestlichen Karibik immer weiter zunahm. Schmitt erklärt: „Entscheidend hierfür ist insbesondere die Verlagerung der äquatorialen Tiefdruckrinne – der innertropischen Konvergenzzone – nach Süden. Diese Zone beeinflusst die Position der wichtigsten Sturm-Entstehungsgebiete im Atlantik und steuert dadurch, wohin tropische Stürme und Hurrikane in der Karibik ziehen und wo sie auf Land treffen.“
Auch dass höhere Meerestemperaturen zu mehr Stürmen führten, konnten das Wissenschaftsteam anhand von Schwankungen in der Sturmhäufigkeit nachvollziehen. Schmitt: „Diese eher kurzfristigen Schwankungen gehen einher mit jeweils fünf wärmeren und kälteren Klimaperioden, die sich natürlich auch auf die Wassertemperaturen im tropischen Atlantik ausgewirkt haben.“
Klimawandel führt zu steigende Sturmaktivität
Während in den vergangenen sechs Jahrtausenden zwischen vier und 16 tropische Stürme und Hurrikane pro Jahrhundert über das „Great Blue Hole“ fegten, zeigen die neun Sturmlagen der vergangenen 20 Jahre, dass im 21. Jahrhundert erheblich häufiger mit heftigen Unwettern zu rechnen ist, befürchtet Gischler: „Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass in unserem Jahrhundert rund 45 tropische Stürme und Hurrikane allein über diese Region ziehen könnten. Das würde weit über das natürliche Maß der vergangenen Jahrtausende hinausgehen.“ Als Grund hierfür kämen keine natürlichen Schwankungen des Klimas in Betracht, sondern vielmehr die fortschreitende Erwärmung während des industriellen Zeitalters, die mit immer höheren Meerestemperaturen und stärkeren globalen La-Niña-Ereignissen einhergehe und so optimale Bedingungen für die Entstehung und schnelle Intensivierung von Stürmen schaffe.
Publikation: Dominik Schmitt, Eberhard Gischler, Martin Melles, Volker Wennrich, Hermann Behling, Lyudmila Shumilovskikh, Flavio S. Anselmetti, Hendrik Vogel, Jörn Peckmann, Daniel Birgel. An annually resolved 5700-year storm archive reveals drivers of Caribbean cyclone frequency. Science Advances (2025)
