Korallen als Klimaarchiv: Hinweise auf stärkere El Niños

Es braut sich etwas zusammen. Sehr wahrscheinlich etwas Großes.  El Niño ist zwar ein natürliches Klimaphänomen, das alle zwei bis sieben Jahre zum Jahresende hin auftritt. Aber El Niños können weniger stark, stärker oder ziemlich stark ausfallen.

Als stark gelten El Niños, wenn die Temperatur des Oberflächenwassers vor der Westküste Südamerikas mehr als 1,5 Grad Celsius über dem Durchschnitt liegt. Bereits im Juli beobachtete die US-Wetterbehörde NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) Temperaturanstiege von mehr als drei Grad Celsius im östlichen und mittleren Pazifik. 

Laut dem Deutschen Wetterdienst "könnte sich mit hoher Wahrscheinlichkeit eines der stärksten El Niños-Ereignisse seit Beginn der Aufzeichnungen herausbilden".

Die Frage allerdings, ob starke El Niño-Ereignisse mit dem Klimawandel zunehmen werden, sei noch Gegenstand aktueller Forschung, heißt es in einem Artikel des Max-Planck-Instituts für Meteorologie.

Die Datenlücke: Was Korallen über El Niño verraten 

Denn das Problem ist: Wirklich verlässliche Daten über die Oberflächentemperaturen der Meere haben Forschende erst seit Beginn der 1980er-Jahre durch Satellitenbeobachtungen. Wie sich El Niño vor der Industrialisierung und der Verbrennung fossiler Rohstoffe verhalten hat, zeigen diese Daten jedoch nicht.

Diese Wissenslücke könnte mithilfe von Korallen geschlossen werden, sagen US-Forschende. Ende August veröffentlichten Julia Cole, Klimawissenschaftlerin und Paläoklimatologin an der Universität von Michigan in den USA, und ihr Team eine Studie dazu im Fachjournal "Science". 

"Wir wussten lange schon, dass es in den letzten 40 oder 50 Jahren ziemlich starke El Niño-Ereignisse gegeben hat", sagt Cole. Aber: "Es war schwer zu sagen, ob diese starken El Niños Teil eines natürlichen Zyklus oder etwas Ungewöhnliches sind, das mit der sich erwärmenden Erde zusammenhängt." Die Untersuchung der Korallen deutet stark in eine Richtung: Nicht normal, sondern ungewöhnlich.

Korallen speichern 1000 Jahre Klimageschichte 

Julia Cole und ihr Team untersuchten versteinerte und lebende Korallen rund um die Galápagos-Inseln im Ostpazifik vor Ecuador. Korallen wachsen zwischen einem und zwei Zentimeter pro Jahr und bilden dabei Strukturen, die denen von Baumringen ähneln. "Wir haben uns die Tatsache zunutze gemacht, dass Korallen während ihres Wachstums die Meerestemperaturen in der chemischen Zusammensetzung ihrer Skelette festhalten", sagt Cole. 

Korallen wachsen, indem sie durch die sogenannte Kalzifizierung feste Skelette aus Kalziumkarbonat bilden. Auf diese Weise haben Korallen über Jahrhunderte und Jahrtausende ganze Riffsysteme geformt. Beim Kalzifizierungsprozess werden auch andere chemische Elemente in das Skelett eingebaut - Strontium beispielsweise. Mal mehr, mal weniger davon - je nach Temperatur des Wassers.

"Bei kälteren Temperaturen nimmt es [das Skelett] mehr Strontium auf, bei wärmeren Temperaturen hingegen weniger", sagt Cole. Das Verhältnis von Strontium zu Kalzium in den Skeletten gebe Aufschluss über die Temperaturänderungen. 

Zusätzliche Hinweise liefern bestimmte Sauerstoffisotope in den Korallenskeletten. "Das seltene Sauerstoff-18 und das häufig vorkommende Sauerstoff-16 werden ebenfalls in einem Verhältnis aufgenommen, das die Temperatur widerspiegelt", sagt Cole. Unter kälteren Bedingungen wird mehr Sauerstoff-18 eingebaut als bei wärmeren Temperaturen.

Je nach Alter der Korallen konnten die Forschenden auf diese Weise die Veränderungen der Meerestemperaturen der vergangenen 1000 Jahre rekonstruieren. Das Ergebnis: Im Vergleich zur vorindustriellen Zeit sind die El Niño-Ereignisse deutlich stärker geworden.

Korallen liefern Hinweise, keine abschließende Antwort

Julia Coles Studie bestätigt damit eine Ahnung, die Forschende schon länger haben. "Diese Entwicklung entspricht den Vorhersagen der besten Klimamodelle: Diese prognostizieren eine messbare höhere Wahrscheinlichkeit für extreme ostpazifische El Niño-Ereignisse in den 2030er-Jahren", sagt Jens Zinke, Paläobiologe und Professor an der Universität Leicester in Großbritannien.

Andere Forschende sind zurückhaltender, was die Aussagekraft der Studie angeht. "Korallendaten erreichen zwar eine hohe zeitliche Auflösung – monatlich bis saisonal –, aber ihre Genauigkeit hängt von lokalen Bedingungen ab, sodass direkte Vergleiche mit modernen Messdaten mit Unsicherheiten behaftet sind", sagt Andreas Fink, Professor für Meteorologie am Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Was laut Fink unter anderem die Aussagekraft der Untersuchung schwächt, sei die regionale Begrenzung auf den Ostpazifik.

Auch Julia Cole ist sich der Grenzen ihrer Untersuchung bewusst: "Unsere Daten schließen zwar eine Lücke, aber ich möchte klarstellen, dass unsere Datenserie nicht lückenlos ist. Wir verfügen nicht über Daten für jedes einzelne Jahr des letzten Jahrtausends. Wir decken etwas weniger als die Hälfte der Jahre ab." 

Fluten, Dürren, Rekordhitze: Die Folgen stärkerer El Niños 

Auch wenn El Niño ein Phänomen ist, dessen Epizentrum im Pazifik liegt, verändert es das Wetter überall auf der Welt. In Regionen wie Ecuador und Peru kann es zu Starkregen und Fluten kommen, während Australien und Indonesien zu Trockenheit kommen kann - mit Dürren und Waldbränden als Folge. El Niño sorgt zudem dafür, dass sich die globalen Temperaturen zeitweise erhöhen. 

Sollten die Prognosen zutreffen und dieser El Niño tatsächlich ein Super El Niño werden, dann würde das kommende Jahr 2027 sehr wahrscheinlich auch wieder ein rekordwarmes Jahr, sagt Thomas Felis, der die Forschungsgruppe Korallen-Paläoklimatologie am MARUM-Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen leitet und eine ähnliche Studie wie Julia Cole durchgeführt hat.

Hitzestress im Meer: Wie El Niño Korallen bedroht 

Ein rekordwarmes Jahr "wird sehr wahrscheinlich wieder zu einer globalen Korallenbleiche führen", sagt Felis. So wie auch schon in den Jahren 2023-2024 oder 2015-2016, jeweils El Niño-Jahre.

Korallen erhalten ihre charakteristischen Färbungen von bestimmten Algen, mit denen sie in einer Symbiose leben. Die Algen liefern durch Photosynthese die Energie, die die Korallen zum Leben brauchen. Steigt die Meerestemperatur zu stark, beginnen die Algen Gifte zu produzieren und die Korallen lösen die Partnerschaft auf. Zurück bleibt die Koralle mit ihrem Skelett. Ein paar Wochen können die Korallen so überleben. Wird es kühler, kehren die Algen zurück.

"Wenn aber dieser Zustand, dass anormal hohe Sommertemperaturen herrschen, zu lange anhält, dann geht es der Koralle so schlecht, dass sie irgendwann abstirbt", sagt Felis.

Ein weltweites Korallensterben würde nicht nur das Ende einzigartiger Ökosysteme bedeuten. Es wäre auch die Zerstörung des Archivs, das die Geschichte der Ozeane aufbewahrt.