Die Geschichte der Luftverschmutzung reicht auch im Süden der Erde schon überraschend weit zurück, belegt eine Studie: Wissenschaftler konnten Spuren von Ruß in antarktischen Eisbohrkernen auf Brandrodungen in Neuseeland zurückführen, mit denen die Maori offenbar vor etwa 700 Jahren begannen. Die Ergebnisse haben eine Bedeutung für die Atmosphärenforschung und werfen außerdem Licht auf die Besiedlungsgeschichte Neuseelands, sagen die Forscher.
Spuren menschlicher Aktivitäten lassen sich heute bis in die letzten Winkel der Erde nachweisen. Wir haben dem Planeten so intensiv unseren Stempel aufgedrückt, dass Wissenschaftler sogar von einer neuen Ära der Erdgeschichte sprechen: dem Anthropozän – dem Zeitalter des Menschen. Der Beginn ist dabei schwierig zu definieren, denn schon früh haben unsere Vorfahren unter anderem durch Rodungen und Verbrennungsaktivitäten die ursprünglichen Ökosysteme sowie die Atmosphäre beeinflusst. Eine Möglichkeit, weitreichende Effekte des Menschen in der Geschichte nachzuweisen, ist die Untersuchung von Eisbohrkernen. Forscher konnten beispielsweise bereits 2000 Jahre alte Substanzen in Eisbohrkernen aus der Arktis auf Umweltverschmutzungen im Römischen Reich zurückführen.
Im aktuellen Fall standen nun allerdings Eisbohrkerne aus der Antarktis im Visier der Forscher um Joe McConnel vom Desert Research Institute in Reno. Den Anfang der Studie bildete dabei der Nachweis ungewöhnlicher Mengen von Ruß in Eiskernproben von der James-Ross-Insel, die sich an der nordöstlichen Spitze der Antarktischen Halbinsel befindet. Die Partikel aus schwarzem Kohlenstoff entstehen typischerweise bei der Verbrennung von Biomasse, etwa durch Waldbrände, oder durch die Nutzung fossiler Energiequellen. Durch ihre lichtabsorbierende Wirkung können sie auch das Klima beeinflussen, erklären die Forscher. Den Datierungen der Spuren zufolge begann der deutliche Anstieg der Rußniederschläge um das Jahr 1300. Um dem Befund genauer nachzugehen, analysierten die Wissenschaftler weitere Eisbohrkerne, die von der James-Ross-Insel sowie dem antarktischen Festland stammten.
Mysteriösem Ruß auf der Spur
So bestätigte sich, dass das Eis der James-Ross-Insel ab vor etwa 700 Jahren einem zunehmenden Rußpartikel-Niederschlag ausgesetzt war, der im 16. und 17. Jahrhundert besonders intensiv ausfiel. Im Gegensatz dazu stellten die Forscher allerdings bei den Eisproben von der kontinentalen Antarktis während des gleichen Zeitraums stabile Rußkonzentrationen fest. Um den Ursprung der Ablagerungen von der James-Ross-Insel zu ermitteln, entwickelten die Forscher dann schließlich atmosphärische Modellsimulationen für die südliche Hemisphäre.
„Rückwärtsrechnungen mit unserem Transportmodell von allen diesen Eisbohrkernen zeigten, dass die Ruß-Ablagerungen auf der antarktischen Halbinsel bei gleichzeitigem Fehlen solcher Ablagerungen in der Ostantarktis nur mit Emissionen in Patagonien, Tasmanien und Neuseeland erklärbar sind“, sagt Co-Autor Andreas Stohl von der Universität Wien. „Weiter nördlich gelegene Gegenden in Afrika, Australien oder etwa der Amazonas-Region konnten wir als Quellregionen ausschließen, da diese in der Ostantarktis einen ähnlichen Anstieg der Ruß-Deposition verursacht hätten wie auf der antarktischen Halbinsel“, erklärt Stohl.
Als Ursprung der Partikel kam den Recherchen der Forscher zufolge schließlich nur Neuseeland in Frage. Denn von dort gibt es Belege über umfangreiche Verbrennungsprozesse zur fraglichen Zeit: Man geht davon aus, dass im 13. bis 14. Jahrhundert das Volk der Maori diese entlegene Inselwelt erreichte und anschließend große Teile der bewaldeten Gebiete vermutlich gezielt abbrannte. Offenbar entstanden dabei Emissionen, die sich auf die Atmosphäre in weiten Teilen der südlichen Hemisphäre erheblich auswirkten, sagen die Forscher.
Früh ein weitreichender Faktor
“Die Vorstellung, dass der Mensch zu diesem Zeitpunkt der Geschichte durch seine Rodungsaktivitäten eine so bedeutende Veränderung des atmosphärischen schwarzen Kohlenstoffs verursacht hat, ist ziemlich überraschend”, sagt McConnell. “Früher dachten wir, dass wenn wir ein paar hundert Jahre zurückgehen, sich eine unberührte, vorindustrielle Welt zeigt – aber aus dieser Studie geht klar hervor, dass der Mensch die Umwelt über dem Südlichen Ozean und der Antarktischen Halbinsel schon seit mindestens 700 Jahren beeinflusst hat”, so McConnell.
Neben der möglichen Beeinflussung des Klimas durch den lichtabsorbierenden Effekt der Rußpartikel könnte es den Wissenschaftlern zufolge auch eine indirekte Wirkung der Verbrennungsrückstände gegeben haben. Denn Fallout aus Biomasseverbrennungen sind reich an Mikronährstoffen wie Eisen. Das Phytoplanktonwachstum in weiten Teilen des Südlichen Ozeans ist nährstoffbegrenzt, sodass die Niederschläge aus der Maori-Verbrennung wahrscheinlich zu einem jahrhundertelangen verstärkten Phytoplanktonwachstum in großen Bereichen der südlichen Hemisphäre geführt haben, sagen die Wissenschaftler.
Die Studienergebnisse haben außerdem eine anthropologische Bedeutung, hebt das Team abschließend hervor: Sie verfeinern nun die Kenntnisse über den Zeitpunkt der Ankunft der Maori in Neuseeland – einem der letzten bewohnbaren Orte auf der Erde, der von Menschen besiedelt wurde. Bisher ordneten Datierungen auf der Grundlage von Radiokohlenstoffdaten die Besiedlung eher grob in die Zeit zwischen dem 13. und 14. Jahrhundert ein. Die genauere Datierung, die durch die Eiskernaufzeichnungen möglich wurde, weist nun auf den Beginn der großflächigen Brandrodungen durch die Maori im Jahr 1297 hin, mit einem Unsicherheitsfaktor von nur 30 Jahren.
Quelle: Desert Research Institute, Fachartikel: Nature, doi: 10.1038/s41586-021-03858-9
„Kryptischer“ Klimatreiber der Erdgeschichte
