Die Quelle urzeitlicher Saharaseen

Feuchte Luftmassen aus dem Mittelmeerraum verursachten Niederschläge, die Vulkankrater des Tibesti-Gebirges füllten

Auf den Punkt gebracht

• Unklare Herkunft: Im Tibesti-Gebirge in der Sahara existierten vor mehreren tausend Jahren tiefe Kraterseen, wobei nicht klar ist, woher das Wasser kam, das sie füllte.
• Interdisziplinäres Vorgehen: Mithilfe geochemischer Methoden, Geländeanalysen sowie Klima- und hydrologischer Modellierung haben Forschende das Rätsel gelöst.
• Überraschende Erkenntnis: Feuchte Luftmassen aus dem nordöstlich gelegenen Mittelmeerraum – und nicht aus dem Süden, wie bislang gedacht – verursachten starke Niederschläge, welche die Seen speisten.
• Hochaufgelöste Klimasimulationen: Eine Modellauflösung von fünf Kilometern ermöglichte, den Einfluss der steilen Topografie auf die atmosphärische Zirkulation zu berücksichtigen – dies ist auch für die Berechnung der sich verändernden Hydrologie in der Zukunft wichtig.

Zahlreiche archäologische und paläobotanische Funde sowie von ehemaligen Seen und Flüssen geprägte Landschaftsformen belegen, dass die größte Trockenwüste der Welt, die Sahara, vor einigen tausend Jahren deutlich grüner war als heute. Zu dieser Zeit existierten tiefe Kraterseen im Tibesti, dem höchsten Bergmassiv der Sahara. So diente es damals vermutlich als „Wasserturm“ für die umgebenden Regionen und die dort lebenden Menschen. In einigen Kratern des Vulkangebirges sieht man noch heute schneeweiße Salzkrusten – größtenteils Überreste der Seen, die hier vor Tausenden von Jahren die Krater füllten. Bekannt sind der in der lokalen Teda-Sprache als „großes Loch“ (Doon Orei) bezeichnete „Trou au Natron“ (die Natrongrube) sowie der weiter südlich gelegene Era-Kohor-Krater. Woher das Wasser kam, das einst die Seen gefüllt hatte, war allerdings bisher ein Rätsel.

Interdisziplinäre Forschung zu den Kraterseen

Ein von Philipp Hoelzmann, Wissenschaftler an der Freien Universität Berlin, und Martin Claussen, emeritierter Direktor des Max-Planck-Institut für Meteorologie, geleitetes interdisziplinäres Forschungsteam hat dieses Rätsel nun gelöst. Die Forschenden kombinierten dazu unterschiedliche Methoden: Mit geochemischen Verfahren analysierten und datierten sie Sedimentproben aus dem Tibesti, um die Dynamik der Paläoseen genauer zu rekonstruieren. Zudem untersuchten sie das regionale Paläoklima der Region mithilfe des numerischen Wettervorhersagemodells ICON -NWP, indem sie für die Zeit um 7000 Jahre vor heute mehrjährige Simulationen mit einer räumlichen Auflösung von fünf Kilometern erstellten. Die Beschaffenheit der Landoberfläche und die Meeresoberflächentemperaturen wurden auf Basis früherer Klimasimulationen mit dem Max-Planck-Institut-Erdsystemmodell (MPI-ESM) vorgeschrieben. Auf diese Weise erfassten die hochaufgelösten Simulationen zum ersten Mal die Dynamik der durch die Topografie bedingten Niederschläge im Tibesti. Mithilfe einer umfassenden Fernerkundungs- und Geländeanalyse bewerteten die Forschenden schließlich die Hydrographie des Systems und entwickelten ein numerisches Modell des Gleichgewichts-Wasserhaushalts.

Demzufolge fiel im Tibesti zumindest im nördlichen Teil vor gut 7000 Jahren mindestens zehnmal mehr Niederschlag als in den umliegenden Regionen. Der Grund war die starke Hebung feuchter Luftmassen am steilen Relief des Gebirges. Wie die Simulationen zeigen, stammten diese Luftmassen aus dem nordöstlich gelegenen Mittelmeerraum – und nicht aus dem Süden, wie bisher vermutet. Die neuen Erkenntnisse zur atmosphärischen Zirkulation erklären auch, warum die weiter nördlich gelegene „Natrongrube“ mehr Regen erhielt und damit einen tieferen See (etwa 330 Meter tief) beherbergte als der weiter südlich gelegene Era Kohor (ca. 130 Meter).

Bedeutung hoch aufgelöster Klimasimulationen

Die Studie gibt nicht nur Aufschluss über die paläohydrologischen Veränderungen im Tibesti während der damaligen Afrikanischen Feuchtephase, sondern zeigt auch, wie wichtig es ist, räumlich hoch aufgelöste Paläoklimasimulationen zu verwenden, um die extremen Auswirkungen der steilen Hänge des Tibesti auf die atmosphärische Zirkulation berücksichtigen zu können. Diesen Aspekt hatten bisherige Studien mit grob auflösenden Klimamodellen nicht erfasst. Er wird bei der Bewertung der hydrologischen Veränderungen in der Sahara im sich erwärmenden Klima der Zukunft aber wahrscheinlich eine Rolle spielen.

Unter diesem Link ist eine Animation der atmosphärischen Zirkulation im Tibesti zu finden.