Das ENSO-Phänomen

Baum(jahr)ringe

In einem Querschnitt des Stammes einer Holzpflanze sichtbare konzentrische Ringe von Sekundärholz. Der Unterschied zwischen dem dichten kleinzelligen Holz der einen Saison und dem breitzelligen frühen Holz des darauffolgenden Frühjahrs erlaubt die Altersbestimmung des Baumes. Die Breite und Dichte der Ringe kann mit Klimaparametern wie Temperatur und Niederschlag in Verbindung gebracht werden.

Auch die Isotopenverhältnisse des Sauerstoffs in Baumringen können Aufschluss über das Klima geben. Der Sauerstoff des organischen Materials von Bäumen stammt aus dem über die Wurzeln aufgenommenen Wasser. Daher ist die Isotopensignatur im Holz eines Jahrrings zu einem erheblichen Teil durch die Isotopensignatur des Niederschlagswassers geprägt, welches der Baum aus dem Boden oder dem tieferen Untergrund entnimmt (Abb.). Bei der Wasseraufnahme durch die Wurzeln und dem Transport im Xylem (Holz) bis zu den Blättern oder Nadeln kommt es zu keiner nennenswerten Verschiebung der Sauerstoffisotopenverhältnisse. Auf Blatt- bzw. Nadelebene führt die Transpiration (Wasserdampfabgabe der Blätter), bei der das leichtere H₂¹⁶O bevorzugt über die Dampfphase an die freie Atmosphäre abgegeben wird, zu einer Anreicherung von H₂¹⁸O .

Das Ausmaß dieser Isotopenverschiebung im Blattwasser ist im Wesentlichen abhängig von der relativen Feuchte und Temperatur in der Umgebung der Blätter/Nadeln, vom δ¹⁸O-Isotopenwert des Wasserdampfs in der Luft und anderen biochemisch-physikalischen Randbedingungen. Trotz zahlreicher offener Fragen bezüglich der biochemischen Prozesse werden meist hohe Korrelationen zwischen den O-Isotopen von Jahrringzeitreihen und denen des Niederschlags oder der Luftfeuchte festgestellt.

Aufgrund der Fraktionierungsprozesse des Sauerstoffs durch die Transpiration der Blätter und Nadeln sind δ¹⁸O-Werte von Jahrringen hervorragend geeignet, um die Luftfeuchte zu rekonstruieren. Jüngste Analysen an tropischen Bäumen von der indonesischen Insel Java liefern zudem signifikante Zusammenhänge zu den Niederschlagsmengen und den zugrundeliegenden Ozeanwasser- und Luftströmungen (El Niño Southern Oscillation), was das große Potenzial der δ18O-Signaturen in Jahrringen für Klimarekonstruktionen dokumentiert.