Wolf Dieter Blümel. Wüsten. Ulmer

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1 Wolf Dieter Blümel Wüsten Ulmer

2 20 Wüste: Kennzeichen, Begriffsinhalt, Differenzierung Tab. 1 Äußere Grenzen und Unterteilungen der tropisch/subtropischen Trockengebiete in Abhängigkeit von den Jahresniederschlägen (n. Schultz 2000) Der Grenze zwischen entspricht ein Jahresniederschlag von etwa äquatorwärts Wüste Halbwüste Halbwüste Dornsavanne Dornsavanne Trockensavanne (sommerfeuchte Tropen) polwärts Wüste Halbwüste Halbwüste winterfeuchte Steppen winterfeuchte Steppen Hartlaub-Strauchformationen (winterfeuchte Subtropen) 125 mm 250 mm 500 mm 100 mm 200 mm 300 mm

3 3 Zur (Klima-)Geschichte der Wüsten Für die ökologische Konstellation sowie die Gestaltung und Dynamik der Erdoberfläche (Reliefsphäre) war und ist ganz entscheidend das re gionale oder überregionale Klimaregime verantwortlich, das in Abhängigkeit von Gesteinseigenschaften und Tektonik die landschaft liche Evolution und Transformation des jeweiligen Raumes prägt. Es bestimmt wesentlich das exogene Prozessgefüge von Verwitterung und Abtragung, die Geomorphodynamik. In der erdgeschichtlichen Entwicklung ist klimatische Unstetigkeit Normalität. Globale Kaltphasen mit regionaler Vereisung oder Abkühlung und atmosphärische Trockenheit (Kaltzeiten; Glaziale) wechselten sich allein in den letzten 2 Mio. Jahren mehr oder weniger regelmäßig ab, unterbrochen von wärmeren und feuchteren Perioden (Warmzeiten; Interglaziale). In diesem Rahmen der globalen Klimavariabilität ist folglich auch die Geschichte der Wüsten zu sehen: Mit einer kühleren Atmosphäre geht eine Zunahme der Wüstenflächen und eine Intensivierung des Wüstencharakters einher; eine wärmere Troposphäre nimmt dagegen mehr Feuchte auf und lässt die Wüstenareale schrumpfen. 3.1 Antarktische Vereisung: neogene Abkühlung und Aridisierung Wüstenhafte Verhältnisse hat es im Lauf der Erdgeschichte und der Ent wicklung der Kontinente immer wieder gegeben, aber auch Zeiten, in denen sie fehlten und teils üppigen Vegetationsformationen Platz ge macht haben. So begann auch die jüngste geologische Ära, das Terti är, vor etwa 65 Mio. Jahren mit einer langen warm-feuchten Klima periode während des Alttertiärs, die offensichtlich von Pol zu Pol eine Waldbedeckung bewirkte. Zeugnisse sind alt- bis mitteltertiäre Steinkohlelager auf Spitzbergen (Arktis) oder die mitteleuropäischen Braunkohlen (Ville, Wetterau, Lausitz). Laterit- und Bauxitvorkommen am Vogelsberg belegen eine intensive chemische Gesteinsverwitterung, die man als tropoid bezeichnen könnte. Immer wieder werden

4 22 Zur (Klima-)Geschichte der Wüsten Tab. 2 Stratigraphische Gliederung des Känozoikums (n. Eberle et al. 2010) Ära System Serie Alter Mio. Jahre KÄNOZOIKUM Quartär Neogen Paläogen Holozän Pleistozän Pliozän Miozän Oligozän Eozän Paläozän 2, auch fossilisierte Holz- und Blattfunde aus der damals noch unvergletscherten, offensichtlich bewaldeten Antarktis gemeldet. Die jüngere Geschichte der waldarmen oder waldfreien und damit auch der wüstenhaften Landschaften beginnt mit dramatischen plattentektonischen Veränderungen: Der Urkontinent Pangäa teilt sich vor etwa 200 Mio. Jahren in Laurasia (später Laurentia und Eur asien) und den Südkontinent Gondwana. Dieser spaltet sich wiederum auf und bildet zwischen den entstehenden Kontinenten und Inseln neue Ozeane: Vor ungefähr 125 Mio. Jahren trennen sich Südamerika und Afrika; der Atlantik entsteht. Im Verlauf des Tertiärs bildet Australien einen eigenen Kontinent; auch Neuseeland ist ein Bruchstück des alten Gondwana-Riesenkontinents. Antarktika bewegt sich in eine zentrale südpolare Lage, was seinen Energiehaushalt völlig verändert und damit auch die Klimageschichte des gesamten Globus. Vorderindien driftet auf die Nordhalbkugel und kollidiert mit der Eur asischen Masse; Himalaya und das Tibetische Hochplateau entstehen. Die alpidische Orogenese erzeugt einen Gebirgskomplex von den Py renäen bis zum Hindukusch. Von Alaska bis nach Feuerland entwi ckeln sich die nord- und südamerikanischen Kordilleren als Barrieren in wichtigen Windsystemen. Ihre Konfiguration aus Gebirgsketten, intra montanen Becken und Hochplateaus bildet bei der zunehmen den globalen Abkühlung die Ursache für ausgedehnte wie auch klein räumige orographische Wüsten (Lee-Wüsten). Mit der neu konfigurierten Erdoberfläche wird vor allem im Neo gen der früher ungehinderte Wärmeaustausch zwischen der Äquatorialregion und den Polen abgeschwächt. Eine globale Abkühlungstendenz ist festzustellen (Abb. 4); aufgrund der geringen Wärme einstrahlung beginnt im Oligozän ( 38 Mio. Jahre) die Vereisung der Antarktis. Seit dieser Zeit ist die Antarktis wohl nie mehr eisfrei. Mit der definitiven Trennung und Isolierung des Südkontinents von allen übrigen Gondwana-Fragmenten kann sich die Kaltwasserzirkulation des Antarktischen Ringstroms entwickeln (vgl. Blümel 1999). Von hier aus

5 Antarktische Vereisung: neogene Abkühlung mit Aridisierung 23 wärmer kälter 18 O ( VPDB = Vienna PeeDee Belmnite Standard ) Arktis-Vereisung Schlieflung Panama-Meerenge Antarktis-Vereisung Hebung der Anden starke Hebung Tibets und Rocky Mountains ffnung Tasmanien-Antarktis und Drake-Passage Kontakt Indien-Asien Alter (Mio. Jahre) dringt kaltes, dichtes Tiefenwasser durch die ozeanischen Becken bis weit in die Nordhalbkugel hinein. Es etabliert sich unter der ozeanischen Thermosphäre mit Wassertemperaturen über 20 C die Psychrosphäre als kaltes Stockwerk mit < 10 C (bis stellenweise < 0 C). Der konvektive Ferntransport kalten Wassers sorgt für eine im Trend anhaltende globale atmosphärische Abkühlung. Die Weltmitteltemperatur sinkt deutlich um etwa 4 5 K; heute liegt sie bei 14/15 C. Die Antarktis wirkt wie ein globales Kälteaggregat: Ein System aus hoch aufragendem Inlandeis und einem saisonal von Eis bedeckten, circumpolaren Kaltwassergürtel (Antarktischer Ringstrom) sowie daraus in alle Ozeane abströmende dichte, kalte Wässer erniedrigten allmählich die Temperatur der Atmosphäre (Abb. 4). Abb. 4 Klimatische Abkühlung im Tertiär und Quartär, doku mentiert durch Sauerstoffisotopenbe stimmungen ( 18 O) in Einzellern (benthische Foraminiferen). Vermerkt sind zeitlich zugehörige Gebirgsbildungen und ozeanographischglaziologische Veränderungen (veränd. n. Arz et al. 2007). Das Messinian Event Austrockung des Mittelmeeres Die übergeordnete Antarktisvereisung bezog ab etwa 10 Mio. Jahren den westlichen Archipel mit ein und gipfelte am Ende des Miozäns (vor ca. 5,5 Mio. Jahren) in der Maximalvereisung (Queen Maud- Stadium). Gegenüber heute speicherte die Antarktis etwa 50 % mehr Eis. Damit verbunden war eine eustatische Absenkung des Meeresspiegels um m. Die Meerenge von Gibraltar fiel trocken;

6 24 Zur (Klima-)Geschichte der Wüsten der Zufluss aus dem Atlantik wurde unterbrochen. Das Mittelmeer trocknete (mehrfach) aus und bildete eine weiträumige Wüste, in deren Becken sich riesige Salzpfannen bildeten, in denen ca. 6 % des im Weltmeer gelösten Salzes eingedampft und ausgefällt wurden. Es entstanden mächtige Salzlagerstätten (Hsü 1972). Rhône und Nil mündeten als endorhëische (binnenländische) Flüsse über große Katarakte in das mediterrane Wüstenbecken und verdunsteten. Ob die glazial-eustatische Meeresspiegelabsenkung alleine für die sen Vorgang verantwortlich ist, oder ob auch tektonische Hebungen an der Gibraltar-Schwelle mitgewirkt haben, ist offen. Erdgeschichtlich wird diese dramatische Entwicklung als Messinian Event bezeichnet. Dessen Begleiterscheinungen haben möglicherweise die globale Klimaentwicklung in Richtung Abkühlung und Wüstenbildung weiter vorangetrieben: Da der geringere Salzgehalt das Meerwasser schneller gefrieren lässt, wird vermutet, dass dadurch der Eisaufbau im Nordpolargebiet unterstützt wurde und die arktischen Kältewüsten entstanden. Mit der kälteren Atmosphäre sinkt ihr Wassergehalt die Niederschläge neh men generell ab. Ozeanität und Kontinentalität akzentuieren sich. Kalte Auftriebswässer aus der Antarktis verursachen eine Aridisierung südwest-afrikanischer und süd-amerikanischer Küstenabschnitte. Es entstehen mit der Namib und der Atacama die ersten extremen Wüsten an den westlichen Kontinenträndern von SW- Afrika und S-Amerika; das belegen zahlreiche Untersuchungen (vgl. Eitel 1994; Kap. 12, 13). Auf den Festländern steigert sich die Trockenheit und weitet sich aus. Man kann davon ausgehen, dass durch die allmähliche globale Veränderung der klimatischen Zirkulationsmuster, insbesondere durch die zunehmende atmosphärische Kühle und Trockenheit, ein breiteres Spektrum an Vegetationsformationen entstand: Die an Humidität gebundenen Wälder mussten regional offenen Landschaften weichen: Es entwickelten sich in der Folge tropische Grasländer (Savannen), Halbwüsten und Wüsten, in den Außertropen die Steppen und andere Trockengebietsformen. Diese Entwicklung vollzog sich vor allem ab dem Mittleren Miozän (Tab. 2): Vor etwa 16 Mio. Jahren wuchs in der Ost-Antarktis ein bis heute persistentes Inlandeis auf; der Aufbau der marinen Psychrosphäre dürfte damals abgeschlossen gewesen sein. Spätestens seit dem Miozän beeinflussen die zugehörigen kalten Auftriebswässer (Benguela-Strom) die südwestafrikanische Küste und verursachen deren extreme Trockenheit. Die Aridisierung des südlichen Afrika lässt in der Folge auf der Basis des tertiären Tsondab-Sandsteins (Proto-Namib) den Namib-Erg entstehen. Verbunden mit den kalten antarktischen Meeresströ mun-