Über das Interesse an der Entwicklung der Gletscher in der Vergangenheit kam Kurt Nicolussi in den 80er Jahren zu seinem heutigen Fachgebiet, der Dendrochronologie. Mittlerweile ist der Geograph Leiter der Arbeitsgruppe für Alpine Dendrochronologie. „In der Dendrochronologie beschäftigen wir uns mit der Analyse von Hölzern und versuchen als ersten Schritt deren Alter zu datieren“, beschreibt Kurt Nicolussi seine Forschungsarbeit. Die Dendrochronologie geht wesentlich auf den amerikanischen Wissenschaftler Andrew Ellicott Douglass zurück, der Anfang des 20. Jahrhunderts Jahrringabfolgen von verschiedenen Hölzern in eine jahrgenaue Übereinstimmung gebracht hat. Gelungen ist das über die Variabilität der Baumzuwächse, der Jahrringe. „Jahrringe gleichen nie denen aus den Vorjahren. Diese Variabilität können wir untersuchen, was wiederum das Erstellen von charakteristischen Abfolgen, sogenannten Jahrringkurven, ermöglicht“, sagt der Geograph. „Ausgehend von einem lebenden Baum weiß man in welchem Kalenderjahr der erste Jahrring unter der Rinde gebildet wurde, der nächste im Jahr zuvor und so weiter. So ist es möglich, mit lebenden Bäumen einen Jahrringkalender zu erstellen. Anschließend synchronisiert man älteres Holzmaterial dazu. So wird sukzessive ein absoluter, immer weiter in die Vergangenheit reichender Jahrringkalender erstellt, der es erlaubt, alte Hölzer jahrgenau zu datieren“, beschreibt Kurt Nicolussi die Vorgangsweise. Die Arbeitsgruppe konnte mittlerweile einen Datensatz erarbeiten, der für die letzten 10.000 Jahre durchgängig ist. „Als ich meine Forschung in den 80er Jahren begonnen habe, hätte ich nie gedacht, dass man einmal so weit zurückdatieren kann“, freut sich Kurt Nicolussi über den Fortschritt der Dendrochronologie in den Alpen.
Klimaarchiv
Neben der Datierung erlaubt die Dendrochronologie auch, Rückschlüsse auf das Klima zu ziehen. Stellt man unterschiedliche Jahrringabfolgen gegenüber, zeigen sich unter gewissen Voraussetzungen ähnliche Schwankungen im Zuwachs bei den einzelnen Jahrringabfolgen. „Bei einem Abgleich stoßen wir allerdings auch auf Grenzen, weil der Standort der Bäume für das in den Jahrringen enthaltene Klimasignal entscheidend ist“, sagt Nicolussi. Ein gutes Beispiel dafür ist der sehr heiße und trockene Sommer 2003: Bäume in den Tieflagen haben sehr schmale Jahrringe gebildet, da ihnen die Feuchtigkeit für das Wachstum gefehlt hat. Bäume in den Hochlagen hatten hingegen einen sehr guten Zuwachs. „Jahrringe zeigen das regionale Klimasignal, es gibt jedoch auch Ereignisse, die sich überregional, ja global auf das Baumwachstum auswirken können. Werden bei sehr großen Vulkanausbrüchen Asche und Schwefeldioxid in der Stratosphäre geschleudert, führt das zu einer globalen Abkühlung des Klimas, was sich wiederum in zeitgleichen, abrupten Einbrüchen des Jahrringwachstums auf verschiedenen Kontinenten auswirken kann“, erklärt Kurt Nicolussi.
Methoden
Holz ist ein sehr robustes Material, das etwa zur Hälfte aus Kohlenstoff besteht und sich unter Luftabschluss kaum zersetzt. So kommt das Holz für den langen alpinen Jahrringkalender einerseits aus Gletschervorfeldern aber auch aus Mooren oder Seen. Durch eine weitere Eigenschaft von Holz konnte und kann die Dendrochronologie auch zur Weiterentwicklung der Radiokarbonmethode beitragen, die beispielsweise in der Archäologie oder der Geologie zur Altersbestimmung unterschiedlicher organischer Materialien zum Einsatz kommt. In den einzelnen Jahrringen ist auch das instabile Kohlenstoffisotop 14C enthalten, das zur Wachstumszeit dem 14C-Gehalt der Atmosphäre entspricht. Über Messungen der heutigen 14C-Isotope in den Jahrringen alter Hölzer und unter Berücksichtigung der Halbwertszeit von 5730 Jahren können die Radiokarbonmesswerte auf Basis der jahrgenau datierten Holzproben in Kalenderalter umgerechnet werden. Neben 14C enthält Holz auch stabile Isotope wie 13C, 18O oder Deuterium, die sich nicht durch das Abgeben von radioaktiver Strahlung zersetzen und ebenfalls Rückschlüsse auf das Klima zulassen. Aktuell arbeiten Nicolussi und sein Team im Rahmen eines vom FWF und vom SNF geförderten Projektes mit Schweizer Kolleginnen und Kollegen an Messungen dieser stabilen Isotope in Jahrringen für die letzten 9000 Jahre.
Vergangenes
Die Arbeitsgruppe Alpine Dendrochronologie arbeitet viel mit Kolleginnen und Kollegen aus der Schweiz zusammen. Aufgrund der dort höhergelegenen und größeren Nährgebiete mancher Gletscher reichten deren längere Gletscherzungen bei Vorstößen eher in Wald hinein. Dadurch ist hier die Anzahl an Funden von Hölzern an aktuellen Gletscherenden größer. In Österreich gab es bisher nur an zwei Gletschern, der Pasterze am Fuße des Großglockners und am Gepatschferner in den Ötztaler Alpen, größere Entdeckungen. In den letzten drei Jahrzehnten sind durch die Gletscherschmelze viele Hölzer freigegeben worden. „Diese Funde belegen lange frühere Rückzugsphasen, aber die Gletscher heute hinken dem aktuellen Klima hinterher und müssen erst weiter zurückschmelzen, um wieder in ein Gleichgewicht zu kommen. Deshalb erleben wir heute, dass manche Gletscherenden zusammenbrechen, weil aus den Nährgebieten immer weniger Eis nachkommt“, sagt Nicolussi zur aktuellen Entwicklung der Gletscher. Archäologische Relikte, die durch das Abschmelzen des Eises zum Vorschein treten, geben Aufschluss über die Gletscherentwicklung in der Vergangenheit und einen Einblick in die Begehung des Hochgebirges Alpen durch den Menschen. „Vor ein paar Jahren haben Touristen auf ca. 3000 m Höhe zwischen Matschertal und dem Schnalstal eine Art Holzschindeln aus der Bronzezeit an einem zurückschmelzenden Eisfeld gefunden“, berichtet Nicolussi. Nicht selten sind es Touristen, die solche Funde machen. „Dadurch, dass das Holz durch Schnee und Eis konserviert wird, kann man meist nicht sofort sagen, ob ein Holz nun 100 oder 3.000 Jahre alt ist, hier ist dann wieder die Dendrochronologie gefragt“, so Nicolussi weiter.