Niederschlagsverstärkte Meerespegelsteuerung der Silikatverwitterung in der Indo-Pazifischen Konvergenzzone während quartärer Vergletscherungen

Warum alte tropische Regenfälle heute wichtig sind

Die indo-pazifische Region rund um Südostasien wird manchmal als die „Wärmemaschine“ der Erde bezeichnet, weil ihre warmen Ozeane und kräftigen Regenfälle die Wettergeschehnisse weltweit antreiben. Diese Studie blickt 700.000 Jahre zurück, um eine aktuelle Frage zu beantworten: Wie beeinflussten im Wandel begriffener Meeresspiegel und Monsunregen in dieser Region die Menge von Kohlendioxid (CO2) in der Atmosphäre? Indem die Autorinnen und Autoren untersuchten, wie Gesteine in der Vergangenheit zerfielen und mit CO2 reagierten, decken sie eine verborgene natürliche Bremse des Klimawandels auf, die uns helfen kann, das Tempo künftiger Erwärmung besser zu verstehen.

Gesteinsverwitterung als langsamer Klimhebel

Wenn Regenwasser über Land und durch Böden fließt, löst es langsam bestimmte Mineralien in Gesteinen, insbesondere Silikatminerale. Bei diesem chemischen Verwitterungsprozess wird CO2 aus der Luft in gelöste Substanzen umgewandelt, die Flüsse ins Meer transportieren, wo sie schließlich als karbonatische Sedimente am Meeresboden abgelagert werden können. Das wirkt als langfristige CO2-Senke und funktioniert über Zehntausende von Jahren. Die Indo-Pazifische Konvergenzzone (IPCZ) – ein Gürtel intensiver Niederschläge und warmer Temperaturen, der sich vom Südchinesischen Meer bis in den westlichen Pazifik erstreckt – ist besonders wichtig, da ihre lockeren Sedimente und silikatreichen Gesteine sie zu einer der aktivsten Regionen der Erde für diese CO2-verbrauchende Verwitterung machen.

Meeresspiegeländerung legt eine verborgene Landschaft frei

Während Eiszeiten banden riesige Eisschilde Wasser, wodurch der globale Meeresspiegel um mehr als 100 Meter sank. Rund um Südostasien legte dieser Abfall weite Kontinentalschelfe frei – flache, seichte Meeresböden, die zu neuen Landflächen wurden. Mit dem globalen geochemischen Modell GEOCLIM simulierten die Forschenden, wie sich diese zusätzliche Landfläche in den letzten 120.000 Jahren auf die chemische Verwitterung in der IPCZ auswirkte, und erweiterten die Ergebnisse mithilfe statistischer Werkzeuge bis 700.000 Jahre zurück. Sie fanden heraus, dass das bloße Freilegen dieser Schelfe während glazialer Perioden den Silikatverwitterungsfluss um etwa ein Drittel im Vergleich zu wärmeren, höher liegenden Meeresspiegelzeiten erhöhte. Diese zusätzliche Verwitterung allein reichte aus, um die in etwa äquivalenten rund 9 Teile pro Million Volumen (ppmv) CO2 aus der Atmosphäre zu entfernen.

Wenn extreme Regenfälle die Verwitterung verstärken

Der Meeresspiegel war nicht der einzige Faktor. Das Team untersuchte auch, wie Niederschlagsvariationen, hervorgerufen durch Verschiebungen in der Erdumlaufbahn und Monsunsystemen, die Verwitterung veränderten. Sie kombinierten Klimasimulationen, Meeresspiegelaufzeichnungen, Temperaturrekonstruktionen und ein verwitterungsempfindliches Sedimentprofil von einer Meeresbohrstelle mit mehreren Machine-Learning- und Deep-Learning-Modellen. Ein Random-Forest-Modell zusammen mit einem maßgeschneiderten neuronalen Netzwerk erwiesen sich als besonders gut darin, die komplexen Verknüpfungen zwischen Temperatur, CO2, Meeresspiegel und Verwitterung über die Zeit zu erfassen. Durch die Bildung eines gewichteten Mittels aller Modelle rekonstruierten sie, wie der Verwitterungsfluss der IPCZ während zahlreicher glazial–interglazialer Zyklen stieg und fiel.

Niederschlagsschwankungen verstärken die CO2-Senke

Auf den längsten, etwa 100.000-jährigen Zyklen zeigten die Ergebnisse eine enge Verbindung: Niedrigerer Meeresspiegel ging einher mit stärkerer chemischer Verwitterung. Doch auf kürzeren, präzessionsbedingten Zeitskalen von etwa 20.000 Jahren erwies sich der Niederschlag als wichtiger Verstärker. Während einiger glazialer Perioden, besonders vor etwa 58.000 Jahren, scheinen die tropischen Regenfälle in der IPCZ ungewöhnlich intensiv geworden zu sein. Diese Starkniederschlagsphasen, zusammenfallend mit bereits freigelegten Kontinentalschelfen, konnten die Verwitterungsflüsse um mehr als die Hälfte steigern – und in einigen lokalisierten Fällen sogar mehr als verdoppeln. Die Autorinnen und Autoren schätzen, dass diese Kombination aus niedrigem Meeresspiegel und starken Regenfällen die CO2-Entnahme auf etwa 9,2–13,7 ppmv erhöhte, ein beträchtlicher Anteil der rund 80 ppmv CO2-Differenz zwischen Eiszeiten und Warmzeiten.

Was das für das Verständnis des Klimawandels bedeutet

Für Nicht-Fachleute mögen die hier gefundenen CO2-Änderungen klein klingen, doch über Hunderttausende von Jahren stellen sie ein wichtiges Puzzleteil des Klimas dar. Die Studie zeigt, dass die tropischen Schelfe des Indo-Pazifik während Eiszeiten als leistungsfähiger, regengetriebener „Filter“ atmosphärischen CO2 wirkten und so halfen, den Planeten kühler zu halten. Sie hebt außerdem hervor, wie verschiedene Teile des Erdsystems – Meeresspiegel, Niederschlag, Gesteinsart und Landschaftsform – zusammenwirken, um das Klima auf langen Zeitskalen zu regulieren. Während dieses natürliche Verwitterungsfeedback weitaus zu langsam ist, um den heutigen raschen, vom Menschen verursachten Emissionsanstieg auszugleichen, hilft das Verständnis seiner Stärke und Dynamik Wissenschaftlern, realistischere Modelle für die Zukunft zu bauen und besser zu interpretieren, wie die Erde auf vergangene Störungen reagiert hat.

Zitation: Yang, Y., Xu, Z., Zhao, D. et al. Rainfall amplified sea-level control on silicate weathering in the Indo-Pacific Convergence Zone during Quaternary glacials. Commun Earth Environ 7, 195 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03219-2

Schlüsselwörter: Silikatverwitterung, Indo-Pazifische Konvergenzzone, glaziale Zyklen, Meeresspiegeländerung, CO2-Senke