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Wie Klima Geschichte macht Feuchte Sommer im Mittelalter

Mit Bäumen kann man tief in die Vergangenheit blicken, und zwar mithilfe der Analyse der Jahresringe. Und an der Qualität der Jahresringe kann man auch das dazugehörige Klima ablesen. Das machen Klimaforscher in einem groß angelegten Projekt. Professor Ulf Büntgen von der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft gehört zu dem Forscherteam und zeigt, wie sich das Klima im Verlauf der Geschichte verändert hat.

Klima und Geschichte

Der Jahrringforscher Ulf Buentgen entnimmt mit einem Spezialbohrer eine Holzprobe aus einem historischen Gebäude

Durch die Analyse der Jahresringe alter Bäume ist es möglich, das Klima der letzten 1.000 Jahre beinahe lückenlos für Deutschland und andere Regionen Europas zu dokumentieren. Die Datensätze zeigen zum Beispiel, dass die Sommer im Mittelalter relativ warm und feucht waren und so die Pestepidemie beschleunigten; in der deutschen Romantik Ende des 18. Jahrhunderts gab es hingegen eine kleine Eiszeit, die sich vor allem negativ auf die landwirtschaftliche Produktion ausgewirkt hat. In dem Forschungsprojekt werden nicht nur lebendige Bäume analysiert, sondern auch Holz, das etwa in mittelalterlichen Gebäuden verbaut wurde.

Bäume erzählen eine Geschichte

Das Alter eines Baumes erkennt man an den Jahresringen. Ein 1.000 Jahre alter Baum hat 1.000 Ringe. In jedem Jahr bekommt ein Baum – vorausgesetzt er befindet sich außerhalb der Tropen in einem Gebiet, in der Jahreszeitenklima herrscht – einen Zuwachsring, also einen Jahresring. Dieser besteht aus einem Frühholz- und einem Spätholzteil. Am Anfang der Vegetation, je nach Standort zwischen April und Juni, fängt ein Baum an, Holz zu produzieren. Das ist das Frühholz. Es besteht aus großen Zellen mit dünnen Zellwänden, die für den Nährstoff- und Wassertransport verantwortlich sind. In der späteren Vegetationsperiode formt der Baum das Spätholz, das besteht wiederum aus kleinen Zellen mit ganz dicken Zellwänden.

Skelett im Brett

Jahresringe eines toten Baumes

Jahresringe eines toten Baumes

Man erkennt diese Abfolge zum Beispiel an den Hell-dunkel-hell-Abfolgen einer Holztür. Und beide Holzarten zusammen bilden den Jahresring. Das Frühholz ist für den Nährstoff- und Wassertransport, das Spätholz wirkt wie ein Skelett, das hält den Baum und gibt ihm Stabilität. Wenn wir heute in den Wald gehen und einen Baum fällen, wissen wir, der letzte Ring war 2013. Von dort aus könnten wir zurückzählen und kommen so jahrgenau in die Vergangenheit.

Jahresringe genauer als Bohrungen im Eis oder im Meer

Wir wissen mit dieser Methode, wie alt der Baum ist, wir können jeden Jahr-Ring einem Kalenderjahr zuordnen. Und das ist das Besondere an unserem Klimaarchiv oder Umweltarchiv: Es ist aufs Jahr genau. Das ist der Unterschied zu Eisbohrkernen oder zu Seesedimenten. Wir können sagen, im Jahr 1816 haben wir einen schmalen Jahr-Ring. Im nächsten Schritt müssen wir ein Modell konstruieren, das die Jahresring-Breiten, die wir gemessen haben, und die instrumentell aufgezeichnete Klimawerte wie Niederschlag, Temperatur usw. zusammenbringt. So kommen wir schließlich zu einem Transfermodell und können dann sagen: breiterer Jahresring gleich kühler Sommer oder dünner Jahresring gleich trockenere Wachstumsbedingungen. Die Quantität der Jahresringe sagt uns so etwas über das dazugehörige Klima.

Der Standort entscheidet

Um ein "sauberes" Klimasignal zu bekommen, müssen wir in Regionen gehen, in denen nur ein Klimafaktor das Baumwachstum steuert. Das heißt, wir gehen an die obere Waldgrenze im Hochgebirge, in die Alpen, die Pyrenäen oder an die nördliche Waldgrenze nach Skandinavien oder Sibirien. Dort ist die Vegetationsperiode, also der Zeitraum, in dem das Baumwachstum stattfindet, sehr kurz: zwei, drei Monate im Sommer. Es ist immer genügend Wasser da, durch Niederschlag, durch Schneeschmelze, durch Gletscher. Also ist der limitierende Faktor für das Ringwachstum dann wirklich nur die Sommertemperatur.

Bäume als Zeitzeugen

Subfossile Eiche aus dem 6. Jahrhundert

Subfossile Eiche aus dem 6. Jahrhundert

Die ältesten Bäume, die von uns bearbeitet wurden, sind Atlas-Zedern aus Marokko, sie sind knapp 2.000 Jahre alt. Die ältesten Bäume in Mitteleuropa finden sich in den Alpen: Lärchen (Larix decidua) oder Kiefern (Pinus cembra), die können bis zu 1.000 Jahre alt werden. In bezug auf Zentraleuropa und auf die Baumart Eiche können wir im Moment mit der Metode gute 2.000 Jahre zurückblicken: Wie waren denn die Wachstumsbedingungen für die Eichen in den Monaten März, April, Mai, Juni im jahr 1500 ? Wir können etwas darüber aussagen, ob es eher feucht oder trocken war.

Auch totes Holz hat etwas zu erzählen

Historischer Dachstuhl aus dem 12. Jahrhundert

Historischer Dachstuhl aus dem 12. Jahrhundert

Um aber noch tiefer in die Vergangenheit blicken zu können, ist lebendes Material nur bedingt geeignet. Und deshalb analysieren die Forscher auch verbautes Material. Das Holz, das in mittel- und südeuropäischen Städten verbaut wurde, hilft uns, unsere Datensätze – wir nennen das Chronologien – bis ins Mittelalter zu verlängern. Übrigens: je mehr datensätze wir haben, desto sicherer werden unsere Aussagen, deshalb ist unser Projekt auf Dauer gestellt, es ist ein work in progress.


Klima beeinflusst die Kultur

Klimaschwankungen haben einen Einfluss auf bestimmte gesellschaftliche Entwicklungen. Es ist durchaus legitim, klima- und kulturgeschichtliche Ereignisse zu vergleichen. Ich finde, das liegt sogar sehr nahe.
Unsere Daten zeigen, dass wir eine Phase, wir nennen sie das mittelalterliche Klimaoptimum oder die mittelalterliche Warmphase, ungefähr von 950 n. Chr. bis etwa die Mitte des 13. Jahrhunderts mit tendenziell wärmeren Temperaturen hatten als im Durchschnitt; Temperaturen vielleicht wie wir sie Mitte des letzten Jahrhunderts hatten. Das heißt aber nicht, dass dieser ganze Zeitraum im hohen Mittelalter konstant warm oder wärmer war. Auch da gab es viele Phasen mit Kälteeinbrüchen.


Die kleine Eiszeit ist vorbei

Baumstämme und -stumpf unter Schneedecke

Die kleine Eiszeit ist vorbei

Ab Mitte des 13. Jahrhunderts, also um 1250/1350 wurde es kühler, und das hielt an bis zu Beginn des 20. Jahrhunderts. Das ist eine sehr lange Zeit, die wir die kleine Eiszeit nennen. Dieser Begriff ist unter Klimatologen gängig. Es ist aber schwierig zu sagen, wie homogen diese Phase von mehreren Jahrhunderten tatsächlich war. Sie war nicht konstant so kalt, sondern das ist eher eine Phase, die sich durch mehrere Kälteeinbrüche auszeichnet, zwischen denen es dann auch wieder warm war.


Der Schwarze Tod liebt es feucht

Arnold Böcklin, Die Pest (1898)

Die Pest

Im 14. Jahrhundert, genauer um 1350 – da gab es die Pest-Welle in Mitteleuropa – da rekonstruieren wir auf einmal sehr feuchte, niederschlagsreiche Jahrzehnte, die folgen auf eine Temperaturabkühlung. Wenn wir in unabhängigen Arbeiten und Studien dieses Muster wiederfinden, dann zeigt uns das, dasss wir mit unseren Analysen richtig liegen, das ist dann eine schöne Bestätigung. man kann übrigens sagen, dass genau dieses Klima mit zu der verbreitung der Pest beigetragen hat.

Klima ist komplex

Unser Projekt zeigt: Wir müssen akzeptieren, dass das Klima ein sehr dynamisches System ist, was extrem komplex und nicht durch nur einen Steuerungsfaktor in Bewegung ist. Das bedeutet: Es gab und gibt immer große Klimaschwankungen, es gibt von Jahr zu Jahr Unterschiede und manchmal auch von Jahrzehnt zu Jahrzehnt. In den 70er-Jahren des letzten Jahrhunderts war es in Deutschland vielleicht etwas kühler, jetzt wird es etwas wärmer.

Jahrtausendsommer 2003

Jahrtausendsommer 2003

Wenn wir uns Temperatur und Niederschlag der letzten 1.000 bis 2.000 Jahre angucken, dann zeigen unsere Daten, dass das 20. Jahrhundert nicht herausragend ist. Aber wenn man den Hitzesommer 2003 nimmt, dann wird es außergewöhnlich, 2003 war wahrscheinlich der wärmste Sommer der letzten 1.000, wenn nicht sogar 2.000 Jahre. Das ist aber ein einziger Sommer und das heißt nicht, die letzten 100 Jahre waren warme kontinuierlich Sommer. Allerdings ist es seit den 80er-Jahren des letzten Jahrhunderts bis ins erste Jahrzehnt dieses Jahrhunderts sehr stark wärmer geworden, seither stagnieren die Temperaturanstiege jedoch wieder. Sie sehen, wie komplex das Klima ist, wie schwer es ist zu sagen, das 20. Jahrhundert zeigt einen deutlichen Temperaturanstieg.

Mensch beeinflusst Klima

Ackerbau-Gallerie

Der Mensch greift schon seit Jahrtausenden in die Natur ein

Wer und was ist für die Klimaschwankungen verantwortlich? Für die letzten 1.000 Jahre wissen wir, es sind Sonnenaktivität, große Vulkanausbrüche und interne Variabilität im Klimasystem selbst. Das sind die drei großen Einflussfaktoren, die bei mehrhundertjährigen bis tausendjährigen Zeitskalen eine Rolle spielen. Ab Mitte des 19. Jahrhunderts, etwa seit Beginn der Industrialisierung, kommt der Faktor Mensch dazu. Wir können und dürfen ihn als Faktor nicht ignorieren. Übrigens hat der Mensch nicht erst seit der Industrialisierung in das Klima eingegriffen. Das hat er schon früher getan, zum Beispiel durch massive Rodung. Natürliche Wälder kennen wir in Europa gar nicht mehr. Wir haben massive Rodungsphasen im Mittelalter. Alles, was wir heute als natürliche Räume ansehen, ist durch den Menschen beeinflusst. Und das geht zurück bis in die letzten 7- bis 7 1/2-Tausend Jahre, also bis in die Phase der frühen Neolithisierung.

Nicht alles verstehen

Wir haben mittlerweile eine solide Datenbasis, die noch lange nicht gut genug ist, viele Wissenschaftler arbeiten daran, um sie weiter zu verbessern. Eine Disziplin dabei ist die Paläoklimatologie, der Teil der Wissenschaft, der versucht, aktuelle Klimabedingungen in einen möglichst langen Kontext zu stellen und folgende Fragen zu beantworten: Welche natürlichen Klimaschwankungen gibt es? Wie stehen die den heute anthropogen mit verursachten Klimaschwankungen gegenüber – in ihrer Geschwindigkeit, in ihrem Ausmaß? Wir werden wahrscheinlich nie an den Punkt kommen, wo wir sagen, wir haben alles verstanden. Wir merken oft, je mehr Daten wir bekommen, je besser wir das System verstehen, desto mehr Fragen haben wir. Durch die Analyse der Jahresringe alter Bäume ist es möglich, das Klima der letzten 1.000 Jahre beinahe lückenlos für Deutschland und andere Regionen Europas zu dokumentieren.

felsenfest

Mensch und Klima im Wechselspiel

Die Daten zeigen zum Beispiel, dass die Sommer im Mittelalter sehr feucht waren und so die Pestepidemie beschleunigten; in der deutschen Romantik Ende des 18. Jahrhunderts gab es hingegen eine kleine Eiszeit, die sich negativ auf die landwirtschaftliche Produktion ausgewirkt hat. Dabei werden nicht nur lebendige Bäume analysiert, sondern auch Holz, das etwa in mittelalterlichen Gebäuden oder Schiffen verbaut wurde.

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