Ziel dieses Antrags ist es, das Potenzial von Speläothemen für die Rekonstruktion von (kurzlebigen) Phasen und Ereignissen extremen Klimas, wie besonders niedrigen Temperaturen, extreme, Niederschlagsmengen oder hohen Windgeschwindigkeiten, zu ermitteln. Solche Extremereignisse treten selten auf, verursachen aber oft große Schäden mit schwerwiegenden Folgen für Bevölkerung und Ökosysteme der betroffenen Region. Ein besseres Verständnis der Ursachen und Randbedingungen von Extremereignissen ermöglicht eine bessere Prognose ihres Auftretens in der Zukunft, was wesentlich ist für das Treffen entsprechender Vorkehrungen.Speläotheme bieten präzise datierte Multi-Proxy-Zeitreihen mit nahezu jährlicher Auflösung und haben somit ein großes Potenzial als Archiv von Extremereignissen. Allerdings werden die in Speläothemen gespeicherten Proxy-Signale im Aquifer über der Höhle in einem gewissen Umfang geglättet, weshalb die Sensitivität der jeweiligen Höhlensysteme und Proxys für die Rekonstruktion vergangener Extremereignisse bestimmt werden muss. Der Schwerpunkt dieses Antrags liegt auf dem 8.2 ka Event und den letzten 2000 Jahren. Das 8.2 ka Event war die extremste Klimaanomalie des Holozäns und spiegelt die Auswirkungen eines enormen Süßwassereintrags in den Nordatlantik während eines Interglazials wider. In den letzten 2000 Jahren wurden mehrere hundertjährige Klimaschwankungen identifiziert (z.B. die Mittelalterliche Warmzeit und die Kleine Eiszeit). Zusätzlich konnten andere, kurzlebige Klimaanomalien festgestellt werden, wie z.B. das historische Magdalenenhochwasser im Juli 1342 AD oder Hitze und Trockenheit in Europa von 1540 AD. Manche Ereignisse wurden durch Vulkanausbrüche ausgelöst (z.B. das Jahr ohne Sommer 1816 AD durch die Tambora Eruption 1815 AD).Mehrere Speläotheme, die während des 8.2 ka Event und der letzten 2000 Jahre wuchsen, aus drei Höhlen in Deutschland stehen zur Verfügung. Für alle drei Höhlen wurden langfristige Monitoring-Programme eingerichtet, was eine Voraussetzung ist, um die Prozesse in den Höhlen zu verstehen und die Proxy-Signale der Speläotheme zu interpretieren. Wir werden stabile Isotope und Spurenelemente in den entsprechenden Abschnitten der Stalagmiten mit sehr hoher Auflösung (jährlich) analysieren, und die Proben mittels MC-ICPMS 230Th/U-Datierung präzise datieren. Die Identifizierung der am besten geeigneten Proxys für die Rekonstruktion der Extremereignisse wird unter Verwendung eines quantitativen Modells basierend auf meteorologischen und Monitoring-Daten durchgeführt. Die Kombination aus präzise datierten, hochaufgelösten Multi-Proxy-Records und einem quantitativen Modell stellt eine solide Basis dar, um (i) geeignete Proxys für die Rekonstruktion der Extremereignisse zu identifizieren und (ii) bestimmte Ereignisse in verschiedenen Speläothemen zu vergleichen. Dies ermöglicht die Bestimmung von Zeitpunkt, Dauer und Struktur der Ereignisse.
Rekristallisation des geogenen Kalks mit dem CO2 aus der Atmung von Wurzel und Mikroorganismen führt zur Bildung pedogener Karbonate, die einer der wichtigsten Schlüssel zur Bestimmung des Alters der Bodenbildung (Radiokarbondatierung) und der Rekonstruktion der Paläou-welt (d13C, d18O) unter semiariden und ariden Klimatenbedingungen sind. Deswegen war ein erhöhtes Interesse für pedogene Karbonate seitens der Geowissenschaften in den vergangenen zwei Jahrzehnten zu verzeichnen. Bis jetzt ist die Geschwindigkeit der Bildung pedogener Karbonate völlig unbekannt, obwohl davon die Präzision der Altersbestimmung und der Paläoumweltrekonstruktionen wesentlich abhängt. In diesem Vorhaben wird die Geschwindigkeit der Bildung der pedogenen Karbonate durch den Isotopenaustausch bei der Rekristallisation des geogenen Kalks mit dem 14CO2 aus der Rhizosphärenatmung der in der 14CO2-Atmosphäre markierten Pflanzen bestimmt. Mit dieser sehr sensitiven und bereits erprobten Methode wird der Einfluss der Pflanzenarten, Dauer des Pflanzenwachstums, Temperatur, Feuchte, CaCO3-Gehalte und CaCO3-Verlagerung auf die CaCO3-Rekristallisationsrate bestimmt. Aus den experimentell ermittelten Abhängigkeiten der Rekristallisation von den Umweltvariablen wird ein Modell zur Bildung der pedogenen Karbonate erstellt und anhand der Radiokarbondatierung der unter verschiedenen Bedingungen entnommen pedogenen Karbonate geprüft. Das Forschungsvorhaben ermöglicht erstmalig die Präzision der Bestimmung des Alters der Bodenbildung und der Rekonstruktion der Paläoumwelt anhand der pedogenen Karbonate experimentell zu quantifizieren.
Die Bearbeitung erfolgt unter Nutzung der Ergebnisse des BMBF-Projektes SASO II und in Fortsetzung des DFG-Projektes VPSS I. Im Rahmen dieser Projekte wurden mit einem gezielten Reprocessing industrieseismischer Felddaten gravierende Qualitätsverbesserungen erreicht und durch eine detaillierte digitale Interpretation in grundsätzlich neue geologische Aussagen umgesetzt. Mit dem Projekt VPSS I wurde in einem 5 km schmalen Streifen die zwischen dem landseismischen DEKORP- Hauptprofil BASIN 9601 und dessen seewärtiger Fortsetzung PQ 2-004 klaffende Lücke bis in den Tiefenbereich der Grundgebirgsoberfläche vorerst nur zweidimensional geschlossen. Hauptaufgabe des Forschungsvorhabens VPSS II ist es, diese Lücke zu schließen. Das wird durch eine digitale geologische Interpretation von 1000 km zu reprozessierender CDP-seismischer Felddaten des Industrieprofilnetzes (ca. 3 km/km2) erreicht und gleichzeitig die geologisch-geophysikalische Datenbasis ergänzt. Dadurch wird eine integrierte dreidimensionale geologische Modellierung des oberpermisch-mesozoischen Strukturbaus (Vorpommern-Störungsystem) und der TRANSEUROPEAN FAULT bis in den Tiefenbereich der Grundgebirgsoberfläche gestützt. Die Bearbeitung erfolgt in ständiger enger Abstimmung mit der DEKORP-Arbeitsgruppe am GFZ Potsdam.
Mit detaillierten sedimentologischen und geochemischen Analysen sollen die kleinskaligen Klimaänderungen und ihre Auswirkung auf Sedimentexport analysiert werden. Neben Gezeiten und Hurricanes erzeugen die Passage von Kaltwasserfronten einen wichtigen Transportmechanismus für die Verfrachtung von Karbonatschlämmen von einer flachen Karbonatplattform in tiefere Hangbereiche. Die Anwendung von Magnesium-Thermometrie für die Berechnung von Paläo-Oberflächentemperaturen wird die klimatischen Rahmenbedingungen gut charakterisieren können. Das hier beantragte Vorhaben konzentriert sich auf die Auswertung von Sedimentmaterial, das im Rahmen der fünften Expedition des internationalen IMAGES Projektes im Juni in der Nähe der Großen Bahama Bank gewonnen wurde. Feinskalige sedimentologische und geochemische Profile sollen für das Holozän entlang eines 38 m langen Sedimentkernes erstellt werden. Damit sollen kurzfristige Variabilitäten in der Karbonatproduktion der Großen Bahama Bank in Bezug zu hochfrequenten Klimaänderungen gesetzt werden.
Klimaänderungen sind als natürliche Phänomene in allen Epochen der Erdgeschichte zu finden. Neben diesen natürlichen Variationen stehen heute zunehmend die anthropogen Änderungen im Fokus der Aufmerksamkeit. Dabei kommt dem Anstieg des Meeresspiegels in der Öffentlichkeit eine herausragende Bedeutung zu, da die gesellschaftlichen und ökonomischen Konsequenzen bereits allgemein sichtbar und spürbar sind. Viele Megastädte der Welt liegen in Küstenregionen und nehmen insgesamt fast ein Drittel der Weltbevölkerung auf. Die durch den Meeresspiegelanstieg verursachte Bedrohung wird zudem durch eine natürliche oder anthropogen verursachte Subsidenz in vielen Fällen noch vergrößert. Somit ist eine umfassende und genaue Bestimmung von Meeresspiegelanstieg und die Bestimmung von Subsidenzraten die Voraussetzung für eine sinnvolle Küstenplanung, Landnutzung und den Erhalt der ökonomischen und ökologischen Lebensgrundlagen. Seit 1991 wird der Meeresspiegel durch Radaraltimeter kontinuierlich und hochgenau erfasst. Ungeachtet dieser langen Zeitspanne fällt es heute immer noch schwer, konsistente Beschreibungen des globalen Meeresspiegels zu liefern. Das Projekt wird die Ursachen in einer fokussierten Region (Südostasien) untersuchen und Lösungsstrategien erarbeiten. Meeresspiegeländerungen werden mittelfristig durch saisonale und jährliche Variationen beeinflusst. Diese Prozesse überlagern die globale Änderung des Meeresspiegels als Rauschen und erschweren somit die Bestimmung von Langzeittrends. Gezeitenpegel, die teilweise seit über 100 Jahren Messungen liefern, sind ein probates Mittel, langfristige Änderungen zu untersuchen und Extremereignisse zu detektieren. GNSS-Sensoren an oder der Nähe von Pegeln erlauben die Ableitung geozentrische Meeresspiegeländerungen und die Trennung von Landdriften (GIA, Subsidenz). Die genaue Bestimmung des Zustandes des Meeresspiegels, die Analyse von GNSS-korrigierten Pegelmessungen und die Erfassung der Subsidenz in Megastädten sind zentrale Forschungsgegenstände und unentbehrlich für die vorausschauende Planung und Entwicklung von Küstensiedlungen. In dem Projekt planen wir (1) die Nutzung und Verbesserung der Datenbasis, bestehend aus Radaraltimetrie, GNSS-Sensoren, Gezeitenpegeln und dem zeitvariablen Schwerefeld, mit dem Ziel, regionale Änderungen des Meeresspiegels und der Subsidenz möglichst präzise zu erfassen; (2) die Variabilität des Meeresspiegels in Südostasien und vor Java/Indonesien zu analysieren und Ursachen dafür zu identifizieren; (3) lokale Änderungen des Meersspiegels aus Pegeln in Südostasien zu untersuchen, und Extremereignissen zu identifizieren, zu analysieren und zu beschreiben; (4) die Informationen mit den Ergebnissen anderer Projekte desselben Zielgebietes zu kombinieren und zu einer konsistenten Beschreibung der Gefährdung durch Meeresspiegelanstieg und Subsidenz von der Messung bis hin zur Auswirkung auf die Gesellschaft für einzelne Städte zu gelangen.
In Projekt P2 werden wir die Chrolonolgie und Intensität der menschlichen Besiedelung der Bale-Mountains untersuchen und deren Auswirkungen auf die Entwaldung des Sanetti-Plateaus durch Feuer. Um diese Zusammenhänge zu untersuchen, werden wir uns auf folgende Punkte konzentrieren:1. In Zusammenarbeit mit Projekt P1 (Archäologie) werden wir Chronologie (mittels Radio-Kohlenstoff- und Optisch stimulierter Lumineszenz-Datierungen) und Art und Intensität der menschlichen Besiedelung untersuchen. Hierzu dienen Anthrosole unter Felsvorsprüngen und Höhlen als Archive und molekulare Marker als Landnutzungs-Indikatoren, wie z.B. Phosphor-Mapping (Birk et al. 2007), Benzolpolycarbonsäuren (Glaser et al. 1998) und Sterole und Gallensäuren als Fäkalbiomarker (Birk et al. 2012). 2. In Zusammenarbeit mit den Projekten P3 (Basis-Umweltdaten-Erhebung) und P7 (Erd-Käfer) werden wir typische Standortseigenschaften (Böden und Topographie) erhoben. Diese Daten erlauben uns die Rekonstruktion der ehemaligen Erica-Ausbreitung sowie von gegenwärtigen reellen und potenziellen Erica-Standorten. 3. Mit der gleichen Intension werden wir potenzielle molekulare Erica-Marker untersuchen wie z.B. Cutin und Suberin (Spielvogel et al. 2014), CuO lignin und Monosaccharide (Spielvogel et al. 2007; Eder et al. 2010), Phytolithe (Iriarte et al. 2010), n-Alkane, Stabilisotopen-Signaturen (Glaser und Zech 2005).Sollten keine Erica-spezifischen Biomarker gefunden werden, wenden wir Metabolomics-Techniken an, um zwischen Erica und Gras-Vegetation im Boden zu unterscheiden.4. Um mögliche Interaktionen zwischen der menschlichen Besiedelung und der zeitlichen und räumlichen Dynamik der Erica-Vegetation zu identifizieren, werden Sedimente von konkaven glazialen Ablagerungen auf dem Sanetti-Plateau mit den oben beschriebenen molekularen Markern untersucht. Wir gehen davon aus, dass die Chronologie und Intensität von Feuer die Dynamik der Erica-Vegetation bestimmt. In Zusammenarbeit mit P4 (Paleoökologie, Pollen) und P5 (Paleoclimatologie, 18O-Zucker) werden wir identifizieren, ob das Brennen der Erica-Standorte mehr durch die menschliche Besiedelung oder durch paläoklimatische Fluktuationen bestimmt wird.
Löß ist ein einzigartiges Archiv pleistozäner Umweltbedingungen. Seine weite Verbreitung und seine oft quasi-kontinuierliche Sedimentation ermöglichen zeitlich und räumlich hoch aufgelöste Rekonstruktionen der Paläoumwelt. Darüber hinaus sind besonders die mittel- und jungwürmzeitlichen Löße hervorragende archäologische Archive. In Zentral- und in SE-Europa findet sich eine große Zahl bedeutender jungpaläolithischer Fundplätze eingebettet in mächtige Lößabfolgen. Löß kann, wie auch andere Sedimente, die zeitlichen Variationen des Erdmagnetfeldes auf Skalen von Jahrhunderten bis Jahrhunderttausenden aufzeichnen. Untersucht der Umweltmagnetismus die magnetischen Eigenschaften des 'Tonbandes' (hier Löß), so ist die möglichst genaue Rekonstruktion der darauf gespeicherte 'Musik' der Erdmagnetfeldvariationen Gegenstand des Paläomagnetismus. Ist die zeitliche Variabilität des Erdmagnetfeldes bekannt, so kann das in einem konkreten Profil erkannte Variationsmuster zur indirekten Datierung des Profils herangezogen werden. Seit September 2005 werden Grabungsprofile in der Wachau und in den rumänischen Ostkarpaten paläo- und umweltmagnetisch bearbeitet. Ziel der Untersuchungen ist -neben einer unabhängigen zeitlichen Einstufung- die Rekonstruktion des Paläoklimas zur Zeit der paläolithischen 'Besiedlung'.
Der Western Boundary Undercurrent (WBUC) ist eine kritische Komponente der globalen Umwälzzirkulation und wird durch Tiefenwasserbildung in der Grönland-, Labrador-, Island- und Norwegischen See angetrieben. Seismische Profile der Eirik Drift weisen auf eine hohe Variabilität der Geschwindigkeiten und Strömungspfade des WBUC seit dem frühen Miozän hin und geben Hinweise auf das Gebiet der Tiefenwasserbildung vom Miozän bis heute. Wir beabsichtigen die Mechanismen, welche in der Verschiebung der Gebiete der Tiefenwasserbildung und der Verschiebung der Strömungspfade des WBUC involviert sind, zu identifizieren. Korngrößen sind für ODP Leg 105 und die IODP Expedition 303 Sites U2305-2307 in der Eirik Drift verfügbar (iodp.tamu.edu). Die Unterscheidung in Ton (kleiner als 0.004 mm), Schlamm (0.004-0.063 mm) und Sand (mehr als 0.063 mm) ist ausreichend um Geschwindigkeiten des WBUC für verschiedene Zeitscheiben abzuleiten. Dreidimensionale Geschwindigkeiten und Sedimenttransporte werden mit dem Regional Ocean Modelling System (ROMS) simuliert. ROMS wird auf den Nordatlantik regionalisiert werden und dabei detaillierte Informationen über Gebiete der Tiefenwasserbildung und Ozeanzirkulation liefern. Seismische Profile aus der Eirik Drift (Uenzelmann-Neben (2013)) stellen Horizonttiefen, Schichtdicken und Position und Orientierung von Depozentren zur Verfügung. Diese sind in Kombination mit Korngrößen eine Validierungsmöglichkeit für den in ROMS modellierten Sedimenttransport. Durch den numerischen Ansatz ist es möglich, Prozesse hervorzuheben oder zu vernachlässigen. Hierdurch können Sensitivitätsstudien bezüglich des Einflusses sich verändernden Klimas und tektonischer Zustände auf die tiefe Ozeanzirkulation und den Sedimenttransport durchgeführt werden. Müller-Michaelis und Uenzelmann-Neben (2014) führten Variabilität im Sedimenttransport in der Eirik Drift auf Veränderungen in der Stärke und des Strömungspfades des WBUC zurück, welche durch unterschiedliche Gebiete der Tiefenwasserbildung hervorgerufen wurden. Diese Hypothese kann mit dem regionalen Model getestet werden und die klimatologischen Ursachen für die Veränderung der Gebiete der Tiefenwasserbildung können identifiziert werden. Der Strömungspfad des WBUC ist zusätzlich durch tektonische Veränderungen beeinflusst, z.B. die Subsidenz des Grönland-Schottland-Rückens oder der Schließung des Zentralamerikanischen Durchflusses. Der Einfluss tektonischer Veränderungen auf die Stärke und Strömungspfade des WBUC als auch auf Sedimentationsraten und Korngrößen wird in diesem Projekt betrachtet. Wir werden daher eine Verbindung zwischen Sedimentationsraten und Korngrößen, wie sie in den Bohrkernen von Sites 646 und U1305-1307 gemessen wurden, und klimatologisch und tektonisch hervorgerufener Änderungen der Geschwindigkeiten und Strömungspfade des WBUC herstellen.
Im Rahmen einer interdisziplinären Studie sollen palynologische, sedimentologische und geochemische Untersuchungen an Seesedimenten und Torfkernen sowie dendroökologische Studien dazu beitragen, spät- und postglaziale Klimaschwankungen der Westwinddriftzone sowie regionale Klima- und Umwelteinflüsse (z.B. Vulkanismus) zu analysieren. Die regionalen Klimaeinflüsse sollen räumlich- und parameterbegrenzt modelliert werden. Datierungen früherer Meeresspiegelstände sollen Phasen und Dynamik der durch die Eisabschmelzung verursachten isostatischen Hebung der Anden aufzeigen. Außerdem soll der Einfluss globaler anthropogener Klimafaktoren und Stoffemissionen auf der dünn besiedelten Südhalbkugel anhand der natürlichen Variabilität von atmosphärisch eingetragenen Spurenelementen in Torfkernen untersucht werden. Die gewonnenen Proxydaten sollen das globale Datennetz von Paläoumwelt- und Klimadaten des jungen Quartärs wesentlich ergänzen.
Das Projekt F6 hat zum zentralen Ziel, mittels paläomagnetischer Datierungen die Alterskontrolle bei den im Rahmen des SFB 806 untersuchten Sedimentabfolgen zu verbessern. Für die Datierung sollen Umpolung (letzte 120 ka), Paläointensitäten (250 ka) und Paläosekularvariationen (größer als 10 ka) des Erdmagnetfeldes genutzt werden. Darüber hinaus sollen an ausgewählten Sedimentabfolgen umweltmagnetische Parameter gemessen werden, welche andere Proxies bei der Rekonstruktion der Klima- und Umweltgeschichten unterstützen können.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 490 |
| Land | 51 |
| Type | Count |
|---|---|
| Ereignis | 3 |
| Förderprogramm | 462 |
| Lehrmaterial | 2 |
| Text | 33 |
| unbekannt | 24 |
| License | Count |
|---|---|
| geschlossen | 38 |
| offen | 483 |
| unbekannt | 3 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 439 |
| Englisch | 165 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Bild | 5 |
| Datei | 3 |
| Dokument | 38 |
| Keine | 291 |
| Webdienst | 3 |
| Webseite | 209 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 473 |
| Lebewesen und Lebensräume | 410 |
| Luft | 311 |
| Mensch und Umwelt | 524 |
| Wasser | 321 |
| Weitere | 515 |