The Labrador Sea is one of the few places in the world ocean, where deep water formation takes place. This water is exported from the Labrador Sea to become part of the southward branch of the meridional overturning circulation. Previous observational work has largely focused on the role of deep convection in the interior of the Labrador Sea. Recent evidence from observations and numerical ocean models specifically indicate that processes near the ocean boundaries might be most relevant for both Eulerian downwelling of waters in the Labrador Sea and the fast export of newly transformed waters. We propose to analyze mooring based observations at the western margin of the Labrador Sea together with high resolution numerical model simulations to understand the role both processes play for the meridional overturning circulation in the subpolar North Atlantic. Specifically, we want to test (i) if (and where) downwelling occurs along the margins of the Labrador Sea, (ii) how downwelling relates to the seasonal evolution of convection and eddy activity, (iii) how fast waters newly transformed near the western margin of the Labrador Sea are exported, and (iv) how the two processes (downwelling, fast export) affect the temporal variability of the Atlantic meridional overturning circulation.
Laminierte Seesedimente sind unschätzbare Informationsquellen zur Geschichte der Umwelt und des Klimas direkt aus der Lebenssphäre des Menschen. Ein exzellentes Beispiel dafür ist der Sihailongwan-Maarsee aus NE-China. In einem immer noch dicht bewaldeten Vulkangebiet gelegen, bieten seine Sedimente ein ungestörtes Abbild der Monsunvariationen über zehntausende von Jahren. Nur die letzten ca. 200 Jahre zeigen einen deutlichen lokalen anthropogenen Einfluss. Das Monsunklima der Region mit Hauptniederschlägen während des Sommers und extrem kalten Wintern unter dem Einfluss des Sibirischen Hochdrucksystems bildet die Voraussetzung für die Bildung von saisonal deutlich geschichteten Sedimenten (Warven), die in dem tiefen Maarsee dann auch überwiegend ungestört erhalten bleiben. Insbesondere die Auftauphase im Frühjahr bringt einen regelmässigen Sedimenteintrag in den See, der das Gerüst für eine derzeit bis 65.000 Jahre vor heute zurückreichende Warvenchronologie bildet. Für das letzte Glazial zeigen Pollenspektren aus dem Sihailongwan-Profil Vegetationsvariationen im Gleichklang mit bekannten klimatischen Variationen des zirkum-nordatlantischen Raumes (Dansgaard-Oeschger-Zyklen) zu dieser Zeit. Der Einfluss dieser Warmphasen auf das Ökosystem See war jedoch sehr unterschiedlich. So sind die Warven aus den Dansgaard-Oeschger (D/O) Zyklen 14 bis 17 mit extrem dicken Diatomeenlagen (hauptsächlich Stephanodiscus parvus/minutulus) denen vom Beginn der spätglazialen Erwärmung zum Verwechseln ähnlich, während Warven aus dem D/O-Zyklus 8 kaum Unterschiede zu überwiegend klastischen Warven aus kalten Interstadialen aufweisen. Gradierte Ereignislagen mit umgelagertem Bodenmaterial sind deutliche Hinweise auf ein Permafrost-Regime während der Kaltphasen. Auch während des Spätglazials treten deutliche klimatische Schwankungen auf, die der in europäischen Sedimentarchiven definierten Gerzensee-Oszillation und der Jüngeren Dryas zeitlich exakt entsprechen. Das frühe Holozän ist von einer Vielzahl Chinesischer Paläoklima-Archive als Phase mit intensiverem Sommermonsun bekannt. Überraschenderweise sind die minerogenen Fluxraten im Sihailongwan-See während des frühen Holozäns trotz dichter Bewaldung des Einzugsgebietes sehr hoch. Sowohl Mikrofaziesanalysen der Sedimente als auch geochemische Untersuchungen deuten auf remoten Staub als Ursache dieses verstärkten klastischen Eintrags hin. Der insbesondere in den letzten Jahrzehnten zunehmende Einfluss des Menschen zeigt sich in den Sedimenten des Sihailongwan-Maarsees vor allem in einem wiederum zunehmenden Staubeintrag und einer Versauerung im Einzugsgebiet. Der anthropogene Einflusss auf die lokale Vegetation ist immer noch gering.
The present-day configuration of Indonesia and SE Asia is the results of a long history of tectonic movements, volcanisms and global eustatic sea-level changes. Not indifferent to these dynamics, fauna and flora have been evolving and dispersing following a complicate pattern of continent-sea changes to form what are today defined as Sundaland and Wallacea biogeographical regions. The modern intraannual climate of Indonesia is generally described as tropical, seasonally wet with seasonal reversals of prevailing low-level winds (Asian-Australian monsoon). However at the interannual scale a range of influences operating over varying time scales affect the local climate in respect of temporal and spatial distribution of rainfall. Vegetation generally reflects climate and to simplify it is possible to distinguish three main ecological elements in the flora of Malaysia: everwet tropical, seasonally dry tropical (monsoon) and montane. Within those major ecological groups, a wide range of specific local conditions caused a complex biogeography which has and still attract the attention of botanists and biogeographers worldwide. Being one of the richest regions in the Worlds in terms of species endemism and biodiversity, Indonesia has recently gone through intensive transformation of previously rural/natural lands for intensive agriculture (oil palm, rubber, cocoa plantations and rice fields). Climate change represents an additional stress. Projected climate changes in the region include strengthening of monsoon circulation and increase in the frequency and magnitude of extreme rainfall and drought events. The ecological consequences of these scenarios are hard to predict. Within the context of sustainable management of conservation areas and agro-landscapes, Holocene palaeoecological and palynological studies provide a valuable contribution by showing how the natural vegetation present at the location has changed as a consequence of climate variability in the long-term (e.g. the Mid-Holocene moisture maximum, the modern ENSO onset, Little Ice Age etc.). The final aim of my PhD research is to compare the Holocene history of Jambi province and Central Sulawesi. In particular: - Reconstructing past vegetation, plant diversity and climate dynamics in the two study areas Jambi (Sumatra) and Lore Lindu National Park (Sulawesi) - Comparing the ecological responses of lowland monsoon swampy rainforest (Sumatra) and everwet montane rainforests (Sulawesi) to environmental variability (vulnerability/resilience) - Investigating the history of human impact on the landscape (shifting cultivation, slash and burn, crop cultivation, rubber and palm oil plantation) - Assessing the impact and role of droughts (El Niño) and fires - Adding a historical perspective to the evaluation of current and future changes.
Über dem Nordatlantik und Europa wird die Variabilität der großräumigen Wetterbedingungen von quasistationären, langandauernden und immer wiederkehrenden Strömungsmustern â€Ì sogenannten Wetterregimen â€Ì geprägt. Diese zeichnen sich durch das Auftreten von Hoch- und Tiefdruckgebieten in bestimmten Regionen aus. Verlässliche Wettervorhersagen auf Zeitskalen von einigen Tagen bis zu einigen Monaten im Voraus hängen von einer korrekten Darstellung der Lebenszyklen dieser Strömungsregime in Computermodellen ab. Um das zu erreichen müssen insbesondere Prozesse, die günstige Bedingungen zur Intensivierung von Tiefdruckgebieten aufrecht erhalten, und Prozesse, die den Aufbau von stationären Hochdruckgebieten (blockierende Hochs) begünstigen, richtig wiedergegeben werden. Aktuelle Forschung deutet stark darauf hin, dass Atmosphäre-Ozean Wechselwirkungen, insbesondere entlang des Golfstroms, latente Wärmefreisetzung in Tiefs, und Kaltluftausbrüche aus der Arktis dabei eine entscheidende Rolle spielen. Dennoch mangelt es an grundlegendem Verständnis wie solche Luftmassentransformationen über dem Ozean die großskalige Höhenströmung beeinflussen. Darüber hinaus ist die Relevanz solcher Prozesse für Lebenszyklen von Wetterregimen unerforscht. In dieser anspruchsvollen drei-jährigen Kollaboration zwischen KIT und ETH Zürich streben wir an ein ganzheitliches Verständnis zu entwickeln, wie Wärmeaustausch zwischen Ozean und Atmosphäre und diabatische Prozesse in der Golfstromregion die Variabilität der großräumigen Strömung über dem Nordatlantik und Europa prägen. Zu diesem Zweck werden wir ausgefeilte Diagnostiken zur Charakterisierung von Luftmassen mit neuartigen Diagnostiken zur Bestimmung des atmosphärischen Energiehaushaltes verbinden und damit den Ablauf von Wetterregimen und Regimewechseln in aktuellen hochaufgelösten numerischen Modelldatensätzen und mit Hilfe von eigenen Sensitivitätsstudien untersuchen. Dazu werden wir unsere Expertise in größräumiger Dynamik und Wettersystemen, sowie Atmosphäre-Ozean Wechselwirkungen â€Ì insbesondere während arktischen Kaltluftausbrüchen â€Ì und der Lagrangeâ€Ìschen Untersuchung atmosphärischer Prozesse nutzen. Im Detail werden wir (i) ein dynamisches Verständnis entwickeln, wie Luftmassentransformationen entlang des Golfstroms die Höhenströmung über Europa beeinflussen, mit Fokus auf blockierenden Hochdruckgebieten, (ii) die Bedeutung von Luftmassentransformationen und diabatischer Prozesse für den Erhalt von Bedingungen, die die Intensivierung von Tiefdruckgebieten während bestimmter Wetterregimelebenszyklen bestimmen, untersuchen, (iii) diese Erkenntnisse in ein einheitliches und quantitatives Bild vereinen, welches die Prozesse, die den Einfluss des Golfstroms auf die großräumige Wettervariabilität prägen, zusammenfasst und (iv) die Güte dieser Prozesse in aktuellen numerischen Vorhersagesystemen bewerten. Diese Grundlagenforschung wird wichtige Erkenntnisse zur Verbesserung von Wettervorhersagemodellen liefern.
Up to recent years, the study of trends and variability of the salinity (and freshwater) distributions was hampered by the lack of temporal and spatial resolution of the available observations (Wang DFG form 54.011 - 1/12 page 3 of 6 et al., 2010). With the onset of the Argo programme, the number of observed salinity profiles have significantly increased. The many Argo profiles distributed evenly over the year provide not only the means to calculate seasonally averaged salinity (and freshwater) distributions, but they can also be used to calculate regional Gravest Empirical Modes (GEMs) parameterized by pressure and dynamic height. Dynamic height is measured by altimetry and high quality altimeter data are available since 1992. GEMs will be used to construct from altimetry high resolution (in time and space) salinity, temperature and density fields. The objectives of the proposal are to - combine Argo/CTD profiles and altimetry to calculate temporal and spatial high resolution salinity fields in the mixed layer and in the upper 1500-2000m for the time period 1992 - 2013 for the subpolar and the subtropical Atlantic. - Construct regional freshwater budgets for the mixed layer and the upper 1500-2000m and estimate the contributions of the main processes to the observed change - Follow salinity anomalies from their origin along their circulation pathways, and study involved mechanisms (for instance role of eddies, mean circulation) for shallow, intermediate and deep water masses - Investigate changes in the formation of North Atlantic mode waters in the subpolar and subtropical gyre
Der Beginn der nordhemisphärischen Vereisung und die Entwicklung kontinuierlichen Permafrostes in Eurasien zwischen dem Ende des Miozäns und dem frühen Pleistozän zählt zu den bedeutendsten klimatischen Ereignissen des Känozoikums. Der Zeitpunkt extensiver Vereisung auf den Kontinenten und des Arktischen Ozeans und damit verbundene Veränderungen der klimatischen Bedingungen bleibt bislang ungenau bestimmt.Speläotheme (sekundäre Höhlenkarbonate) stellen ein wichtiges Archiv kontinentaler Umweltbedingungen dar, welches durch besonders genaue radiometrische Altersmodelle für eine grosse Bandbreite an Paläoklimaproxies charakterisiert ist.Wir konnten erfolgreich diagenetisch unveränderte und datierbare Proben aus Zentral- und Nordsibirien identifizieren und schlagen eine Multi-proxy-Studie an U/Pb-datierten Stalagmiten vor. Diese Studie wird Einblicke in die thermalen und hydrologischen Bedingungen zwischen 10.3 Ma und 8 Ma liefern. Wasser aus in den Speläothemen eingeschlossenen Fluidinklusionen wird auf seine Isotopenzusammensetzung hin untersucht. Zudem wird die in den Speläothemen beobachtete Lamination genutzt, um die Saisonalität während des Torton und Messiniums zu rekonstruieren. Wir suchen finanzielle Unterstützung für die parallele Analyse der Isotopie des Fluidinklusionswassers, der Sauerstoff- und Kohlenstoffisotopie des Karbonates, und der Elementkonzentration in den Speläothemen. Diese Kombination geochemischer Methoden wird Einblicke in regionale Umweltbedingungen, die Niederschlagshistorie und Temperaturen während des Miozäns und vor der Entwicklung kontinuierlichen Permafrostes geben. Zusätzliche Proben werden genutzt, um den Wechsel vom eisfreien zu einem durch Permafrost charakterisierten Sibirien zeitlich genauer einzugrenzen.Das vorgeschlagene Projekt wird unser Wissen zur atmosphärischen Zirkulation, und daran geknüpfter Veränderungen des Feuchte- und Temperaturregimes während eines saisonal eisfreien Arktischen Ozeans erweitern.
If one considers the high elevation treeline as a global phenomenon, many local drivers, which dominated the debate in the past, become less significant, they become modulators of a more fundamental, common cause. Our working hypothesis is that the major driver of treeline formation is the ability to form new structures, rather than the provision of raw materials for these structures. In other words, we suggest that the treeline is a sink (growth) rather then a source (photosynthesis) driven phenomenon, with temperature representing the single most important determinant. We do not question the influence of other factors, but we consider them to represent a suite of regional peculiarities, which may affect the actual position by not more then 100 m in elevation. A detailed discussion of the treeline issue can be found in: Our activities go in several directions. They include treering studies across the treeline ecotone (see ref. below), microclimate measurements at various latitudes and an assessment of the carbohydrate supply status at the tree limit. The worldwide treeline temperature assessment nears its end by 2001, when year-round data from ca. 30 different treeline sites around the globe will be available. As a standard procedure we measure root-zone temperature at 10 cm depth in the shade of tree crowns at the treeline using Tidbit (Onset Corp.) data loggers. Currently available data from 90 % of the stations average at seasonal mean ground temperatures of ca 6.5 C, with very little site to site variation, irrespective of latitude (minimum of 5.5 C on Mexican volcanos at 4000 m and maximum at some maritime temperate zone treelines of ca 7.5 C). The seasonal mean proved to be a better predictor of treeline position than warmest month temperatures or a suite of thermal sums tested. There are regions with no suitable treeline taxa where natural treelines occure at lower elevations (higher temperatures; e.g. Hawaii). In a work on carbohydrate pools we compare treelines in Mexico, the central Alps and in N-Sweden (Abisko). We see no decline of reserves as one approaches the existential limit of trees, in fact, carbohydrate and lipid stores reach a maximum at tree limit. Thus, it seems unlikely that carbon limitation is a cause of treeline formation.
Throughout the last years measurement techniques have been developed to measure total columns of atmospheric CO2 and CH4 with sufficient precision using the ground-based solar absorption remote sensing spectrometry in the near-infrared spectral region. These observations are internationally organized in the Total Column Carbon Observing Network (TCCON). These observations have been initiated for the satellite validation, because they sample the atmosphere in a similar way as satellites. However, the measurements itself have been found extremely valuable to investigate the sources and sinks of the trace gases, because the interpretation of the ground-based total column data depend to a less extent on assumptions on the vertical mixing in the atmosphere compared to surface in-situ data. We perform such observations at our site in the high Arctic on Spitsbergen (79°N). However, during the polar night from October until mid-March no observations can be performed, because the sun is below the horizon. Since the seasonal cycle of CO2 is largest in the high northern latitudes the lack of total column data for the winter period limits our understanding of the carbon budget. Within this project we plan to modify the measurement and analysis technique to measure the total columns of CO2 and CH4 in the near-infrared using the moon as light source during the polar night. This will allow us to perform observations on +-3 days around full moon, and thus, obtain data throughout the polar night for about three full moon periods. This allows measuring the complete seasonal cycle of total column measurements of CO2 and CH4 in the high Arctic, which is not known so far. Finally, the whole set of data will be compared to the existing in-situ surface data at that site and both data sets, in-situ and total column, will be compared with appropriate models.
Die Erde unterliegt einem kontinuierlichen Strom extraterrestrischer Teilchen. Deren Größen von kleinsten Staubpartikeln bis hin zur Größe von Asteroiden reichen. Die meisten Meteorite, die in die Erdatmosphäre eintreten, verdampfen im Höhenbereich von 70-140 km und lagern dort einen Teil ihrer Masse ab. Das dabei abgetragene meteorische Material spielt eine wichtige Rolle in der Bildung mesosphärischer Eisteilchen. Diese Eisteilchen führen zu den bekannten Phänomenen der leuchtenden Nachtwolken und der polaren mesosphärischen Sommerechos. Beide Phänomene sind gute Indikatoren atmosphärischer Dynamik und werden auch genutzt, um Klimatrends für diesen Höhenbereich abzuleiten. Zum besseren Verständnis dieser Klimasignale ist es jedoch wichtig, den meteorischen Masseneintrag in die Mesosphäre/ untere Thermosphäre (MLT) zu quantifizieren. In der Literatur gibt es eine große Diskrepanz für den meteorischen Massenfluss von 5-270 t/d für diesen Höhenbereich. Ziel dieses Antrags ist es, die große Unsicherheit signifikant zu reduzieren. Dazu beabsichtigen wir, aus den kontinuierlichen atmosphärischen Messungen mit dem Middle Atmosphäre Alomar Radar System auf der norwegischen Insel Andoya, Meteor-Kopf-Echos zu beobachten. Diese Messungen sollen zeitgleich zu Beobachtungen anderer Phänomene, wie zum Beispiel mesosphärischer Sommer- oder Winterechos erfolgen. Dieser neue und einzigartige Datensatz ermöglicht es eine Meteor-Kopf-Echo Klimatologie zu erstellen. Besonders die interferometrischen Fähigkeiten des neuen Radars in Verbindung mit dem Mehr-Kanal-Empfangssystem erlauben es, die Geschwindigkeit, Flugbahn und den Quellradianten der Meteoroiden mit hoher Genauigkeit zu bestimmen. Auf Grundlage dieser Messungen ist beabsichtigt die saisonalen Schwankungen für die verschiedenen sporadischen Quellen zu untersuchen, um schließlich den Meteorfluss für die beobachteten Teilchengrößen (10e-6-10e-11 kg) abzuschätzen. Des Weiteren soll die Ionisierungseffizienz für die verschiedenen Meteorpopulationen, wie zum Beispiel für Meteor Schauer und sporadische Meteore, abgeschätzt werden. Dazu beabsichtigen wir die Masse der Meteore aus der Radarrückstreuquerschnittsfläche zu bestimmen und diese mit der dynamischen Masse zu vergleichen. Auf der Grundlage dieser Beobachtungen ist es möglich den absoluten meteorischen Masseneintrag in die MLT weiter einzugrenzen, insbesondere für eine Teilchengröße die kaum mit anderen Fernerkundungsverfahren zugänglich ist. Der abgeleitete Jahresgang des Meteorflusses ist ein wesentlicher Bestandteil für die Modellierung mesosphärischen Eises und zudem von Bedeutung, um die klimatologischen Trends der leuchtenden Nachtwolken und ihrer korrespondierenden Radarechos zu verstehen.
The cultivation of fruit trees is a priority option for a sustainable agriculture in tropical mountainous regions of Southeast Asia. However, seasonal overproduction and insufficient access to fresh fruit markets causes high losses. Local processing of dried fruits could have a significant contribution to provide farmers with regular income and is an essential means to improve the micro-nutrient supply. However, local fruit drying methods including pre-treatments with sulphur and boiling in sugar solution cannot retain the typical fruit aroma, colour and micro-nutrients and prevent access to international markets. In addition, high energy consumption and the lack of knowledge of optimum drying parameters increase production costs significantly. To optimise the drying process for tropical fruits in general there is an urgent need to investigate into the impact of drying parameters and drying methods on the kinetics of quality decisive attributes. The development of drying simulation models including the reaction kinetics are therefore an important tool to produce high quality dried fruits at minimum costs and less energy consumption. To meet pre-requisites according to the shape of fruits, mangoes, lychees and unpeeled longans have been chosen for this project as model for cut slices and spheres, respectively. Within a preliminary project (DFG Mu582/3-1/2) the influence of the drying parameters on the quality of sliced mangoes was investigated at stationary conditions. The research work included the determination of drying curves and the quality evaluation of fresh and dried fruits but did not include the kinetics of the quality decisive parameters. In the following, the drying fundamentals of the fruits will be determined or completed. First, based on the drying curves, the physical properties of fruit flesh (diffusion coefficient, heat and mass transfer coefficient) and secondly density, specific heat capacity, thermal and temperature conductivity as well as equilibrium moisture content will be determined using either standard procedures or new methodologies to be developed. For quality analysis, experiments on the functional interaction between drying conditions (temperature, humidity, air velocity), of relevant index enzymes activities (peroxidase POD, polyphenoloxidase, PPO; lipoxygenase, LOX) and the quality determining criterions (flavour, aroma, texture, colour, vitamin content) will be followed by quality evaluation and optimising the drying conditions. Using adequate simulation programmes, the mathematical modelling of the drying process including the enzyme kinetics and the temporal changes of quality attributes will lead first to simulate the drying process for a single fruit and further on to simulations of stationary high-temperature drying processes as well as solar drying processes at unsteady conditions. The development and validation of the simulation model based on the results of the drying tests including an economical analysis