Swath sonar bathymetry data used for that dataset was recorded during RV MARIA S. MERIAN cruise MSM51/1 using Kongsberg EM1002 multibeam echosounder. The cruise took place between 01.02.2016 and 27.02.2016 in the Baltic Sea. The cruise aimed to perform seismo- and hydroacoustic surveys, sampling of Holocene sediments and to investigate the water column wintertime mixing close to sea-ice limits. These surveys improved the understanding of variations in the ventilation of the deeper Baltic, considering not only external climate forcing but also the effects of postglacial sealevel rise and isostatic uplift [CSR]. CI Citation: Paul Wintersteller (seafloor-imaging@marum.de) as responsible party for bathymetry raw data ingest and approval. During the MSM51-1 cruise, the moonpooled KONGSBERG EM1002 multibeam echosounder (MBES) was utilized to perform bathymetric mapping in shallow depths. 111 beams are formed for each ping while the seafloor is detected using amplitude and phase information for each beam sounding. For further information on the system, consult https://www.km.kongsberg.com/. Postprocessing and products were conducted by the Seafloor-Imaging & Mapping group of MARUM/FB5, responsible person Paul Wintersteller (seafloor-imaging@marum.de). The open source software MB-System (Caress, D. W., and D. N. Chayes, MB-System: Mapping the Seafloor, https://www.mbari.org/products/research-software/mb-system, 2017) was utilized for this purpose. A sound velocity correction profile was applied to the MSM51-1 data; there were no further corrections for roll, pitch and heave applied during postprocessing. A tide correction was applied, based on the Oregon State University (OSU) tidal prediction software (OTPS) that is retrievable through MB-System. CTD measurements during the cruise were sufficient to represent the changes in the sound velocity throughout the study area. Using Mbeditviz, artefacts were cleaned manually. NetCDF (GMT) grids of the edited data as well as statistics were created with mbgrid. The published bathymetric EM1002 grid of the cruise MSM51-1 has a resolution of 15 m. No total propagated uncertainty (TPU) has been calculated to gather vertical or horizontal accuracy. A higher resolution is, at least partly, achievable. The grid extended with _num represents a raster dataset with the statistical number of beams/depths taken into account to create the depth of the cell. The extended _sd -grid contains the standard deviation for each cell. The DTMs projections are given in Geographic coordinate system Lat/Lon; Geodetic Datum: WGS84.
Der heutige Küstenraum mit seinen Landschaftselementen, den Inseln, Watten und Marschen, ist geologisch betrachtet ein sehr junges Gebilde, das erst in den letzten 8500 Jahren unter dem Einfluss eines Meeresspiegel-Anstieges um ca. 25 m entstanden ist. Die ursprünglich vorhandene, im Eiszeitalter ausgeformte Geestlandschaft wurde dabei überflutet, teilweise umgestaltet und in unterschiedlicher Mächtigkeit von holozänen Küstenablagerungen überdeckt. Überwiegend handelt es sich dabei um tonig-schluffige, teilweise auch sandige Watt- und Brackwassersedimente, die vom Meer und von Flüssen in den Küstenraum eingefrachtet bzw. um Torfe, die in Küstenmooren akkumuliert worden sind. Im Bereich der Inseln wird dieser maximal 35 m mächtige Sedimentkörper stellenweise von Dünen überlagert, die bis zu 25 m Höhe erreichen. Die Geologische Küstenkarte von Niedersachsen 1 : 25 000 stellt die holozänen Landschaftsformen und Küstenablagerungen in zwei Karten zu folgenden Themen dar: - Relief der Holozänbasis - Profiltypen des Küstenholozäns. Die Darstellung der Profiltypen des Küstenholozäns vermittelt ein generalisiertes Bild von der lateralen Verbreitung und vertikalen Abfolge der Küstenablagerungen. Farbig dargestellt sind die Haupt- und Nebenprofiltypen des lithologischen Ordnungsprinzips (BARCKHAUSEN et al. 1977, STREIF 1979, 1998) sowie die Dünenareale auf den Inseln. Kartenausschnitte, für die keine Aussagen über die Profiltypen des Küstenholozäns getroffen werden können, sind durch hellblaue Flächenfarbe gekennzeichnet. Sofern ein Kartenblatt Geestgebiete umfasst, werden diese ohne Flächenfarbe dargestellt. Ein stark schematisierter geologischer Schnitt illustriert in Profilsäulen den Schichtenaufbau sowie die Lagebeziehungen der klastischen bzw. organischen Sequenzen des Küstenholozäns zueinander und stellt die hieraus abgeleiteten 3 Hauptprofiltypen und 12 Nebenprofiltypen dar. Der Klastische Komplex (Hauptprofiltyp X) und seine Nebenprofiltypen sind durch ein Vorherrschen sandiger bis toniger Sedimente gekennzeichnet. Geringmächtigere Torfe können hier jeweils nur an der Basis des holozänen Sedimentkörpers bzw. an dessen Oberfläche vorkommen. Charakteristisch für den Verzahnungskomplex (Hauptprofiltyp Y) und seine Nebenprofiltypen ist eine mehr oder weniger intensive Verzahnung von klastischen Sedimenten mit eingeschalteten Torfen. Zusätzlich zu den eingeschalteten Torflagen können hier auch Torfe an der Basis des holozänen Sedimentkörpers bzw. an dessen Oberfläche vorkommen. Im Torfkomplex (Hauptprofiltyp Z) und dessen Nebenprofiltypen dominieren Niedermoor- bzw. Hochmoortorfe. Klastische Sedimente können hier als eine geringmächtigere Einschaltung innerhalb der Torfe auftreten oder geringmächtigere Deckschichten bzw. Basalschichten der Torfe bilden.
Der heutige Küstenraum mit seinen Landschaftselementen, den Inseln, Watten und Marschen, ist geologisch betrachtet ein sehr junges Gebilde, das erst in den letzten 8500 Jahren unter dem Einfluss eines Meeresspiegel-Anstieges um ca. 25 m entstanden ist. Die ursprünglich vorhandene, im Eiszeitalter ausgeformte Geestlandschaft wurde dabei überflutet, teilweise umgestaltet und in unterschiedlicher Mächtigkeit von holozänen Küstenablagerungen überdeckt. Überwiegend handelt es sich dabei um tonig-schluffige, teilweise auch sandige Watt- und Brackwassersedimente, die vom Meer und von Flüssen in den Küstenraum eingefrachtet bzw. um Torfe, die in Küstenmooren akkumuliert worden sind. Im Bereich der Inseln wird dieser maximal 35 m mächtige Sedimentkörper stellen- weise von Dünen überlagert, die bis zu 25 m Höhe erreichen. Die Geologische Küstenkarte von Niedersachsen 1 : 25 000 stellt die holozänen Landschaftsformen und Küstenablagerungen in zwei Karten zu folgenden Themen dar: - Relief der Holozänbasis - Profiltypen des Küstenholozäns. Das Relief der Holozänbasis wird in Form eines auf NN bezogenen Tiefenlinienplanes abgebildet, wobei die einzelnen Isolinien Tiefenstufen von 1 m kennzeichnen, Flächenfarben dagegen Tiefenbereiche von jeweils 2 m zusammenfassen. Kartenausschnitte, für die keine Aussagen zum Relief der Holozänbasis getroffen werden können, sind durch hellblaue Flächenfarbe gekennzeichnet. Sofern ein Kartenblatt Geestgebiete umfasst, werden diese ohne Flächenfarbe dargestellt. In weiten Teilen des Küstenraumes entspricht die Holozänbasis-Fläche der ehemaligen, im Eiszeitalter ausgeformten Landoberfläche. Stellenweise wurde dieses ursprüngliche Relief jedoch bei der holozänen Meeresüberflutung und den damit einhergehenden Erosionsprozessen überprägt. Exponiert gelegene Teile der ursprünglichen Geestlandschaft wurden unter Einwirkung von Seegang und Brandung flächenhaft abgetragen, ehemalige Talsysteme durch Gezeitenströmungen erweitert, vertieft und z.T. in weit landeinwärts reichende Erosionsrinnen umgestaltet. Mit fortschreitendem Meeresspiegel- Anstieg wurden die ursprünglichen Landschaftsformen sowie die im Holozän umgestalteten Gebiete gleichermaßen durch junge Küstenablagerungen überdeckt. Aufgrund dieser Gegebenheiten bildet die Holozänbasis-Fläche eine geotechnisch bedeutsame Grenzfläche zwischen tragfähigen eiszeitlichen Moränen-, Schmelzwasser- und Flußablagerungen im Liegenden und setzungsfähigen holozänen Weich- bzw. Lockerablagerungen im Hangenden.
Als Voraussetzung für IODP-Bohrungen am Belize Barrier Reef ist eine detaillierte bathymetrische Studie geplant. Diese soll mit Hilfe von Multibeam und flachseismischer Technik entlang ausgewählter Abschnitte im Außenriff (Wassertiefen 20-150 m) durchgeführt werden. Es existieren bislang keine detaillierten und GPS-gestützten Bathymetrie- und Seismik-Daten des Außenriffbereichs. Basierend auf den zu gewinnenden Daten sollen potentielle Bohrlokationen für das IODP gefunden werden. Unsere Arbeitshypothese geht davon aus, daß postglaziale Riffe deutliche topographische Lineamente bzw. Terrassen entang des Plattformrandes bilden. Wir beabsichtigen, Lokationen zu identifizieren, die geeignet sind, postglaziale (20-10 kyr BP) und darunterliegende, ältere pleistozäne Ablagerungen entlang einer Reihe von Bohrtraversen zu gewinnen. Außerdem ist ein internationaler Workshop mit interessierten Kollegen geplant, um die Möglichkeiten zu diskutieren, einen IODP-Antrag zu entwickeln. Der darauf aufbauende IODP-Antrag könnte vier potentielle Ziele haben: (1) Rekonstruktion des postglazialen Meeresspiegel-Anstiegs, (2) Analyse und Quantifizierung der postglazialen Riff-Zusammensetzung und -Architektur, (3) Gewinnung von Temperatur- und Karbonat-Sättigungs-Daten während dieses Zeitfensters. (4) Außerdem können Aspekte der pleistozänen Riff-Initiation und Paläökologie untersucht werden, abhängig vom Kerngewinn in älteren pleistozänen Abfolgen. Vor dem Hintergrund der modellierten Zunahme der Meeresspiegeanstiegsrate im 21. Jahrhundert, können postglaziale, ertrunkene Riff-Abfolgen für zukünftige Meeresspiegel-Projektionen genutzt werden. Im Unterschied zu hochauflösenden und robusten, Riff-basierten postglazialen Meeresspiegelkurven im Indo-Pazifik (Huon, Tahiti, Great Barrier Reef), existiert nur ein vergleichbares Archiv im westlichen Atlantik (Barbados). Das Barbados-Archiv ist insoweit merkwürdig als von den Schmelzwasser-Ereignissen (MWP) 1A und 1B in Tahiti (IODP 310) und NE-Australien (IODP 325) nur MWP 1A nachgewiesen wurde. Außerdem wurden, wie auch in anderen früh-holozänen Riffabfolgen, Mikrobialithe in großer Häufigkeit gefunden. Diese fehlen aber offensichtlich in Barbados aus bislang ungeklärten Gründen. Besonders die Häufigkeit (Dicke, Volumen) der Mikrobialith-Fazies in postglazialen Riffen ist von Bedeutung als Umwelt-Proxy, da die vergleichsweise einfachen Organismen (Bakterien) in großem Maße von Umwelt-Veränderungen abhängig sind, und daher einfacher zu interpretieren sind als Proxy-Daten (Sklerochronologie, d18O, Sr/Ca) von enzymatisch kontrollierten Skelettbildnern wie Korallen. Es wird diskutiert, ob die Mikrobialith-Häufigkeit von der Art des Hinterlandes, der Karbonatsättigung oder der Rate des Meeresspiegel-Anstiegs gesteuert wird. Ein neues, postglaziales Korallenriff-Archiv aus dem tropischen Atlantik würde helfen, diese offenen Fragen zu beantworten und den Verlauf des Meeresspiegel-Anstiegs im westlichen Atlantik zu konkretisieren.
Die Studie zielt ab auf die Untersuchung von momentanen und vergangenen Meeresspiegeländerungen auf regionaler Skala. Hierbei sollen Ursachen und Mechanismen identifiziert werden, die diese Variationen erklären können; dabei werden freie Klima-Moden ebenso berücksichtigt wie externe Antriebe, einschließlich anthropogene Einflüsse. Dadurch werden Methoden und Wissen entwickelt, mit denen in regionale Meeresspiegelbeobachtungen jeweils natürliche Variationen und anthropogenen Effekten identifiziert werden können. Erzielte Erkenntnisse werden verwendet werden, um Ursachen und Mechanismen von Meeresspiegelvariationen um die zweiten Untersuchungsgebiete des SPP herum (dem westlichen tropischen Pazifik und Indonesischem Archipel ebenso wie der Nordsee) zu analysieren.
Langfristige Veränderungen von Gezeiten zählen zu den bemerkenswertesten Facetten der Ozeandynamik. Zur Entschlüsselung dieser Signale wird im vorliegenden Projekt ein mehrschichtiger Modellierungsansatz auf globalen und regionalen Skalen entwickelt, der Meeresspiegelvariationen, Veränderungen der ozeanischen Dichtestruktur und Migrationsbewegungen von antarktischem Schelfeis in klassische Gezeitensimulationen einflechtet. Die Reaktion primärer Partialtiden auf diese Antriebsmechanismen wird in einer ersten Ausbaustufe von ~1970 bis 2015 erarbeitet, wobei hochauflösende barokline (3D) Simulationen im Nordostatlantik und um Australien rigoros in globale barotrope (2D) Vorwärtsläufe eingebettet werden. Die Validierung der Simulationsergebnisse gegenüber robusten und großräumigen Gezeitentrends aus Wasserstandsbeobachtungen legt den Grundstein für konkrete Projektionen von Ozeangezeiten bis zum Jahr 2100 unter Annahme realistischer Emissionsszenarien. Veränderte Randbedingungen in globalen und regionalen Gezeitenläufen einhergehend mit Meeresspiegelanstieg, Ozeanerwärmung und ausdünnendem Schelfeis werden hierzu in konsistenter Weise aus gekoppelten Klimamodellen abgeleitet. Erweiterte barokline und globale Sensitivitätsexperimente liefern einen Überblick über Küstenabschnitte, in denen mit nennenswerten Gezeitenentwicklungen durch großflächige Veränderungen der Dichtestruktur zu rechnen ist. Neben dem reinen Prozessverständnis soll auch Augenmerk auf die Abschätzung von Unsicherheiten der numerisch modellierten Tidenvariabilität in den kommenden Dekaden gelegt werden. Das Projekt ebnet in seiner Gesamtheit den Weg für eine verlässlichere Quantifizierung von säkularen Gezeitensignalen in Anwendungsbereichen (z.B. Küstenschutz) und der Ozeanographie nahestehenden Wissenschaftsdisziplinen.
Im letzten Jahrzehnt war der grönländische Eisschild mehreren Extremereignissen ausgesetzt, mit teils unerwartet starken Auswirkungen auf die Oberflächenmassebilanz und den Eisfluss, insbesondere in den Jahren 2010, 2012 und 2015. Einige dieser Schmelzereignisse prägten sich eher lokal aus (wie in 2015), während andere fast die gesamte Eisfläche bedeckten (wie in 2010).Mit fortschreitendem Klimawandel ist zu erwarten, dass extreme Schmelzereignisse häufiger auftreten und sich verstärken bzw. länger anhalten. Bisherige Projektionen des Eisverlustes von Grönland basieren jedoch typischerweise auf Szenarien, die nur allmähliche Veränderungen des Klimas berücksichtigen, z.B. in den Representative Concentration Pathways (RCPs), wie sie im letzten IPCC-Bericht genutzt wurden. In aktuellen Projektionen werden extreme Schmelzereignisse im Allgemeinen unterschätzt - und welche Konsequenzen dies für den zukünftigen Meeresspiegelanstieg hat, bleibt eine offene Forschungsfrage.Ziel des vorgeschlagenen Projektes ist es, die Auswirkungen extremer Schmelzereignisse auf die zukünftige Entwicklung des grönländischen Eisschildes zu untersuchen. Dabei werden die unmittelbaren und dauerhaften Auswirkungen auf die Oberflächenmassenbilanz und die Eisdynamik bestimmt und somit die Beiträge zum Meeresspiegelanstieg quantifiziert. In dem Forschungsprojekt planen wir zudem, kritische Schwellenwerte in der Häufigkeit, Intensität sowie Dauer von Extremereignissen zu identifizieren, die - sobald sie einmal überschritten sind - eine großräumige Änderung in der Eisdynamik auslösen könnten.Zu diesem Zweck werden wir die dynamische Reaktion des grönländischen Eisschilds in einer Reihe von Klimaszenarien untersuchen, in denen extreme Schmelzereignisse mit unterschiedlicher Wahrscheinlichkeit zu bestimmten Zeitpunkten auftreten, und die Dauer und Stärke prognostisch variiert werden. Um indirekte Effekte durch verstärktes submarines Schmelzen hierbei berücksichtigen zu können, werden wir das etablierte Parallel Ice Sheet Model (PISM) mit dem Linearen Plume-Modell (LPM) koppeln. Das LPM berechnet das turbulente submarine Schmelzen aufgrund von Veränderungen der Meerestemperatur und des subglazialen Ausflusses. Es ist numerisch sehr effizient, so dass das gekoppelte PISM-LPM Modell Ensemble-Läufe mit hoher Auflösung ermöglicht. Folglich kann eine breite Palette von Modellparametern und Klimaszenarien in Zukunftsprojektionen in Betracht gezogen werden.Mit dem interaktiv gekoppelten Modell PISM-LPM werden wir den Beitrag Grönlands zum Meeresspiegelanstieg im 21. Jahrhundert bestimmen, unter Berücksichtigung regionaler Veränderungen von Niederschlag, Oberflächen- und Meerestemperaturen, und insbesondere der Auswirkungen von Extremereignissen. Ein Hauptergebnis wird eine Risikokarte sein, die aufzeigt, in welchen kritischen Regionen Grönlands zukünftige extreme Schmelzereignisse den stärksten Eisverlust zur Folge hätten.
Für Milliarden Menschen weltweit, vor allem aber für jene in Küstengebieten, ist Grundwasser die primäre Quelle für Trinkwasser. Weltweit sind die verfügbaren Grundwasserressourcen durch steigende Wasserentnahmen gefährdet, dies gilt vor allem für küstennahe Aquifere, da diese zusätzlich von Salzwasserintrusion bedroht sind. Gleichzeitig ist der Grundwasserabfluss in die Ozeane ein wichtiger Prozess für aquatische Ökosysteme. Das sich wandelnde Klima und die steigenden Meeresspiegel werden die Küstengrundwasserdynamiken weiter verändern.Kürzlich entwickelte globale Grundwassermodelle bieten die Möglichkeit, diese globalen Herausforderungen sichtbar werden zu lassen. COASTGUARD stellt sich zur Aufgabe die Parametrisierung dieser neuartigen Modelle an der Randbedingung Ozean genauer zu untersuchen und dabei Unsicherheiten zu quantifizieren. Die Projektergebnisse werden der Forschungsgemeinschaft weltweit helfen, großskalige Küstengrundwasserprozesse besser zu verstehen und diese mit lokalen Erkenntnissen in Zusammenhang zu setzen. COASTGUARD wird nicht nur zu einem besseren Verständnis der Dynamiken von Küstengrundwasserprozessen beitragen, sondern auch Implikationen für die zukünftige Frischwasserverfügbarkeit zulassen. Außerdem wird COASTGUARD weltweit Regionen aufzeigen, welche besonders durch ein sich änderndes Klima betroffen sind.COASTGUARD bietet damit die einmalige Gelegenheit: (1) Unsicherheiten der globalen Grundwassermodellierung zu untersuchen und deren Parametrisierung an der so wichtigen Schnittstelle Ozean zu verbessern, (2) neue Erkenntnisse darüber zu liefern, welche Prozesse bezüglich der Dynamik zwischen Grundwasser und Meer auf einer globalen Skala dominant sind sowie (3) die weltweite Quantifizierung von Salzwasserintrusion und Grundwasserabfluss im Kontext von Klimawandel und dem steigenden Meeresspiegel darzustellen.
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