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Reaktionen des terrestrischen Systems auf nordatlantische Klimaschwankungen im letzten glazialen Zyklus: Hochauflösende Löss-Paläoboden-Sequenzen aus Remagen-Schwalbenberg (Mittelrheintal, Deutschland) (TerraClime)

Klimaschwankungen des Quartärs sind anhand von Tiefsee- und Eisbohrkernen sehr detailliert erforscht und bekannt. Reaktionen des terrestrischen Systems auf diese Klimaänderungen sind bis heute hingegen nur vage definiert. Diese besser zu verstehen ist jedoch von entscheidender Bedeutung, da der Mensch auf der Erdoberfläche lebt, und die Steuerungsfaktoren sowie Rückkopplungen zwischen Erdoberfläche und Atmosphäre sich anders als in Tiefseesedimenten oder Eisbohrkernen niederschlagen. Hauptziel des TERRACLIME-Projekts ist es, die Reaktionen des terrestrischen Systems auf Klimaänderungen der Nordhemisphäre während des letztglazialen Zyklus (LGZ) anhand neuer Löss-Paläoboden-Sequenzen (LPS) aus Remagen-Schwalbenberg (Mittelrheintal, Deutschland) zu rekonstruieren. Der im Zuge der Projektvorarbeiten gewonnene Pilotkern REM 3A beinhaltet die mächtigste und womöglich vollständigste für den LGZ in West- und Mitteleuropa bekannte Sequenz, die eine umfassende Rekonstruktion der Landschaftsgeschichte und Paläoumweltbedingungen ermöglicht. Der neue Kern ist länger und vollständiger als Aufschlüsse und Profile früherer Studien. Letzteren fehlen zudem hochauflösende Paläoklimarekonstruktionen mittels neuer Methoden sowie ein hochauflösender chronologischer Rahmen. Die systematische geophysikalische Prospektion des gesamten Schwalbenbergs bildet die Basis zur Detektion bestmöglicher Bohrpunkte an Stellen maximaler Lössmächtigkeit, um neben einem weiteren, hoch auflösenden Kern gezielte Testsondierungen durchzuführen. Durch diesen Catena-Ansatz wird es möglich sein, die Reaktionen von Löss auf Klimaänderungen zu erfassen sowie archiv-intrinsische Variabilitäten zur Differenzierung zwischen lokal, regional und überregional gesteuerten Prozessen zu nutzen. Neben etablierten Methoden (Sedimentologie, Mineralogie, Umweltmagnetismus) wird sich das Projekt auch neuartiger, innovativer Ansätze bedienen (anorganische und stabile Isotopen-Geochemie, Biomarker-Analysen). Dadurch werden neue Erkenntnisse zu paläoklimatischen Bedingungen, Sedimentationsprozessen, post-sedimentären Veränderungen sowie zur Vegetationsgeschichte generiert. Geochemische Daten werden außerdem herangezogen, um mögliche Änderungen der Sedimentherkunft zu erfassen. Hochauflösende Lumineszenz-Datierungen zur Erstellung eines unabhängigen und verlässlichen Altersmodells spielen im Rahmen des Projektes eine entscheidende Rolle. Ein Altersmodell, das auf der Kopplung von OSL an Quarzen mit pIR-IRSL an polymineralischen Präparaten basiert, fehlt bislang für den Schwalbenberg. Im Vergleich mit anderen lokalen, regionalen und überregionalen Paläoklimaarchiven wird es damit möglich sein, Reaktionen des terrestrischen Systems auf atmosphärische Klimaänderungen im Nordatlantik innerhalb des LGZ zu entschlüsseln. Die Erfassung synchron und asynchron verlaufender Veränderungen wird unser Verständnis von der Verknüpfung mariner, eisbasierter und terrestrischer Klimaarchive deutlich verbessern.

Sonderforschungsbereich (SFB) 1211: Evolution der Erde und des Lebens unter extremer Trockenheit, Teilprojekt D01: Kosmogene Nuklide: Datierung alter kontinentaler Sedimente in Trockengebieten

Ziel ist es, Methoden zu entwickeln, die geeignet sind alte Sedimente in Trockengebieten verlässlich zu datieren: (i) Entwicklung einer Methode um mittels kosmogenen 10Be and 53Mn terrestrische Alter von Mikrometeoriten (aus Trockenseesedimenten und der Gipsstaubbedeckung der Landschaft) zu bestimmen, (ii) Entwicklung und Anwendung der 10Be/21Ne-Bedeckungalterdatierung an Grobsedimenten, (iii) Entwicklung einer kosmogenen 21,22Ne Methode um Halit (Steinsalz) in Oberflächensedimenten (z.B. fossile Salzseen) zu datieren. Erwartete erschließbare Altersbereiche: ca. 1 bis 22 Ma bzw. ca. 0.5 bis 10 Ma, für 53Mn und 10Be/21Ne Bedeckungsaltersdatierung, es gibt keine theoretische Obergrenze für 21,22Ne.

Zuwachs der Baeume in Abhaengigkeit von den Umweltfaktoren

Erforschung der Abhaengigkeit des Baumwachstums von menschlich beeinflussten Faktoren: An der alpinen Waldgrenze bei Innsbruck, im Nordschwarzwald, sowie in den Donauauen bei Ingolstadt werden die jaehrlichen und taeglichen Zuwachsraten ausgewaehlter Versuchsbaeume in Abhaengigkeit von den verschiedensten Standortsfaktoren untersucht, um Anhaltsmoeglichkeiten fuer eine paleoklimatische Interpretation der wechselnden Jahrringbreiten zu erhalten.

Wachstumsschwankungen europäischer Baumarten während der letzten 1000 Jahre

Als Grundlage für hochaufgelöste Klimarekonstruktionen der letzten Jahrtausende dienen jahrgenau datierbare natürliche Klimaproxies wie Jahresringe von Bäumen. Bisher konzentrierten sich dendroklimatologische Untersuchungen in Europa auf Temperaturrekonstruktionen borealer und alpiner Waldgrenzstandorte. In weitaus geringerem Umfang liegen dagegen hydroklimatische Rekonstruktionen basierend auf niederschlagssensitiven Baumarten der Tieflagen (kleiner als 1000 m NN) vor, obgleich hydroklimatische Schwankungen in der Abschätzung zukünftiger und historischer Klimaveränderungen eine wichtige Rolle spielen. Die Steuerungsfaktoren, das Ausmaß und die zeitliche Abfolge dekadischer bis mehrhundertjähriger Schwankungen im Baumwachstum, welche für die Rekonstruktion des gesamten Spektrums hydroklimatischer Variabilität von entscheidender Bedeutung sind, wurden bisher kaum untersucht und verstanden. In dem geplanten Projekt sollen nun zum ersten Mal langfristige Wachstumstrends auf verschiedenen raum-zeitlichen Skalen von acht europäischen Baumarten über die letzten 1.000 Jahre gegenübergestellt werden. Die hauptsächlich aus archäologischen und historischen Holzfunden generierten Jahrringdaten von Eiche, Buche, Erle, Esche, Ulme, Tanne, Kiefer und Fichte, in Verbindung mit Daten lebender Bäume, decken die letzten 1.000 Jahre lückenlos mit hoher Belegung ab. Dieser einmalige Datenbestand mit rund 60.000 Jahrringserien ökologisch und ökonomisch wichtiger heimischer Baumarten wird von europäischen Jahrringforschern bereitgestellt. Das Ziel des geplanten Projektes ist ein besseres Verständnis der raum-zeitlichen Variabilität von niederfrequenten Wachstumstrends und die Identifizierung gemeinsamer Faktoren, die das längerfristige Baumwachstum in Europa maßgeblich steuern (z.B. Klima und/oder Vulkanemissionen, Kohlenstoffdioxidgehalt der Atmosphäre oder Veränderungen der Sonnenaktivität). Die angewandten Methoden umfassen neue Standardisierungsverfahren, Trend- und Spektralanalysen sowie Filterungsverfahren, um niederfrequente Schwankungen der Jahrringchronologien zu detektieren und extrahieren. Faktoren, die das langfristige Baumwachstum maßgeblich steuern, werden unter Einbeziehung verschiedener Klimaparameter (Temperatur, Niederschlag, Abflussmengen von Flüssen, Grundwasserstände) sowie Zeitreihen externer und interner Einflüsse auf das Klimasystem identifiziert. Darüber hinaus werden die langfristigen Wachstumstrends mit Zeitreihen anderer Paläoarchive verglichen. Die in dem geplanten Projekt gewonnenen neuen Erkenntnisse über klimabedingter, langfristiger Wachstumsschwankungen und deren Ursachen werden eine deutlich bessere Grundlage für zukünftige valide Klimarekonstruktionen, globale Klimamodelle und für die Quantifizierung von Langzeitveränderungen des globalen Kohlenstoffkreislaufs schaffen.

Oekonomie und Umwelt jungsteinzeitlicher und bronzezeitlicher Seeufersiedlungen im Raum Zuerich

Mit Beginn der Besiedlung der Seeufer durch baeuerliche Gemeinschaften ab 4300 vor Christus begann im schweizerischen Mittelland erstmals eine intensivere menschliche Beeinflussung der Landschaft. Die Schaffung offener Flaechen im ehemals voellig bewaldeten Gebiet trug waehrend der Zeit der Ufersiedlungen (bis in die spaete Bronzezeit) zur Bereicherung der Landschaft bei: Allmaehlich entstanden die Pflanzen- und Tiergemeinschaften der heute die Landschaft dominierenden offenen Flaechen. Hauptziel des Projekts ist es, in einer begrenzten Region moeglichst genau den Einfluss des Menschen auf die Landschaft zu rekonstruieren. Gleichzeitig sollen die oekonomischen Grundlagen der fruehen Bauernkulturen rekonstruiert werden. Die fruehe Geschichte von Pflanzen- und Tiergemeinschaften soll dargelegt und ein wesentlicher Beitrag zur Geschichte der Biodiversitaet geleistet werden.

Forschergruppe (FOR) 2358: Mountain Exile Hypothesis - How humans benefited from and re-shaped African high altitude ecosystems during Quarternary climatic changes, Teilprojekt: Paleoökologie - Pollenanalysie und ökologische Entwicklung der Bale Mountains

Die Klima-, Vegetations- und Kulturlandschaftsgeschichte des größten alpinen Ökosystems Afrikas soll durch Analyse von neun Bohrkernen im Bale Mountains National Park, Süd-Äthiopien mittels Pollen- und Pilzsporenanalyse, Holzkohlen- und Makrorest-Analyse rekonstruiert werden, um die Hypothese einer frühen Anwesenheit von Jägern und Hirten in einem nach Mehrheitsmeinung und derzeitigem Kenntnisstand erst spät durch Feuer und Beweidung beeinflussten Hochland zu testen. Die Zusammenarbeit mit Vegetations- (plotbasierte, floristisch vollständige Transekte) und Klimaökologie (10 Klimastationen) macht eine Kalibrierung von Sporopollen-Oberflächenproben möglich; Pollentypen können durch ökologische Zeigerwerte von Pflanzen (klimatisch/edaphisch/anthropozoogen) determiniert werden. Hochaufgelöste Pollen- und Holzkohle-Stratigraphien von neun vorgesehenen Bohrpunkten erlauben die Datierung, Dauer und Intensität menschlicher Eingriffe zu bestimmen und auch zu entscheiden, wie menschverursachte Störung (vor allem Feuer) von natürlichen Störungen zu unterscheiden sind. Dungsporen sollen helfen, die Haustierbeweidung und Wildtierbeweidung abzuschätzen. Die Interpretation wird abgesichert durch den Vergleich mit Multi-Proxies (XRF-Geochemie, stabile Isotope, Diatomeen, Coleoptera-Reste) aus den Bohrkernen und den Analysen der archäologischen, Anthrosol-, und Paläoklima-Analysen, womit die Modellierung der Umweltgeschichte der Bale Mountains möglich wird.

REVEALS reconstruction of past vegetation cover with optimized RPP values for European samples

This data set presents the reconstructed vegetation cover for 1451 European sites based on harmonized pollen data from the data set LegacyPollen 2.0 and optimized RPP values. Sugita's REVEALS model (2007) was applied to all pollen records using REVEALSinR from the DISQOVER package (Theuerkauf et al. 2016). Pollen counts were translated into vegetation cover by taking into account taxon-specific pollen productivity and fall speed. Additionally, relevant source areas of pollen were also calculated using the aforementioned taxon-specific parameters and a gaussian plume model for deposition and dispersal and forest cover was reconstructed. In this optimized reconstruction, relative pollen productivity estimates for the ten most common taxa were first optimized by using reconstructed tree cover from modern pollen samples and LANDSAT remotely sensed tree cover (Sexton et al. 2013) for Europe. Values for non-optimized taxa for relative pollen productivity and fall speed were taken from the synthesis from Wiezcorek and Herzschuh (2020). The average values from all Northern Hemisphere values were used where taxon-specific continental values were not available. We present tables with optimized reconstructed vegetation cover for all records in Europe. As further details we list a table with the taxon-specific parameters used and a list of parameters adjusted in the default version of REVEALSinR.

REVEALS reconstruction of past vegetation cover with optimized RPP values for Asian samples

This data set presents the reconstructed vegetation cover for 706 Asian sites based on harmonized pollen data from the data set LegacyPollen 2.0 and optimized RPP values. Sugita's REVEALS model (2007) was applied to all pollen records using REVEALSinR from the DISQOVER package (Theuerkauf et al. 2016). Pollen counts were translated into vegetation cover by taking into account taxon-specific pollen productivity and fall speed. Additionally, relevant source areas of pollen were also calculated using the aforementioned taxon-specific parameters and a gaussian plume model for deposition and dispersal and forest cover was reconstructed. In this optimized reconstruction, relative pollen productivity estimates for the ten most common taxa were first optimized by using reconstructed tree cover from modern pollen samples and LANDSAT remotely sensed tree cover (Sexton et al. 2013) for Asia. Values for non-optimized taxa for relative pollen productivity and fall speed were taken from the synthesis from Wiezcorek and Herzschuh (2020). The average values from all Northern Hemisphere values were used where taxon-specific continental values were not available. We present tables with optimized reconstructed vegetation cover for records in Asia. As further details we list a table with the taxon-specific parameters used and a list of parameters adjusted in the default version of REVEALSinR.

Vegetationskundliche und palaeooekologische Untersuchungen an der Hornisgrinde (Nordschwarzwald)

Die Moore im Bereich der Hornisgrinde (Nordschwarzwald) werden kartiert und oekoogisch relevante Parameter des Moorwassers werden gemessen. Anhand von Bohrkernen aus den Mooren werden durch Pollen, Grossreste und Geochemie die Entwicklung der Moore und ihrer Umgebung sowie die Einfluesse durch die Besiedelung der Region untersucht.

Modellierung der Ressourcennutzung in terrestrischen Habitaten. Rekonstruktion des Nahrungsspektrums neogener und pleistozäner Huftiergesellschaften

Die Kenntnis rezenter Lebensräume wird genutzt, um Modelle zur Rekonstruktion neogener und pleistozäner Habitate zu entwickeln. Es wird erwartet, dass die Nahrungsspezifität von Huftieren wichtige Hinweise liefert auf die Habitate der untersuchten Faunen. Evolutionstrends lassen sich dann mit Veränderungen im Habitat korrelieren.

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