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.
1. Vorhabenziel: Die Untersuchung von mikrobiellen Gemeinschaften in Salzpfannen im südwestlichen Afrika über die Zeit birgt das Potential, wertvolle Informationen über die mit den Mikroorganismen assoziierten Klima- und Umweltbedingungen der Vergangenheit zu erhalten. In der GeoArchives II Phase wollen wir neue mikrobiologische Ansätze und Methoden anwenden, um die Änderungen der mikrobiellen Gemeinschaften mit der Zeit zu dokumentieren (Kultivierungsexperimente von Schlüsselorganismen, externe DNA als Schlüssel zur Vergangenheit), die gewonnenen Daten mit biogeochemischen Methoden (mikrobielle Biomarker) zu validieren und Klimainformationen aus den Daten abzuleiten. Außerdem wollen wir die Wechselwirkung von Mikroorganismen mit Gesteinsoberflächen im Zuge von bodenbildenden Verwitterungsprozessen in der Region untersuchen. Weiterhin sollen mit Hilfe geochronologischer Datierungsansätze relevante Landschaftsformen (Salzpfannen, Hänge, Schwemmfächer und Terrassen) in ihrer Genese datiert werden, um aktuelle Fragen nach den Auswirkungen des Klima- und Nutzungswandels auf die heutigen Landschaftsökosysteme zu beantworten. 2. Arbeitsplanung: Im Projekt sollen zwei Probenahmen durchgeführt werden. Die Salzpfannen werden Ende 2016 Gegenstand der ersten Kampagne sein. Die Salzpfannenproben sollen für die Kultivierungsexperimente und die Studien zur extrazellularen DNA verwendet werden. In der zweiten Kampagne soll im Frühjahr 2017 im Tsauchab-Tal Material für die Untersuchung der Verwitterungsprozesse gewonnen werden. Des Weiteren sollen Altersdatierung von Hangsedimenten, Schwemmfächern, Flussterrassen und Talbodenverschüttungen vorgenommen werden, um die Stabilität und das Potenzial dieser Flächen für die Landnutzung unter dem Einfluss des Klimawandels zu bewerten.
Ziele: Das Verbundprojekt GeoArchives wird im Rahmen des Programms 'SPACES' (Science Partnerships for the Assessment of Complex Earth System Processes) gefördert. In dessen Mittelpunkt steht die Durchführung von wissenschaftlichen Kooperationsprojekten die zur Formulierung wissenschaftsbasierter Managementempfehlungen für die Region Südliches Afrika beitragen sollen, um langfristig eine nachhaltige Nutzung und den Erhalt von Ökosystemdienstleistungen zu sichern. Im SPACES-Programm werden intensive wissenschaftliche Kooperationen mit Partnereinrichtungen in Namibia und Südafrika angestrebt. Klimatische Veränderungen führen insbesondere im Verbund mit dem Überschreiten des Tragfähigkeitspotentials von Landschaften unmittelbar zur Mobilisierung und Umlagerung von Sedimenten. Sedimentarchive sind eine wesentliche Datenquelle zur Validierung prognostischer Modellansätze, da sie einer ständigen Veränderung im Zuge klimatischer Variabilität unterliegen. Insbesondere die Interpretation der sedimentären Abfolge gibt wichtige Hinweise auf Art, Richtung und Intensität der verschiedenen Prozesse. Hierfür wurden hoch auflösende Geoarchive (Hänge, Schuttfächer/ Schwemmkegel, Terrassen, Lagunen und Pfannen) unterschiedlicher Regionen und Ablagerungsbereiche ausgewählt, die die jüngste Vergangenheit dokumentieren. Zugleich ermöglicht die Fernerkundung auf Grundlage geochemischer und physikalischer Parameter die direkte und indirekte Analyse von Sedimenten, Böden und Landschaftsformen auf unterschiedlichen Skalen. Die Untersuchungsgebiete des Projektes befinden sich a.) im Bereich des Zusammenflusses von Molopo und Oranje, b.) im Unterlauf des Molopo (SW Kalahari; Bereich des Zusammenflusses von Auob und Nossob), c.) im Tsauchabtal (Namib, Große Randstufe) und d.) an der Skelettküste Namibias.
Fluviale Systeme in proglazialen Gebieten der Hochgebirge sind rezent von starken Veränderungen betroffen. Große Mengen an Lockmaterial sind durch das Abschmelzen der Gebirgsgletscher für den fluvialen Transport verfügbar. Die Variabilität des Abflussverhaltens der gletschergespeisten Bäche spiegelt sich in den abgelagerten Sedimenten der Schwemmkegel und Terrassen wider. Mitunter kommt es dort zu sehr kurzfristigen Laufveränderungen (braided river system). In den unterstrom liegenden Bachabschnitten ist oft die für Hochgebirgsbäche typische step-pool-Sohlmorphologie der Bachsohle entwickelt. Die Untersuchungen der funktionalen Abhängigkeiten zwischen fluvialem Sedimenttransport und Sohlmorphologie bzw. Laufmuster proglazialer Gerinne sollen zu einem besseren Verständnis der Funktionsweise proglazialer Fließgewässersysteme führen. Zusätzlich wird der Ansatz eines ganzheitlichen Sedimenthaushaltes (holistic sediment budget) verfolgt. Dabei sollen erstmalig die klassischen Ansätze der Fluvialgeomorphologie mit innovativen nicht invasiven hochauflösenden Methoden (ALS, TLS, GPR, DGPS) gekoppelt werden.
Die kinematische Entwicklung kontinentaler Rifts und der Einfluß tektonischer und klimatischer Faktoren auf Oberflächenprozesse erfordert einen ganzheitlichen analytischen Forschungsansatz bei der Entschlüsselung von Paläo-Umweltveränderungen aus Bohrlochdaten. Da Erosionsprozesse und Sedimenttransport von topographischen, klimatischen, und lithologischen Faktoren stark abhängig sind, ist bei die Rekonstruktion der tektonogeomorphologischen Charakteristika des sedimentären Beckensystems notwendig. Unser Vorhaben im Umfeld der ICDPBohrloch im Chew Bahir hat das Ziel, die Beziehungen zwischen der tektonisch-geomorphologischen Entwicklung des Beckens, dem Sedimenttransportsystem und den Ablagerungsbedingungen am Bohrlochstandort zu charakterisieren, um Paläo-Umweltindikatoren aus den zukünftigen Bohrkernen besser interpretieren zu können. Der Bohrkern wird den Zeitraum der letzten 800-1,200 ky abdecken und somit wertvolle Daten zu Umweltveränderungen und letztendlich zur Evolution und den Lebensbedingungen der Hominiden liefern. Durch die Integration unserer Studie des Einzugsgebiets mit den Bohrlochdaten soll der Einfluss klimatischer und tektonischer Kontrollmechanismen auf das Sedimenttransport- und Ablagerungsmilieu entziffert werden. Unsere Ergebnisse werden einen Beitrag zum Verständnis von Sedimentablagerungen in Extensionsbecken hinsichtlich der folgenden Aspekte liefern: 1) tektono-geomorphologische Kontrollmechanismen der Landschaftsentwicklung; 2) Sedimentproduktion und Ablagerung; und 3) Signale von Umweltänderungen in sedimentären Ablagerungen in einem für die Hominiden-Entwicklung wichtigen räumlichen und zeitlichen Abschnitt des Ostafrikanischen Rifts. Wir verfolgen wir einen vierstufigen Forschungsansatz: I) Identifikation räumlichzeitlicher Variationen von Sedimentquellen und Transportwegen durch Provenanzanalyse und Datierung von fluvialen Terrassen; II) Quantifizierung von erosionsraten durch kosmogene Nuklide und Sedimentvolumen durch Auswertung von Reflektion-seismische Profilen; III) zeitliche Einordnung von Änderungen im Entwässerungsnetz; und IV) Herstellung einer Grundlage für die Verbindung zwischen der tektono-geomorphologischen Entwicklung des Sedimentbeckens und dem ICDP-Bohrkernarchiv. Bei der Provenanzanalyse werden sedimentologische Ansätze angewendet. Altersbestimmungen von Terrassenablagerungen werden mittels kosmogener Nuklide, und 14C-Datierungen durchgeführt, um ein möglichst breites Altersspektrum abzudecken. Die tektonischgeomorphologische Analyse erfolgt auf Basis eines 12-m- Höhenmodells aus TanDEM-X Daten. Vor dem Hintergrund aktiver Tektonik und frequenten Auswirkungen veränderter Klimaänderungen ist dieser Ansatz notwendig und wird einzigartige Datensätze liefern, die einen direkten Bezug zu den Bohrkernen herstellen und unser Verständnis über die Beziehungen zwischen Umweltveränderungen, Änderungen im Oberflächen-Prozessregime und der Evolution den Hominiden erweitern werden.
Das Vorhaben hat die erstmalige geodätische Bestimmung der Geometrie und Höhe von Paläoseeterrassen im Gebiet des Lago Argentino sowie deren Nutzung als Indikatoren für Krustendeformationen zum Ziel. Es erschließt unikale quantitative Informationen über glazial-isostatischen Ausgleichsbewegungen im Gebiet der Patagonischen Eisfelder seit dem Spätpleistozän sowie über neotektonische Deformationen. Zu diesem Zweck werden mit kinematischen GPS-Messungen Höhenprofile der Terrassen aufgenommen und der rezente mittlere Seespiegel bestimmt. Die Ergebnisse tragen zur Erforschung der regionalen Vereisungsgeschichte und Klimaentwicklung sowie zur Beurteilung des Potentials seismo-tektonischer Naturkatastrophen bei.
Hintergrund: Die zur Bodenbearbeitung genutzte Rebzeile wird vor der Traubenernte mit einer Herbst-Winter Begrünung angesät. Problematisch bei Begrünungen ist vor allem die Wasserkonkurrenz zum Rebstock, die einen längere ungestörte Wachstumsphase der Begrünung über den Sommer nicht ermöglicht. Deshalb erfolgt ein Umbruch der Herbst-Winterbegrünung im Frühjahr. In Steillagen ist aufgrund der Wasserkonkurrenz der bis dato bekannten Begrünungsmischungen, kein dauerhafter Einsatz von Begrünungen möglich. Zielsetzung: Entwicklung und Prüfung von mehrjährigen Mischungen für die Rebzeilen, um den jährlichen Umbruch zu vermeiden. Dadurch bieten die Rebhänge während des Winterhalbjahrs einen grünen Anblick, verbunden mit einer nachhaltigen Sicherung des Oberbodens. Durch Einsatz von tiefwurzelnden, niederwüchsigen Leguminosen kann der Düngeaufwand auf den bewirtschafteten Flächen reduziert werden.
Um die Besiedlungsgeschichte Nordost-Marokkos und die interkontinentalen Kontakte mit der Iberischen Halbinsel besser zu verstehen, soll der zeitliche Rahmen auf das späte Pleistozän ausgedehnt werden. Dadurch überlappen sich die Teilprojekte chronologisch, was zu einer noch engeren Zusammenarbeit beider Projekte führen wird. Die Gewinnung von Primärdaten wird auf Marokko beschränkt, wo im Bereich des östlichen Rif exzellente spätpleistozäne Archive zur Verfügung stehen. Mit einem zweiten PI wird die geowissenschaftlich Expertise gestärkt. Geoarchäologische on- und off-site-Archive werden auf Spuren klimatischer Signale (LGM, Heinrich 1, Jüngere Dryas) untersucht, um ihren vermuteten Einfluss auf die Entwicklung der spätpleistozänen Besiedlung Nordafrikas zu analysieren. Die Archive umfassen Höhlen und Abris, Wadi-Terrassen sowie ephemere Seen und Lagunen.
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