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.
Der Anstieg natürlicher Emissionen des Treibhausgases Methan haben einen bedeutenden Einfluss auf das Klima der Erde. Als Methanquelle nehmen küstennahe Gewässer eine besondere Stellung ein, da die Methankonzentration im Wasser hier wesentlich höher ist als im offenen Ozean. Trotz der Bedeutung der Küstengebiete ist bisher nur wenig bekannt über die hier zu findenden Methanemittenten und ihr jeweiliger Beitrag am atmosphärischen Methanfluss. Zudem zeigen eine Reihe aktueller Untersuchungen, dass Methan nicht nur unter anoxischen Bedingungen mikrobiell gebildet werden kann, sondern dass dies auch in einer oxischen Umgebung möglich ist. Eine solche Methanproduktion nahe der Meeresoberfläche würde den Weg zwischen Methanquelle und Atmosphäre wesentlich verkürzen und damit den Methanfluss in die Atmosphäre verstärken. Aufgrund einiger Untersuchungen, die eine Verknüpfung zwischen Primär- und Methanproduktion aufzeigen, stellen wir die Hypothese auf, dass Mikrophytobenthos (MPB)-Gemeinschaften eine wichtige, aber bisher nicht bearbeitete Stellung in der Flachwasser-Methandynamik zukommen. MPB-Gemeinschaften nehmen eine herausragende Rolle in der Primärproduktion von Küstensedimenten ein. Um die Bedeutung der MPB-assoziierten Methanproduktion besser einordnen zu können, werden wir das Potential dieser Methanquelle in Inkubationsexperimenten detailliert untersuchen. Zur Bestimmung der hierbei wichtigen Effektoren und Mikrophytobenthosarten werden wir an verschiedenen axenischen und xenischen klonalen Kulturen benthischer Diatomeen-Spezies die Primär- und Methanproduktion unter kontrollierten Temperatur- und Lichtbedingungen bestimmen. Mit Hilfe einer neuen Cavity-Ring-Down-Spektroskopie basierten Methode planen wir an geschlossenen Inkubationen die Methankonzentrationsentwicklung in hoher zeitlicher Auflösung über Tag/Nacht Zyklen zu erfassen. Zusätzliche Inkubationen mit 13C-markierten Substraten werden es uns erlauben, den Weg der Methanproduktion in den Diatomeen einzugrenzen. Bisher wurde der Prozess der oxischen Methanproduktion nur in Kulturexperimenten untersucht. Ob die hier ermittelten Raten auch in die natürliche Umgebung übertragbar sind, wurde hingegen nicht geprüft. Um diese Wissenslücke zu schließen, planen wir neben den Experimenten an klonalen Kulturen auch Studien an natürlichen MPB-Gemeinschaften durchzuführen. Diese Gemeinschaften werden wir im Flachwasser vor der Insel Askö (schwedische Ostseeküste) und dem inneren Küstengewässer vor Zingst (Darßer-Zingst-Bodden, deutsche Ostseeküste) beproben, um ein möglichst breites Spektrum an Sedimenten, hydrodynamischen Bedingungen und MPB-Gemeinschaften abzudecken. Um die in unseren Experimenten ermittelten Methanproduktionsraten in die benthischen und atmosphärischen Methanflüsse besser einordnen zu können, werden wir in beiden Untersuchungsgebieten die Methanflüsse zwischen Sediment, dem Wasser und der Atmosphäre bestimmen.
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.
Many studies have been conducted with the aim to better understand biologic and hydrologic processes that control C and N fluxes in rice paddy systems. But rarely have studies attempted to explicitly link the hydrological and biogeochemical controls of nutrient transport on the field scale. In this research project we aim to improve our understanding of processes that are involved in storing and releasing water and nutrients of different rice-based cropping systems. The Catchment Modeling Framework (CMF) will be coupled to the biogeochemical MOBILE-DNDC model (SP6) in to simulate (1) vertical and lateral transport processes of water, C and N and (2) to predict the reaction of ecosystem services such as water storage and purification, gas regulation, nutrient cycling and food supply in dependence of cropping systems. SP7 follows a rejectionist framework where model complexity is adapted to available data and process understanding. State-of-the-art analytical instruments will be connected to a unique automatic sampling system to continuously measure water isotopic composition as well as dissolved carbon and nitrogen solutes in situ for the first time. Waters to be sampled include surface water, irrigation water, groundwater and water vapor. Cavity Ringdown Spectroscopy will be used to measure 2H/H and 18O/16O. Isotopic signatures will allow estimating water mean transit times, partitioning between evaporation and transpiration and separating flow paths. Hyperspectral UV photometers equipped with a flow-through cell will be installed for continuous measurements of nitrate and DOC.
Die Erforschung der Suedharzer Gipshoehlen und Gipskarste ist ein Langzeitprojekt, das von interessierten Wissenschaftlern, Studenten und Privatpersonen betrieben wird. Die Zielsetzung ist einerseits rein wissenschaftlich: Erforschung der Hoehlenbildung, der Verkarstungsvorgaenge, der regionalen Hydrologie, der holozaenen Landschaftsgeschichte. Gleichzeitig wird fuer den Schutz und die Erhaltung der Hoehlen und der charakteristischen Gipskarstlandschaft gearbeitet. Dazu wurde ein Kataster aller Hoehlen des Harzes in Zusammenarbeit mit dem Landkreis Osterode erstellt. Schwerpunkt sind Arbeiten im Naturschutzgebiet Hainholz-Beierstein, das durch eine Klage der Rigips Werke zum Gipsabbau freigegeben werden soll. Hierzu werden wissenschaftliche Arbeiten (Hydrochemie, Bohrungen, Vermessungen) durchgefuehrt, die zu gerichtsverwertbaren Tatsachen im Vergleich mit anderen Gipskarstgebieten fuehren.
Das Ziel des Forschungsvorhabens liegt in der grundlegenden Untersuchung der Kavitäts-/Plasmaausbildung und der Plasmastrahlung in einer Doppelpuls-LIBS-Anwendung an metallischen Proben unter Wasser bei einem Wasserdruck von bis zu 60 MPa. Zunächst ist hierfür die Laser-induzierte Kavität zu analysieren, um daraus Informationen über die Geometrie, Lebensdauer und die entstehende Schockwelle abzuleiten. Hierbei ist von besonderem Interesse, wie sich die wesentlichen Prozessparameter auf die Kavität auswirken und wie sich die Lebensdauer der Kavität steigern lässt. Des Weiteren sind Störquellen für die Kavitäts- bzw. Plasmaerzeugung von Interesse, wie das optische Durchbruchverhalten im Wasser in Abhängigkeit vom Wasserdruck. Weiterhin gilt es, die Voraussetzungen und die zeitlichen Perioden für die Emission von Linienstrahlung im Verhältnis zur Kontinuumstrahlung, herauszuarbeiten. Für die Elementanalyse durch LIBS ist die Untersuchung der Linienprofile von Interesse, hierbei insbesondere die Absorptions- und Verbreiterungsmechanismen eines Laser-induzierten Plasmas bei hohem Wasserdruck in Hinblick auf die Auswertbarkeit von Einzellinien. Mit diesem Wissen sollen Schlussfolgerungen auf die erforderliche Technik, geeignete Auswertemethoden und die erreichbare Genauigkeit für LIBS in der Tiefsee gezogen werden.
Ueber einen Zeitraum von bisher 13 Jahren werden im Rahmen einer Langzeitstudie Daten zur Biologie und Populationsdynamik des Laufkaefers Laemostenus schreibersi (Coleoptera, Carabidae) aufgenommen. Die Beobachtungen finden im natuerlichen Habitat, dem Eggerloch - einer Hoehle in Kaernten, und im Labor statt. Bisher abgeschlossen sind die Aussagen zur Lichtempfindlichkeit des reduzierten Auges dieser Art und die Untersuchungen zur Tag/Nachtaktivitaet. Weiter untersucht werden Aspekte der Populationsbiologie: Fortpflanzung und Entwicklung, Alter und Langlebigkeit, Populationsgroesse (Fang-Wiederfang-Methode), zeitliche und raeumliche Verteilung in der Hoehle, der Austausch mit anderen Populationen des Spaltensystems. Die Groesse der in der Hoehle lebenden Population dieses Laufkaefers erweist sich als relativ klein, aber konstant (50-100 Tiere). Anhand der vielen Wiederfaenge konnten genaue Aussagen ueber das Alter und die Lebenserwartung der Tiere gemacht werden. Manche Individuen erreichten das bemerkenswerte Alter von 8 Jahren. Langlebigkeit koennte einer der Faktoren sein, der die Populationsgroesse stabilisiert (Zuwanderungen aus dem Spaltensystem scheinen weniger bedeutend zu sein). In einer naechsten Phase des Projektes sollen zusaetzlich (in Zusammenarbeit mit der Universitaet Jena) genetische Untersuchungen vorgenommen werden, an Individuen von verschiedenen Standorten des Verbreitungsgebietes (von Norditalien bis Slowenien und die Steiermark), um Rueckschluesse auf die Verwandtschaft zu anderen Arten und zur Besiedlung machen zu koennen.
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.
Das COSC-Bohrprojekt ('Collisional Orogeny in the Scandinavian Caledonides') ist fester Bestandteil des 'International Scientific Drilling Program' (ICDP) und des 'Swedish Scientific Drilling Program' (SSDP). COSC untersucht die altpaläozoische Schließung des Iapetus-Ozeans und die Kontinent-Kontinent-Kollision zwischen Baltica and Laurentia, die im mittleren Silur zu einer Teilsubduktion des baltischen Kontinentalrandes unter Laurentia und der Bildung eines Orogens vom Himalaya-Typus führte. Während die Platznahme des hochgradig metamorphen Allochthons im Rahmen von COSC-1 im Åre-Gebiet studiert wurde (Durchteufung der subduktionsbezogenen, untere Seve-Decke und der niedrig-gradig metamorphen Särv-Decke in 2014), wird COSC-2 die mächtige paläozoische Sedimentabfolge des Unteren Allochthon und Autochthon, den kaledonischen Hauptabscherhorizont und das präkambrische Grundgebirge des Fennoscandischen Schildes am Liten-See südöstlich Järpen untersuchen. Das beantragte DFG-Projekt konzentriert sich auf die Sedimentabfolge des Kambriums bis Silur in den höheren größer als 1200 m der Bohrung, die in verschiedenen Faziesräumen auf dem Außenschelf und im Vorlandbecken ablagert wurden. Die Schließung des Iapetus-Ozeans, die Kollission zwischen Baltica und Laurentia, die Deckenstapelung entlang der norwegisch-swedischen Deformationsfront und die durch Auflast gesteuerte flexurhafte Deformation am Kontinentalrand veränderte die Konfiguration des baltoskandischen Beckens und formte unterschiedliche Ablagerungsräume in dem zum Orogen parallel verlaufenden Vorlandbecken vom Mittelordoviz bis Silur. Die Sedimentabfolge im Untersuchungsgebiet wird detailliert im Hinblick auf Fazieswechsel und Meeresspiegelschwankungen untersucht werden. Stratigraphische Lücken im Oberordoviz und mögliche Karstbildung in den Kalken des Llandovery könnten Vereisungen und extreme Klimaschankungen wiederspiegeln während der Eiszeit-Periode vom höheren Mittelordoviz bis in das Obersilur. Die Untersuchung von oberordovizischen Sedimenten, die in tieferem Wasser abgelagert wurden, schliesst die Suche nach Spuren des intensive Vulkanismus (K-Bentonite) in dem sich schliessenden Areal des Iapetus-Oceans ein und nach Relikten von nahen Meteoriteneinschlägen in der kaledonischen Vortiefe. Die enge Kooperation mit PIs anderer Disziplinen wie Geothermie und Geophysik stehen im Hauptfokus dieses Projekts. Detaillierte lithologische Studien sind die Basis einer Beprobungsstrategie für ein geothermisches Modell. Die Kalibriering geophysikalischer Bohrlochmessungen mit den Sedimentdaten erlaubt es die Interpretation früherer reflexions-seismischer Untersuchungen zu überprüfen und die darauf basiernden Modelle des geologischen Untergrunds. Die Sedimentabfolge in der COSC 2-Bohrung wird ein Schlüssel zum Verständnis der seismischen Daten im Untersuchungsgebiet sein.
Teilprojekt A1 konzentriert sich auf zwei Makroregionen in Afrika: Äthiopien und Ägypten. Während in den letzten Jahren geoarchäologische Arbeiten an zwei Fundplätzen (Mochena Borago in Äthiopien, Sodmein Cave in Ägypten) im Vordergrund der Untersuchungen standen, ist es das Ziel im beantragten Forschungsvorhaben zu einem umfassenden Verständnis vergangener Umwelt- und Bevölkerungsdynamiken in diesen beiden Makro-Regionen zu gelangen. Dies soll durch die Integration von Daten aus verschiedenen archäologischen Fundstellen und geologischen Archiven erreicht werden. Dies erfolgt in enger Zusammenarbeit insbesondere mit den Teilprojekten A3, F6 und Z2.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 170 |
| Land | 2 |
| Wissenschaft | 366 |
| Type | Count |
|---|---|
| Daten und Messstellen | 147 |
| Ereignis | 11 |
| Förderprogramm | 143 |
| Taxon | 96 |
| Text | 16 |
| unbekannt | 221 |
| License | Count |
|---|---|
| geschlossen | 19 |
| offen | 326 |
| unbekannt | 193 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 66 |
| Englisch | 488 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 18 |
| Bild | 2 |
| Datei | 43 |
| Dokument | 5 |
| Keine | 313 |
| Unbekannt | 96 |
| Webseite | 76 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 315 |
| Lebewesen und Lebensräume | 538 |
| Luft | 192 |
| Mensch und Umwelt | 538 |
| Wasser | 302 |
| Weitere | 480 |