Das Projekt "Sub project: Grain size analysis of sediments from deep Lake Malawi" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Mainz, Institut für Geowissenschaften durchgeführt. We propose to study the Holocene and last glacial sections of a well dated piston core from lake Malawi. This will be done by high resolution digital image analysis (sample width of 300 (m) of thin sections, based on the RADIUS method developed by Seelos & Sirocko, 2005. The Malawi sediments are partly laminated with an average sedimentation rate of 0.33 mm/yr. Thus the grain size record will have annual resolution, and allow to detect the history of eolian dust deflation and riverine flash floods, presenting an annual resolution time series of climate change in equatorial Africa for the last 25.000 years, in particular evaluating the low latitude climate during northern hemisphere cold events like the Little Ice age, the 8.2 ka event, Younger Dryas and Heinrich Events. This work is also a methodological study, because we will have to develop a new RADIUS algorithm for the very fine grained sediments of large lakes. When this algorithm is developed successfully in the first year of the project, the study can be continued further into the past on the ICDP Malawi sediments, but be also applied to other ICDP cores from deep lakes.
Das Projekt "Teilprojekt: Das marine Ca-Isotopen Budget und Umweltveränderungen während hochdynamischer Phasen des Känozoikums" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Münster, Institut für Mineralogie durchgeführt. IODP Expeditions 320 and 321 retrieved well preserved continuous core material from the equatorial eastern Pacific that provides an excellent archive for reconstructions of Cenozoic climate, a period which is known for its times of rapid and extreme climate variability. Besides reconstruction of temperature and salinity fluctuations, a main aim of this expedition was to enhance the understanding of carbon cycling, in particular the interplay of carbonate compensation depth (CCD), CaCO3-dissolution and productivity. Major and rapid changes in the Pacific CCD during the Cenozoic reveal strong dynamics in the oceanic C and Ca budget. The exact role of Ca is yet unclear; in particular the Ca sources for the massive pelagic CaCO3 deposition during CCD deepening need to be further constrained (continental input, shelf-weathering, uncompensated consumption of dissolved Ca). Based on microfossil records, we will reconstruct the fluctuations of delta 44/40Ca of the paleo seawater, model the oceanic Ca budget during key periods of climate change, and better constrain the role of Ca in terms of input, redistribution and output during times of massive CCD changes and important stratigraphic transitions.
Das Projekt "Teilprojekt: Auflösung von widersprüchlichen Hypothesen über verlängerte spätmiozäne El Niño Bedingungen unter Verwendung der ersten hochauflösenden Klimadaten aus dem äquatorialen Pazifik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Zentrum für marine Umweltwissenschaften durchgeführt. Eine der wichtigsten bisher ungeklärten Kontroversen aus dem Neogen dreht sich um die Frage, ob permanenten El Niño Bedingungen im Bereich des äquatorialen Pazifik im späten Miozän vorherrschten. Im Hinblick auf die prognostizierte globale Erwärmung von mehr als 4 Grad C bis zum Jahr 2100 ist es von besonderem Interesse das Klimageschehen des späten Miozäns, das im Mittel circa 4,5 Grad C wärmer war als heute, im Detail zu untersuchen. Dabei steht insbesondere Ausmaß eines El Niño Zustandes im Fokus. El Niño Ereignisse haben ihren Ursprung im äquatorialen Pazifik und treten immer dann auf, wenn sehr warmes Oberflächenwasser aufgrund veränderter Strömungen im ozeanographisch-meteorologischen System von West nach Ost fließt. Da der Wärmehaushalt des äquatorialen Pazifik eine globale Schlüsselfunktion für die atmosphärische Zirkulation, die Niederschlagsverteilung, den Wärmetransport und den Kohlenstoffzyklus auf der Erde hat, haben El Niño Ereignisse globale Auswirkungen. Langanhaltende El Niño Ereignisse könnten somit z.B. im späten Miozän für weltweite langanhaltende Trockenheit verantwortlich sein.Ziel des beantragten Projekts ist es herauszufinden, ob im spätmiozänen äquatorialen Pazifik zwischen 6.5 bis 9.4 Ma ein, so wie bisher angenommen, permanente El Nino Bedingungen vorherrschten. Um diese Hypothese zu testen, sollen Veränderungen in der Wassersäulenstruktur und in der Tiefe der Thermokline auf Glazial-Interglazial-Zeitskalen im Bereich des Westpazifischen Warmwasserkörpers (WPWP) untersucht werden. Hierzu sollen hochauflösende stabile benthische und planktische (Oberflächen/Thermoklinenarten) Isotopendaten aus Proben der neuen Bohrung U1488 (IODP Expedition 363, zentraler WPWP, A.J. Drury war Fahrtteilnehmerin) für das 6.0 bis 9.4 Ma Zeitintervall generiert werden. Die Auswirkung von Ökologie und Ontologie auf die Isotopendaten von planktischen Foraminiferen soll durch ausgewählte Analysen an mehreren Spezies und Größenfraktionen abgeschätzt werden. Daten der Bohrung U1488 werden dann mit Isotopen-Daten aus dem östlichen äquatorialen Pazifik verglichen, ein astronomisches Altersmodel erstellt und mit den bereits vorhandenen Daten und Altersmodell der Bohrungen U1337 und U1338 korreliert. Erst dadurch wird es erstmalig möglich sein den Umfang der El Niño Zustände zwischen 6,5 und 9,4 Ma im Bereich von kurz- und langfristigen Veränderungen detailliert abzuschätzen, und um die Art des ca. 6,5 Ma Übergangs zu La Niña Bedingungen zu charakterisieren. Darüberhinaus soll die Zusammenschau von Proxydaten benthischer und planktischer Foraminiferen aus Bohrungen U1488 und U1482 (Indischen Ozean) dazu beitragen die Rolle der Indonesien-Passage im Wiederauftreten von La Niña Ereignissen, die ab ca. 6,5 Ma auftreten, zu untersuchen. Die beantragte Studie wird sehr wertvolle Erkenntinisse zur Rolle und Auswirkung ausgedehnter El Niño Ereignisse liefern die wiederum wichtige Erkenntnisse über die für die Zukunft prognostizierte globale Erwärmung liefer
Das Projekt "Sub project: The Eocene/Oligocene Transition - a cyclostratigraphic perspective" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Zentrum für marine Umweltwissenschaften durchgeführt. We plan to establish a fully integrated and astronomically calibrated bio-, chemo-, and magnetostratigraphy at the equatorial Pacific for the Bartonian and Priabonian (41 to 34 Ma) to improve, date, and intercalibrate bio- and magnetostratigraphic datums. An accurate and precise age model is critical to unravel the cause and consequences of events across the Eocene/Oligocene climatic transition. Prerequisite is the correlation and integration of ODP Leg 199 (Sites 1218 through 1220) and IODP Expedition 320 (Sites U1331 through U1334) data (XRF core scanning, physical properties, bio- and magnetostratigraphy) for the middle to late Eocene and earliest Oligocene (magnetic polarity chrons C12n to C20n). The revised composite records will be used to validate and extend the astronomical calibration of the geological timescale into the middle Eocene. We plan to reconstruct the equatorial Pacific Carbonate Compensation Depth (CCD) in detail by using calibrated high-resolution XRF core scanning data with the aim to address how and why the acidity of the oceans changed in association with shifts in the global Eocene climate. We further will explore the characteristics of the Carbonate Accumulation Events (CAE) and evaluate the relationship of the long-period carbonate cycles in the equatorial Pacific sediments to astronomical forcing. Finally, we would like to contribute to a new high-resolution (on orbital time-scales) record of stable isotopes from bulk sediments at four IODP Exp. 320 sites (U1331 through U1334) along a depth transect from the top of magnetic polarity chron C15n through the base of C12r across the Eocene/Oligocene transition (35 to 33 Ma).
Das Projekt "Teilprojekt: Rekonstruktion oligozäner Klimadynamik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Frankfurt am Main, Fachbereich Geowissenschaften , Geographie, Institut für Geowissenschaften durchgeführt. Understanding the evolution of the Antarctic ice-sheet, as a crucial component of Earth's climate system, is fundamental to assess and quantify changes in ocean circulation and intensity of Pacific equatorial upwelling since the initiation of Antarctic glaciation during the late Eocene (ca. 40 Ma). Our project aims at deciphering the mode, tempo, and amplitude of Oligocene glaciation events (glaciation vs. deglaciation) of the suggested 'one cold pole' world to decipher the dynamics of Oligocene climate and the impact on equatorial paleoproductivity at orbital to suborbital time-scales from the Central Eastern Pacific Ocean (CEPO). The main focus of the project will be on the environmental/climate end-member representatives, the mid Oligocene Oi-2b maximum glaciation event (ca. 27 Ma) and the weak late Oligocene Oi-2c glaciation event (ca. 24 Ma), using new material from IODP Expeditions 320/321 (Pacific Equatorial Age Transect). Methods will include a combined approach of benthic and planktic foraminifera oxygen and carbon isotopes and trace element geochemistry (Mg/Ca ratios) for reconstructing bottom water temperatures and for calculating ice volume and sea level changes, respectively. In addition, benthic foraminifera accumulation rates and the delta delta 13C of epi- and infaunal benthic foraminifera and delta delta 13C of benthic and planktic foraminifera will be used to assess the strength of the equatorial upwelling and the ocean stratification in the Pacific ocean, the largest water, heat, nutrients, and CO2 reservoir on Earth.
Das Projekt "Änderungen der Zwischenwasserzirkulation im äquatorialen Westatlantik während der letzten 20,000 Jahre" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Zentrum für marine Umweltwissenschaften durchgeführt. Die Zirkulation des Antarktischen Zwischenwasser (AAIW) stellt eine entscheidende Rolle in der Atlantischen Meridionalen Umwälzbewegung (AMOC, Atlantic meridional overturning circulation) dar und ist daher entscheidend für das Verständnis des globalen Ozean-Klima-Systems. Die Zufuhr des kalten und salzarmen AAIW in den Nordatlantik beeinflusst die Bildung des Nordatlantischen Tiefenwassers (NADW, North Atlantic Deep Water). Vermutet wird, dass Änderungen in der AAIW Zirkulation während abrupter Kältephasen der letzten 20,000 Jahren zu einer verminderter NADW Bildung beigetragen haben. Spekulativ bleibt aber, ob diese Phasen abgeschwächter AMOC auf eine Zu- oder Abnahme der AAIW Zirkulation zurückzuführen sind. Aufgrund fehlender hochauflösender Klimaarchive ist bislang nur wenig bekannt über einen möglichen AAIW-NADW Kopplungsprozess. Das Ziel der vorliegenden Studie ist daher eine detaillierte Rekonstruktion der AAIW Zirkulation und dessen Einfluss auf die AMOC während der letzten Abschmelzphase und des frühen Holozäns, vor allem während des Heinrich Stadials 1 und der Jüngeren Dryas. Der äquatoriale Westatlantik ist für diese Fragestellung eine höchst spannende Region, da dieser eine Schlüsselregion im globalen ozeanischen Strömungssystem darstellt. Demnach haben Zirkulationsschwankungen innerhalb dieses Gebietes weitreichende Folgen für die Variabilität auch entfernter Regionen in Nord-und Südatlantik sowie das Klima dort. Zwei grundsätzliche Fragen ergeben sich aus der Abfolge der Klimaereignisse der letzten 20,000 Jahre: (1) Welche Veränderungen finden in der Zwischenwasserzirkulation des äquatoriale Westatlantik während Phasen abgeschwächter AMOC statt, und inwieweit stehen diese Veränderungen im Zusammenhang mit einer Zu- oder Abnahme der AAIW Zirkulation. (2) Inwieweit besteht ein Zusammenhang zwischen Änderungen in der AAIW Zirkulation und Klimaänderungen in der Südhemisphäre? Um diese Fragen zu beantworten, werden entlang eines Transekts mehrere hochauflösende Sedimentkerne aus verschiedenen Wassertiefen (bis zu 2000 m) entlang des brasilianischen Kontinentalhanges untersucht. Die Rekonstruktionen basieren hauptsächlich auf isotopengeochemischen Messungen an Foraminiferen, welche durch Spurenelementanalysen ergänzt werden. Dadurch können Herkunft und Transportwege von Wassermassen im Ozean entschlüsselt und Veränderungen der Ozeanzirkulation im Zusammenhang mit Klimaschwankungen der Vergangenheit gebracht werden.
Das Projekt "Changes in carbon uptake and emissions by oceans in a changing climate (CARBOCHANGE)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bergen durchgeführt. Objective: CARBOCHANGE will provide the best possible process-based quantification of net ocean carbon uptake under changing climate conditions using past and present ocean carbon cycle changes for a better prediction of future ocean carbon uptake. We will improve the quantitative understanding of key biogeochemical and physical processes through a combination of observations and models. We will upscale new process understanding to large-scale integrative feedbacks of the ocean carbon cycle to climate change and rising carbon dioxide concentrations. We will quantify the vulnerability of the ocean carbon sources and sinks in a probabilistic sense using cutting edge coupled Earth system models under a spectrum of emission scenarios including climate stabilisation scenarios as required for the 5th IPCC assessment report. The drivers for the vulnerabilities will be identified. The most actual observations of the changing ocean carbon sink will be systematically integrated with the newest ocean carbon models, a coupled land-ocean model, an Earth system model of intermediate complexity, and fully fledged Earth system models through a spectrum of data assimilation methods as well as advanced performance assessment tools. Results will be optimal process descriptions and most realistic error margins for future ocean carbon uptake quantifications with models under the presently available observational evidence. The project will deliver calibrated future evolutions of ocean pH and carbonate saturation as required by the research community on ocean acidification in the EU project EPOCA and further projects in this field. The time history of atmosphere-ocean carbon fluxes past, present, and future will be synthesised globally as well as regionally for the transcontinental RECCAP project. Observations and model results will merge into GEOSS/GEO through links with the European coordination action COCOS and will prepare the marine branch of the European Research Infrastructure ICOS.
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