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Das Spektrum des Klimas in verschiedenen Klimazuständen und seine Bedeutung für künftige Klimaprojektionen, TP2: Auswirkung von Antriebsfaktoren und Modellaufbau auf die simulierte Variabilität verschiedener Klimazustände

Schwerpunktprogramm (SPP) 527: Bereich Infrastruktur - International Ocean Discovery Program, Teilprojekt: Dynamik des westantarktischen Eisschildes zwischen dem Rossmeer und dem Amundsenmeer aus seismischen Analysen und Bohrdaten (IODP Expeditionen 379 und 374)

Der submarin aufliegende westantarktische Eisschild (WAIS) reagiert mutmaßlich höchst empfindlich gegenüber klimatischen Änderungen, besonders in Zeiten ansteigender globaler atmosphärischer Temperaturen. Der Amundsenmeer-Sektor des WAIS ist aufgrund des beobachteten Eindringens von warmen zirkumpolaren Tiefenwasser auf den Schelf und den damit ausgelösten subglazialen Schmelzvorgängen besonders betroffen. Diese Beobachtungen und damit verbundenen Notwendigkeiten, die paläo-eisschilddynamischen Prozesse für eine verbesserte zukünftige Meeresspiegelprojektion genauer zu analysieren, waren ausschlaggebend dafür, dass sowohl das Rossmeer als auch das Amundsenmeer als Zielgebiete für die beiden IODP-Bohrexpeditionen 374 (Anfang 2018) und 379 (Anfang 2019) bewilligt wurden. Beide Regionen sind mit einem kontinuierlichen seismischen Transekt verbunden, der mit weiteren seismischen Profilen auf einer ebenfalls für 2019 geplanten russischen Expedition ergänzt werden soll. Die seismischen Profile werden einen differentiellen und detaillierten Vergleich zwischen den Sequenzstratigraphien des Amundsenmeeres und des Rossmeeres ermöglichen. In einer engen Kooperation mit den wissenschaftlichen Teams beider IODP-Expeditionen und den russischen Partnern werden die alten und neuen Seismikdaten analysiert, um eine präzise Studie über die seismisch-stratigraphischen Sequenzen, Einheiten und Horizonte in den Bohrgebieten und zwischen den beiden Regionen zu erstellen. Das Netzwerk der seismischen Profile knüpft direkt an die Bohrlokationen der IODP Expeditionen 374 und 379 mittels einer sorgfältigen Seismik-zu-Kernlog-Integration, in die die Bohrkerndaten, die Messdaten der physikalischen Eigenschaften und die Bohrlochmessungen einfließen. Die erzeugten synthetischen Seismogramme helfen bei der Verknüpfung mit den Daten der Seismikprofile. Die Erstellung eines transregionalen Modells der Alters- und Zusammensetzungsstratigraphie entlang der Amundsenmeer- und Rossmeer-Sektoren wird ein erstes Ziel des Projektes sein. Dabei sollen die Entwicklungsmuster der vorglazialen und glazial geprägten Sedimentationseinheiten herausgearbeitet werden, um den Übergang vom primären 'Treibhaus'klima zum 'Eishaus'klima zu charakterisieren. In der zweiten Synthesephase sollen die identifizierten glazial-dominanten Sedimentationsprozesse genutzt werden, um fließdynamische Muster des WAIS in den Amundsenmeer- und Rossmeerregionen abzuleiten. Das Sedimentationsmodell wird zeigen, ob sich z.B. die vergangene Ausflussdynamik des WAIS gleichmäßig oder sehr unterschiedlich zwischen den Regionen verhalten hat.

Abschätzung des Beitrags des Ozeans zum Massenverlust Grönländischer periphärer Gletscher – ein skalenübergreifender Ansatz

Grönland beheimatet, abgesehen von seinem großen Eisschild, eine Vielzahl von weitaus kleineren peripheren Gletschern. Der Anteil dieser Gletscher am gesamten Eismassenverlust Grönlands geht weit über den Anteil hinaus, den diese Gletscher an der gesamten Eismasse und –fläche einnehmen. Da sie sich meist in gebirgigem Gelände entlang der Küsten befinden, erfordern numerische Modelle dieser Eismassen geeignete räumliche Auflösungen, die nicht von Eisschildmodellen erreicht werden können. Kalbende Gletscher tragen in besonderem Maße zum Gesamtmassenverlust bei. Über den Zeitraum 2003-2008 trugen die peripheren Gletscher 14% zum grönlandweiten Eismassenverlust bei. Ihr Beitrag zum Meeresspiegelanstieg wird Prognosen zufolge in Zukunft weiter ansteigen, wobei aktuell verfügbare Projektionen unter Annahme einer Klimaentwicklung entlang des RCP 8.5 einen Eismassenverlust von bis zu ~50% im 21. Jahrhundert vorhersagen. Es existiert eine deutliche regionale Variabilität, die eine komplexe Kombination von atmosphärischen und ozeanischen Antriebsmechanismen widerspiegelt. Nichtsdestotrotz ist keines der aktuell verfügbaren regionalskaligen Gletschermodelle in der Lage, ozeanische Einflüsse auf die Frontalablation an den kalbenden Gletscherzungen explizit aufzulösen. Abgesehen von zwei Modellen wird Frontalablation sogar vollständig ignoriert. Folglich existieren auch bisher keinerlei Abschätzungen bezüglich der Mengen von Frontalablation an Grönlands peripheren Gletschern, weder für Vergangenheit, Gegenwart, noch Zukunft.Das Ziel des Projektes ist die Erstellung von CMIP6-basierten Projektionen der zukünftigen Entwicklung von Grönlands peripheren Gletschern im 21. Jahrhundert unter besonderer Berücksichtigung von kalbenden Gletschern. Wir werden sowohl Schmelzwasserabflüsse als auch Beiträge zum Meeresspiegelanstieg quantifizieren. Wir werden das Open Global Glacier Model (OGGM) dahingehend weiterentwickeln, dass es in seinem Frontalablationsmodul ozeanische Antriebsmechanismen berücksichtigt. Dies wird durch spezielle Downscaling-Routinen für Klima- und Ozeandaten unterstützt werden. Wir werden die Modelperformance von OGGM in Abhängigkeit von verschiedenen räumlichen Auflösungen der Antriebsdaten im Detail evaluieren, um herauszufinden, ob und inwieweit die Anwendung optimierter Skalenübergänge von der großen synoptischen hinunter auf die kleinere, lokale Skala der peripheren Gletscher dazu beiträgt, die Modelperformance zu steigern. Die Ergebnisse des Projektes werden ein gesteigertes Maß an Verständnis bezüglich der atmosphärischen und ozeanischen Einflüsse auf die Entwicklung der peripheren Gletscher Grönlands liefern. Weiterhin werden wird Empfehlungen bezüglich der optimalen Komplexität zukünftiger, regionalskaliger Gletschermodellierungen abgeben und dabei besonders kalbende Gletscher berücksichtigen.

Instabilitäten der Eisschilde, TP 1: Quantifizierung der Feste-Erde-Komponente in der Klimadynamik Erde

LSG Arnsdorfer-Jessener-Schweinitzer Berge Gebietsbeschreibung Landschafts- und Nutzungsgeschichte Geologische Entstehung, Boden, Hydrographie, Klima Pflanzen- und Tierwelt Entwicklungsziele Exkursionsvorschläge Verschiedenes

Das LSG liegt in der Landschaftseinheit Südliches Fläming-Hügelland nordöstlich der Stadt Jessen und dehnt sich in östlicher Richtung bis zum jetzigen Ortsteil Schweinitz aus. Im Süden reicht es bis zur Schwarzen Elster, im Norden grenzt die Glücksburger Heide an. Die Bundesstraße B 187 Wittenberg-Herzberg quert das Gebiet im südlichen Teil. Der nördliche Teil des LSG wird von einem geschlossenen Waldgebiet eingenommen. Im westlichen Gebietsteil ist das Landschaftsbild durch vorhandene Reliefunterschiede abwechslungsreicher. Die waldfreien Wegränder weisen Teile von Trockenrasenvegetation auf. Als einzige Freifläche befindet sich nördlich der Diesthöhe die ”Hirtenwiese”. Der südliche Teil des LSG, der die Jessener und Schweinitzer Berge umfaßt, ist geprägt durch Flächen für Obst- und Weinanbau, die teilweise in den letzten Jahren gerodet wurden, nun brach liegen und mit Ruderalvegetation bewachsen. In diese Flächen sind einzelne Gehöfte der ehemaligen Obst- und Weinbauern eingestreut. Während der nördliche Teil des Gebietes ausschließlich von der Forstwirtschaft genutzt wurde und wird, sind der mittlere und der südliche Teil traditionelles Obstanbaugebiet mit einer typischen Streubesiedlung. Mindestens seit dem 16. Jahrhundert spielte auch der Weinanbau eine Rolle, wie es durch die ”Churfürstlich-Sächsische Wein-Gebürgs-Ordnung” von 1581 belegt ist. Später wurden vorrangig Himbeeren angebaut, so daß sich in den 20er und 30er Jahren dieses Jahrhunderts hier das größte Himbeeranbaugebiet Deutschlands befand. Später fand eine Umstellung auf Erdbeeren statt, die dann aufgrund ökonomischer Zwänge durch Baumobst, besonders Apfel, Pfirsich und Sauerkirsche, abgelöst wurden. Gegenwärtig sind große Flächen gerodet. In der eigenartigen Geologie des kleinen Höhenzuges liegt auch das Vorkommen von rudimentären Braunkohleflözen unter einem ungefähr 30 m mächtigen Deckgebirge begründet. Braunkohle wurde im Gebiet der Nord- und Westabdachung der Arnsdorfer Berge in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts im Tiefbau gewonnen. Erste Untersuchungsarbeiten sind für 1864 überliefert. Ab 1867 entstanden mehrere Schächte mit Teufen bis zu 35 m, zum Beispiel „Grube 529“, 1870 umbenannt in Grube Gorrenberg. Die komplizierten Lagerungsverhältnisse (Schollen, Sättel) und zahlreiche Wassereinbrüche ließen den unwirtschaftlichen Bergbau bereits 1876 zum Erliegen kommen. Zahlreiche Gruben sind rißkundlich in den Unterlagen der Bergsicherung Cottbus belegt. Die ehemaligen Schächte, als Pfeilerbruchbau angelegt, markieren sich im Waldgebiet heute als sogenannte Einbrüche. Elsterkaltzeitliche Beckenschluffe und –tone wurden im Gebiet der Oberberge, südlich der B 187 sowie westlich Schweinitz abgebaut. Der Tonabbau ist seit mindestens 1702 belegt. Es existierten mehrere Ziegeleien. Der letzte Abbau, das Ziegelwerk Gorrenberg, wurde 1997 eingestellt. Die Gruben sind heute meist wassergefüllt, es haben sich bereits wieder Kleingewässer- und Röhrichtbiotope entwickelt. Auch eine Gewinnung von Sand und Kies findet nicht mehr statt. Die aufgelassenen Gruben liegen entweder trocken, wie an der Alten Schweinitzer Straße nördlich der Schwarzen Elster, oder wurden verfüllt und rekultiviert. Die Aufforstung der Arnsdorfer und der Jessener Berge sowie die heutige Gliederung des Wegenetzes erfolgten in der Zeit von 1886-1891, nachdem der preußische Staat großflächig das Ödland aufkaufte. Die heute vorhandenen Althölzer sind also alle zwischen 105 bis 110 Jahre alt und stammen aus der ersten Waldgeneration. Der Erstaufforstung des heutigen Landeswaldanteils in den Arnsdorfer und Jessener Bergen erfolgte entsprechend der wirtschaftlichen Konzeption großflächig mit Gemeiner Kiefer. Die Schweinitzer Berge, also die nach Osten abfallenden Hänge, befanden sich schon seit Menschengedenken in forstwirtschaftlicher Nutzung. Die Wasserwirtschaft ist mit einem Hochspeicher und die Telekom mit einer Sendeeinrichtung im Gebiet präsent. Gegenwärtig wird das Landschaftsschutzgebiet zunehmend für das Erholungswesen erschlossen. Es wurden thematische Wanderwege zum Obst- und Weinanbau angelegt, und mehrere Gaststätten bzw. Hotels laden zum Verweilen ein. Das LSG umfaßt den Erosionsrest einer Stauchendmoräne. Sie wurde während des Warthestadiums der Saalekaltzeit durch das Gletschereis aufgeschuppt und ist ein Überbleibsel einer Kette von Hochlagen, die der Schweinitz-Lebuser Endmoränenstaffel angehören. Die Berge des LSG überragen die umliegenden Niederungen um fast 60 m. Die höchsten Erhebungen sind der Himmelsberg (132,2 m über NN) und die Diesthöhe (128,6 m über NN). Ähnliche Höhenlagen werden erst wieder in über 20 km Entfernung, im Wittenberger Fläming sowie in der Dübener Heide erreicht. Das Relief in der Umgebung der Stauchendmoräne ist nur wenig gegliedert. Es wurde vor allem durch Schmelzwasser des Lausitzer Urstromtals geprägt. Dieser Teilabschnitt des Breslau-Bremer Urstromtals führte während des Abtauens der warthestadialen Inlandeismassen die von Norden aus dem Fläming heranströmenden Schmelzwasser in Richtung Wittenberg-Magdeburg ab und nahm zeitgleich die von Süden kommenden Flüsse auf. Es wurden vor allem Sande und Kiese abgelagert. Am Rande der Endmoräne treten sie morphologisch in Form umlaufender Terrassen in Erscheinung, die unterschiedliche Abflußniveaus im Urstromtal anzeigen. Das LSG wird durch zahlreiche Trockentäler gegliedert. Sie wurden während der letzten Kaltzeit, der Weichselkaltzeit, angelegt. Das Inlandeis kam damals zirka 50 km weiter nördlich zum Stillstand (Brandenburger Eisrandlage). Das Gebiet des LSG gehörte zum von Frostprozessen beherrschten Periglazialraum. Im ehemaligen Urstromtal floß der Lausitzer Strom, ein System von verwilderten Flüssen und Bächen. Auf Dauerfrostböden konnten Niederschläge nicht versickern, so daß auch im Bereich gut durchlässiger Sande und Kiese ein oberirdischer Abfluß erzwungen wurde. Die zahlreichen radial angeordneten Tälchen liegen heute trocken, da mit dem Schwinden des Dauerfrostbodens zu Beginn der jetzigen Warmzeit, des Holozäns, eine gute Versickerung von Niederschlagswassern möglich wurde. Alter und Entstehung der in die Moräne eingestauchten Sedimente sind mannigfaltig. Im Gebiet der bewaldeten Nordabdachung stehen vereinzelt tertäre Bildungen an. Sie treten zumeist in Form zerrissener Schollen auf und sind die bei weitem ältesten Sedimente des Jessener Raumes. Es handelt sich um Feinsande, Schluffe und Braunkohlen aus dem Miozän. An der Südabdachung bezeugen mehrere aufgelassene Ziegeleigruben die Oberflächennähe von eng gebänderten Schluffen und Tonen. Diese Ablagerungen stammen aus einem großen elsterkaltzeitlichen Seebecken, der sogenannten Elbetalwanne im Gebiet von Torgau bis Dessau. Sie liegen stauchungsbedingt in den Jessener Oberbergen 80 bis 100 m über ihrem Ursprungsniveau. Die verbreitet anstehenden Sande und Kiese entstammen überwiegend Flußablagerungen, die zum Teil präglaziales Alter haben, meist aber dem frühsaalekaltzeitlichen Berliner Elbelauf zugeordnet werden können. Die Elbe floß zu diesem Zeitpunkt, vor der Entstehung des Flämings, über Jessen direkt in Richtung Norden. Besonders im Westteil des LSG kommt Geschiebelehm vor. Er wurde mit dem Niedertauen des Gletschereises abgelagert. Den Südrand des LSG bildet eine markante Erosionsstufe zur holozänen Aue der Schwarzen Elster. Das LSG erfaßt die Bodenlandschaft der Arnsdorfer Berge, die entsprechend ihres geologischen Aufbaues eine Insel in den Niederungssanden der Bodenlandschaft der Elbe-Elster-Terrassen bilden. Es dominieren Braunerden (podsolige Braunerden und Acker-Braunerden) bis Braunerde-Podsole aus Geschiebedecksand über Schmelzwassersanden. In den Randbereichen des LSG, und in Senken sind Gley-Braunerden bis Podsol-Gley-Braunerden entwickelt. Gley-Posdole sind an die Verbreitung geringmächtiger Flugsanddecken über Niederungssand gebunden. Dünen mit Regosolen bis Podsolen haben nur geringe Verbreitung. Der Raum Jessen gehört zum stark kontinental beeinflußten Binnentiefland mit relativ niedrigen Niederschlagssummen von durchschnittlich 598 mm. Die mittlere Jahrestemperatur beträgt 8,6° C. Der Südhang der Jessener Berge ist durch seine Sonnenscheinexponiertheit wärmebegünstigt. Ein Wärmeausgleich durch die Nähe zur Elsteraue und die leichte Bodenerwärmung kennzeichnen diesen LSG-Teil. Artenarme Kiefernforste mit Land-Reitgras, Draht-Schmiele und Heidelbeere in der Bodenschicht dominieren. Nur vereinzelt sind Laubgehölz-Randbepflanzungen vorhanden. Auf den trockenen Standorten des Landschaftsschutzgebietes finden sich neben Borstgras, Silbergras und Heidekraut mehrere Habichtskrautarten, Sand-Segge, Gemeine Grasnelke, Heide-Nelke, Echtes Labkraut, Gemeine Schafgarbe, Zypressen-Wolfsmilch, Echter Thymian, Feld-Beifuß, Berg-Jasione, Reiherschnabel, Acker-Wachtelweizen und die gefährdete Kriech-Weide. Auf den wenigen feuchten Standorten, insbesondere auch in der Folgelandschaft des Tonabbaus, wachsen Flatter-, Glieder- und Knäuel-Binse sowie Wald-Simse, Kuckucks-Lichtnelke, Pfeifengras, Sumpf-Kratzdistel, Sumpf-Ziest, Schwarzfrüchtiger Zweizahn, Gilbweiderich, Blutweiderich und die gefährdeten Arten Wassernabel und Sumpf-Schafgarbe. An den Restgewässern der Tongruben entwickeln sich Bestände aus Schilf, Breit- und Schmalblättrigem Rohrkolben sowie Bruch- und Grau-Weide. Mehrere trockene und feuchtere Gebüschgruppen im Gebiet werden von Eingriffligem Weißdorn, Hunds-Rose, Schwarzem Holunder, Hasel, Korb-Weide, Hänge-Birke, aber auch Sanddorn, Quitte und Mahonie gebildet. Eine strukturreiche Grünlandfläche mit überwiegend trockeneren Standorten und einer feuchten Pfeifengras-Binsen-Wiese im südlichen und zentralen Teil sowie einem dichten Adlerfarnbestand in der südöstlichen Ecke ist die ”Hirtenwiese”. Sie wird von älteren Stiel-Eichen, Rot-Buchen, Hänge-Birken und Kiefern umgrenzt. Von den im LSG vorkommenden Säugetieren sind besonders Reh, Wildschwein, Rotfuchs und Dachs in den Waldgebieten sowie Feldhase, Wildkaninchen, Steinmarder und Mauswiesel in den offenen Bereichen zu nennen. Die insgesamt artenreiche Vogelwelt ist unter anderen durch Mäusebussard, Habicht, Bunt- und Schwarzspecht, Ziegenmelker, Kolkrabe, Heidelerche, Gartenbaumläufer und Kleiber im Waldgebiet sowie Hausrotschwanz, Steinschmätzer, Baumpieper, Neuntöter und Star in den offenen Bereichen vertreten. Auch wurden im LSG sporadische Bruten des bestandsgefährdeten Wiedehopfes festgestellt, zuletzt 1991. Von den Kriechtieren und Lurchen kommen in den trockenen Bereichen Zauneidechse und in den feuchteren Erd- und Knoblauchkröte, Teich- und Kammolch vor. Als wirbellose Tierarten sind im Gebiet besonders die Vertreter der Tagfalter (zum Beispiel Trauermantel), der Käfer (wie Leder-Laufkäfer, Walker und Nashornkäfer) und der Schnecken (beispielsweise Hain-Bänderschnecke) sowie der Heuschrecken (zum Beispiel Blauflügelige Ödlandschrecke) hervorzuheben. Der Nashornkäfer war früher häufig. Mit der Einstellung der Mostproduktion und der Kompostwirtschaft erfolgte der fast vollständige Zusammenbruch der Population. Die Hauptattraktivität des Gebietes ist das außerordentlich prägende Landschaftsbild der Stauchendmoräne mit hervorragenden Aussichtsmöglichkeiten von den Jessener Bergen in die Elster- und Elbeaue. Die Offenhaltung dieser Sichten und sichtexponierten Flächen ist eines der wichtigsten Entwicklungsziele des LSG. Die Erhaltung und die Entwicklung des Obst- und Weinanbaus sowie der Forstwirtschaft sind für die Sicherung der Charakteristik des Gebietes unbedingt erforderlich. Die ersten Ansätze sind mit neuaufgerebten Weinflächen sowie dem Obst- und Wein-Wanderweg geschaffen. Eine schrittweise Umwandlung der artenarmen Kiefernforste in Waldgesellschaften, die der potentiell natürlichen Vegetation entsprechen, ist durchzuführen. Besonders die Waldgebiete am Südabhang müßten in einen wärmeliebenden Fingerkraut-Eichentrockenwald überführt werden. Aber auch die nördlicher gelegenen Waldgebiete sind schrittweise in naturnahe Stieleichen-Hainbuchenwälder umzuwandeln. Soweit die entstandenen Freiflächen an den Südhängen nicht für Obst- und Weinanbau wieder genutzt werden, könnten sie als Streuobstwiesen oder mit lockerer Gehölzvegetation entwickelt werden. Insgesamt sollte das LSG für einen ökologisch verträglichen Tourismus genutzt und weiter erschlossen werden. Ausgehend von der Gaststätte ”Bergschlößchen” an der B 187 mit der gegenüber aufgestellten historischen Weinpresse kann das Gebiet über Rundwanderwege erschlossen werden. Diese Wege führen am Südhang durch aufgerebte Weinflächen und die verbliebenen Obstkulturen bis auf die höchste Erhebung, den Himmelsberg, von wo sich bei klarem Wetter eine ausgezeichnete Fernsicht über die Elsteraue und die Annaburger Heide bis zur Elbeaue bietet. Ausgedehnte Wanderungen können die nördlich angrenzenden Waldgebiete bis zur Hirtenwiese einbeziehen oder sogar die Glücksburger Heide erreichen. Ein Besuch des Gebietes ist als Abstecher vom länderübergreifenden Elsterwanderweg möglich. Weinbau auf den Jessen-Schweinitzer Bergen Die Einführung des Weinbaus in der Jessener Gegend ist mit der Tätigkeit des Mönchsordens der Antoniter im frühen Mittelalter verbunden. Die erste urkundliche Erwähnung ”der agker uff dem Gorrenberge” ist von 1420 datiert. Im 15. und 16. Jahrhundert erreichte der Weinbau mit einer Fläche von 1 200 Morgen, das sind 300 ha, seine größte Ausdehnung. Auch Martin Luther soll ein Freund des Gorrenberger Weines gewesen sein. Mit der Unterschrift von Kurfürst Christian vom sächsischen Hof wurde am 23.4.1581 eine ”Churfürstlich Sächsische Weingebürgsordnung” herausgegeben, in der 26 verschiedene Tätigkeiten aufgeführt sind, die der Winzer das Jahr über zu leisten hatte. Nach dem Wiener Kongreß 1815, als das bisher sächsische Amt Schweinitz zu Preußen kam, ging der Weinbau ständig zurück. Nach dem II. Weltkrieg war der Weinbau auf den Jessener Bergen bis auf 1,25 ha fast verschwunden. Mitte der 70er Jahre wurde festgelegt, den Weinbau im Jessener Gebiet zu erhalten und insgesamt 3,2 ha mit den Sorten ”Riesling”, ”Müller-Thurgau” und ”Scheurebe” wieder aufzureben. Gegenwärtig wird der Weinbau von der Jessener Gartenbaugenossenschaft und den alteingesessenen Winzerfamilien Hanke und Zwicker/Döbelt aufrechterhalten. Während noch heute in Meißen die Trauben der Gartenbaugenossenschaft und des Weinausschanks Döbelts verarbeitet werden, keltert das Weingut Hanke seine Trauben im eigenem Keller und mit eigener Technik. In einigen Gaststätten und Weinlokalen rund um die Jessener Berge wird dieser Wein heute angeboten. veröffentlicht in: Die Landschaftsschutzgebiete Sachsen-Anhalts © 2000, Landesamt für Umweltschutz Sachsen-Anhalt, ISSN 3-00-006057-X Die Natur- und Landschaftsschutzgebiete Sachsen-Anhalts - Ergänzungsband © 2003, Landesamt für Umweltschutz Sachsen-Anhalt, ISBN 3-00-012241-9 Letzte Aktualisierung: 18.11.2025

Schwerpunktprogramm (SPP) 527: Bereich Infrastruktur - International Ocean Discovery Program, Teilprojekt: Sedimente des Melvillesees: Ein Zeitfenster in die präholozäne Glazialgeschichte des Laurentidischen Eisschildes (Akronym: MELSED)

Der Melvillesee ist ein Fjordsee, der sich in der letzten Eiszeit am Rande des hochdynamischen Laurentidischen Eisschildes (LIS) befand. Die obersten 10 m der insgesamt ca. 300-400 m Seesedimente haben die postglaziale Geschichte der letzten 10000 Jahre aufgezeichnet. In diesem dicken Sedimentpaket dürfte der See die Klimageschichte bis weit zurück vor das letzte Glazial gespeichert haben und würde sich daher als exzellentes Klimaarchiv anbieten. Um diesen Sachverhalt zu klären, wurde im Sommer 2019 eine Expedition mit dem FS Maria S. Merian (MSM84) unternommen. Während dieser Expedition wurden Sedimentkerne gezogen sowie ein dichtes Netz von hydroakustischen Messungen durchgeführt. Anhang der Sedimentkerne und der Sedimentecholot-Daten kann man fünf verschiedene Schichten im Untergrund des Sees erkennen: (I) post-glaziale Sedimente; (II) Sedimente aus der Zeit des Eisrückzuges; (III) Sedimente, die mit großer Wahrscheinlichkeit in einem subglazialen See unterhalb des aufschwimmenden LIS abgelagert wurden. Darunter finden sich (IV) wiederum schön geschichtete Sedimente, die aus einem früheren eisfreien Zeitraum stammen dürften, vermutlich MIS5, MIS4 oder die erste Hälfte des MIS3. Als unterste Schichte ist das Grundgestein (V) zu erkennen. Unsere Sedimentkerne enthalten Sedimente aus I und II sowie aus dem obersten Bereich von III. Im Rahmen dieses Projektes schlagen wir vor, die post-glazialen Sedimente sowie diejenige vom Rückzug des LIS genauer zu untersuchen, um daran Paläoklimaschwankungen sowie die Rückzugsgeschichte des LIS zu rekonstruieren. In einem zweiten Schritt möchten wir auch die Sedimente analysieren, die vom subglazialen See zu stammen, um diesen besser zu charakterisieren und um zu testen, ob auch diese Sedimente Klimaschwankungen aufgezeichnet haben. Um diese Fragen zu beantworten, werden wir die Sedimentkerne zuerst mit zerstörungsfreien Methoden wie CT-Scanning, Multisensor-Core-Logging und XRF-Scanning untersuchen. Danach werden ausgewählte Kernabschnitte beprobt. Mit Hilfe von Radiokarbondatierungen und paläomagnetischen Messungen werden wir ein Altersmodell erstellen können. Mit einer Kombination der zerstörungsfreien Messungen mit Einzelprobenmessungen (TIC, TOC, Korngröße, XRD, WD-XRF) werden wir die in den Kernen enthaltene paläoklimatologische Information entschlüsseln. Hierbei werden wir einen Schwerpunkt auf die Entwicklung von Proxies legen, die geeignet sind, die vergangenen Vorstöße und Rückzüge des LIS zu rekonstruieren. Falls wir zeigen können, dass die Sedimente des Melvillesees tatsächlich ein Archiv für Klimageschichte auch jenseits des Holozäns sind, dann empfiehlt sich der See als ein Hauptziel einer zukünftigen amphibischen Tiefbohrung von IODP und ICDP. Diese würde mit dem Ziel abgeteuft, die Dynamik des LIS zu rekonstruieren.

Das Spektrum des Klimas in verschiedenen Klimazuständen und seine Bedeutung für künftige Klimaprojektionen

Die Biogeochemie der Ozean-Eis-Interaktion in Grönland

In diesem Projekt werden wir die grönländische Küste als ideales Ziel für eine Prozessstudie nutzen, um zu untersuchen, wie sich Veränderungen des Wasserkreislaufs auf die Biogeochemie und Produktivität des Ozeans auswirken.Mit zunehmender jährlicher Abflussmenge aus dem Grönländischen Eisschild (GrIS) stellt sich die Frage, wie sich dieser Süßwasserabfluss auf die Produktivität der Schelfmeere in Grönland auswirkt. Der GrIS ist das zweitgrößte Eisschild der Erde. Wenn Süßwasser vom GrIS in den Ozean gelangt, entstehen in den Küstengewässern der Insel starke physikalische und biogeochemische Gradienten. Diese Gradienten sind am ausgeprägtesten in den Fjorden Grönlands, die flächenmäßig zu den größten maritimen Kohlenstoffsenken gehören. Grönlands Fjorde und Schelfmeere beherbergen auch national wichtige Fischereien, deren Zukunft für die grönländische Wirtschaft von entscheidender Bedeutung ist.Obwohl allgemein anerkannt ist, dass Süßwasser-Gletscher-Inputs die regionale Ozeanzirkulation beeinflussen, steht unser Verständnis von Verbindungen zwischen der Physik der Schmelzwasser-Freisetzung und langfristigen Veränderungen in der marinen Biogeochemie noch in den Anfängen. Ein Thema von aktuellem Interesse für der Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) ist, wie Kryosphäre und Ozean biogeochemisch in einem sich erwärmenden Klima interagieren werden. Das Hauptziel hier wird sein, zu bestimmen, wie die physikalischen und chemischen Veränderungen, die durch erhöhte Süßwassereinträge in den Ozean um Grönland verursacht werden, die Verfügbarkeit von Nährstoffen (Makronährstoffe und Mikronährstoffe) für Phytoplankton und somit die Primärproduktion beeinflussen.Durch die Kombination von Feldforschung mit idealisierten Modellen werden die Auswirkungen der drei wichtigsten unterschiedlichen Süßwasserquellen (Oberflächenabfluss, Untergrundabfluss und Eisbergschmelze) bestimmt. Die Chemie des Mündungs-Mischprozesses, welcher häufig schnelle Veränderungen der chemischen Form und damit der Bioverfügbarkeit von Nährstoffen induziert wenn sich Süß- und Salzwasser mischen, wird untersucht. Der Nährstofflimitierungsstatus von Phytoplanktongemeinschaften in von Süßwasser beeinflussten Gebieten in Grönland wird bestimmt und somit der Nettoeffekt gleichzeitiger Veränderungen der physikalischen und chemischen Zusammensetzung der Wassersäule bewertet.Dadurch wird es möglich sein, die Auswirkungen der Zunahme von Süßwassereintrag in den polaren Ozean, im Hinblick auf Änderungen der Primärproduktion im Meer zu verstehen.

Schwerpunktprogramm (SPP) 527: Bereich Infrastruktur - International Ocean Discovery Program, Teilprojekt: Dynamik des Antarktischen Eisschildes während des letzten glazialen Zyklus (AIS-DIS)

Durch die Klimaerwärmung der letzten Jahrzehnte hat sich der Eismassenverlust des Antarktischen Eisschildes (AIS) verstärkt. Das ist gesellschaftlich relevant, da der globale Meeresspiegel in naher Zukunft substantiell ansteigen könnte. Eine Reihe wissenschaftlicher Disziplinen versuchen daher den Istzustand des AIS besser zu verstehen, um fundierte Prognosen für die Zukunft liefern zu können. Im Projekt AIS-DIS würden wir gerne die Dynamik des AIS für Schlüsselzeiträume der Vergangenheit besser verstehen, damit Modelle kalibriert und künftige Vorhersagen verbessert werden können. Wir werden unsere Studien auf den letzten glazialen Zyklus konzentrieren, und zwar speziell auf die Terminationen 1 und 2, da der Eismassenverlust während dieser natürlichen Klimaerwärmungen am größten war. Unsere Untersuchen sollen sich auf die sog. Iceberg Alley konzentrieren. Es handelt sich dabei um ein einzigartiges Portal durch das die meisten Eisberge, die von der Antarktis abbrechen, hindurchdriften und dann über unseren Kernstationen abschmelzen. Deswegen ist dies die einzige Region, in der ein repräsentatives und integriertes Signal des Antarktischen Eismassenverlustes durch die Zeit hinweg gewonnen werden kann. Während der IODP Expedition 382 werden zum ersten mal lange Bohrkerne aus der Iceberg Alley entnommen. Wir möchten gerne die oberen 80-120 m an vier Kernstationen innerhalb des Scotia-Meeres untersuchen (zwei aus dem Pirie-Becken und zwei aus dem Dove-Becken). Unser Ziel ist es, Zeitpunkt, Geschwindigkeit und Ausmaß der Eismassenverlustes zu entschlüsseln. Das soll hauptsächlich dadurch erreicht werden, dass Eisberg transportiertes Material (IBRD) analysiert wird - grobkörnige Sedimentpartikel, die im Eisberg eingeschlossen sind, beim Schmelzen losgelassen werden, und schließlich im Sediment des tiefen Ozeans abgelagert und archiviert werden. Zunächst werden wir jüngst dokumentierte Staub-Klima Kopplungen implementieren und zwar durch die Korrelation von magnetischer Suszeptibilität, Ca und Fe zu Staubanzeigern antarktischer Eiskerne. Dadurch sollen hochauflösende Altersmodelle für die letzten ca. 140 ka etabliert werden. Anzeiger für IBRD sollen anhand von 2D-Radiographien, Korngrößenanalysen und XRF-Scandaten gewonnen werden. Um unsere Ergebnisse in einen größeren paläoklimatischen Kontext zu stellen, wollen wir weiterhin die sog. Fourier Transformierte Infrarot Spektroskopie sowie Farbreflexionsmessungen (L*a*b*) einsetzen. Durch die Zusammenarbeit mit weiteren Wissenschaftlern der IODP Expedition 382 sollen unabhängige Altersangaben anhand von Aschen und der Relativen Paläointensität geliefert werden sowie die Herkunft des IBRD mittels geochemischem Fingerabdruck entschlüsselt werden. Die Resultate des Projektes AIS-DIS sollen weiterhin in Eis-, Ozean-, und Klimamodelle implementiert, und die Ergebnisse als gemeinsame Leistung in hochangesehenen Journalen publiziert werden.

Mehr als verschüttete Täler: Dienen Tunneltäler als bevorzugte Fließwege für frisches Grundwasser in der Nordsee?

Die stetig wachsende Bevölkerung führt zu einem steigenden Bedarf an Frischwasser und die Entnahme von Grundwasser ist eine der wichtigsten Quellen diesen Bedarf zu decken. Engpässe in der Frischwasserversorgung haben die Suche Nachweis von frischem Grundwasser unter dem heutigen Meeresboden angetrieben. Die Rolle glazialer Strukturen, welche während der Vergletscherungen entstanden sind, ist jedoch im Hinblick auf das Vorkommen frischen Grundwassers noch wenig bekannt. Insbesondere sogenannte Tunneltäler (TT), welche sich unter den Eisschilden bildeten, könnten von besonderer Relevanz sein. Ihre Ausmaße (bis zu 5 km breit, 400 m tief, 100te km lang) spiegeln die gewaltigen Schmelzwassermengen wider, die den Untergrund unter den Eisschilden durchspülten. Ihre Entstehung und Füllung resultierte in stark durchlässigen Sanden und Kiesen im unteren Teil und feinkörnigen Ablagerungen im oberen Teil dieser Strukturen. Diese Konfiguration begünstigt eine Rolle als bevorzugte Fließwege für offshore Grundwasser. Zur Untersuchung des Potenzials von TT als bevorzugte Fließwege für offshore frisches Grundwasser (OFG), verfolgt dieses Projekt folgende Ziele: (O1) Durch die Kombination von elektromagnetischen und seismischen Daten wollen wir ein strukturgebundenes Widerstandsmodell für mehrere TT erstellen; (O2) Wir wollen die Salzgehaltswerte für verschiedene Architekturen und Tiefen von TT abschätzen; (O3) Aufbauend auf den ersten beiden Zielen wollen wir die Ergebnisse für das gesamte Arbeitsgebiet in ein detailliertes lithologisches 3D-Modell extrapolieren. Die sich daraus ergebende Salzgehaltsverteilung im Untergrund wird dazu beitragen, die Ober- und Untergrenzen des Volumens frischen Grundwassers abzugrenzen und die Grundlage für ein detailliertes Grundwassermodell schaffen. Folgende Schritte sind dazu nötig: (S1) Kartierung und Charakterisierung der räumlichen Heterogenität von TT anhand vorhandener seismischer Daten; (S2) Erstellung eines lithologischen Modells für den Untergrund zwischen Amrum und Helgoland von 0 bis 400 m Tiefe; (S3) Identifizierung vielversprechender Standorte und Durchführung von CSEM-Messungen (Controlled Source Electromagnetic) zur Untersuchung der Verteilung des elektrischen Widerstands im Untergrund (TT); (S4) Kombination von Widerstandsmessungen mit Mehrkanal-Seismikdaten (MCS) zur Ableitung des Salzgehalts der Porenflüssigkeit; (S5) Extrapolation der Ergebnisse für das gesamte lithologische Modell. Tunneltäler existieren in ehemals vergletscherten Regionen weltweit. Gelingt uns der Nachweis von OFG in Tunneltälern, hätte dies erhebliche Implikationen für bisher unbekannte Süßwasserverteilungen und hydrologische Systeme. Die uns zur Verfügung stehenden Daten bieten eine einzigartige Möglichkeit zur Integration von CSEM- und seismischen Messungen bei begrenztem Aufwand. Die Ergebnisse des Projekts werden einen neuen Blick auf offshore Gletscherlandschaften und ihre Rolle im pleistozänen Wasserkreislauf erlauben.

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