Südchina, insbes. die Provinz Guandong, ist eines der am dichtesten besiedelten Gebiete der Erde. Positive Konsequenz dieser Ballung ist eine äußerst dynamische Wirtschaftsentwicklung, aber gerade diese von subtropischem Monsunklima geprägte Region ist auch immer wieder Ausgangspunkt für sich schnell und zunehmend global ausbreitende epidemische Krankheiten wie zuletzt SARS. Mit der globalen Erwärmung einhergehende Klimaveränderungen könnten sich für diese Region insbesondere durch Veränderungen der Häufigkeit und Intensität tropischer Wirbelstürme, aber auch Änderungen der Niederschlagsmenge- und Intensität bemerkbar machen. Im Gegensatz zu den schon recht umfangreichen Datensätzen aus der Südchinesischen See (SCS) gibt es bisher jedoch nur sehr wenige terrestrische Paläoklimaarchive aus der Region, die Klimaveränderungen während des Holozäns, des Spätglazials oder Glazials hochauflösend dokumentieren. Wir haben deshalb einen an der nördlichen Küste der SCS gelegenen Maarsee ausgewählt, um über die Analyse von Proxydaten aus Seesedimenten solche Paläo-Klimavariationen zu untersuchen. Aus dem Sediment des Huguang-Maarsees wurden mittels Usinger-Präzisionsstechtechnik von einem Floss aus insgesamt 7 Sedimentsequenzen gewonnen, von denen die tiefste bis 57 m unter den Seeboden reicht. Die zeitliche Einstufung der Profile wurde mit Hilfe von 17 Radiokohlenstoff-Datierungen vorgenommen und ergab ein extrapoliertes Maximalalter von ca. 78.000 Jahren. Ein breites Spektrum aus sedimentologischen, geochemischen, paläo- und gesteinsmagnetischen sowie palynologischen Methoden kam sodann zum Einsatz, um die Paläo-Umweltbedingungen, die natürlich immer das entsprechende Klima widerspiegeln, während dieses Zeitraumes zu rekonstruieren. Überraschenderweise ergab sich ein von vielen bekannten Klimaprofilen der Nordhemisphäre (insbes. des Atlantikraumes, aber auch mariner Kerne aus dem Indik und Südostasien) abweichendes Muster. Im Gegensatz zu dem bekannten Grundmuster eines vergleichsweise stabilen Klimas während des Holozäns und stärkerer Schwankungen während des letzten Glazials weisen die Daten aus dem Huguang-Maarsee für das letzte Glazial im Zeitraum zwischen 15.000 und 40.000 Jahren auf relativ stabile Umweltbedingungen hin. Die älteren Bereiche zwischen 40.000 und ca. 78.000 Jahren haben durch Eintrag von umgelagertem Torf eine eher lokale Komponente und sind somit für den regionalen und globalen Vergleich ungeeignet. Das Holozän hingegen zeichnet sich durch hohe Schwankungsamplituden vieler Proxydaten (Karbonatgehalt, magnetische Suszeptibilität, organischer Kohlenstoff, Trockendichte, gesteinsmagnetische Parameter, Redox-Verhältnisse) aus, die auf ein recht variables Klima hinweisen. Besonders interessant ist die Übergangsphase vom Glazial zum Holozän, die bei etwa 15.000 Jahren vor heute in etwa zeitgleich mit dem beobachteten stärksten Meeresspiegelanstieg der Südchinesischen See einsetzt und eine abrupte Intensitätszunahme des Sommermonsuns anzeigt
Das heutige Klima Afrikas wird maßgeblich von globalen atmosphärischen Phänomenen wie Monsun (in NE Afrika) und El-Nino-Southern Oscillation (SE und S Afrika) beeinflusst. Dies wird v. a. im saisonalen Regime der Niederschläge deutlich. Welche Rolle dabei der Antarktische Vortex spielt, ist noch nicht wirklich geklärt. Auch die Verbindungen zwischen Atmosphärischer und Ozeanischer Zirkulation sind noch immer unklar. Ein Zusammenhang scheint erkennbar zwischen Trockenperioden in Südafrika, feuchten Phasen in Ostafrika und wärmeren Temperaturen im Indischen Ozean. Auch Computermodelle bestätigen, dass Konvergenz und Niederschlag über Südafrika reduziert sind während Warmphasen im Indischen Ozean. Die Sedimente des Tswaing-Kraters stellen eines der wenigen langen und kontinuierlichen, terrestrischen Klimaarchive Südafrikas dar. Ihre Untersuchung kann dazu beitragen Veränderungen des Klimas in der Region und damit auch Veränderungen globaler Phänomene über einen Zeitraum von bis zu 200.000 Jahren zu verstehen. Durch die parallele Verwendung unterschiedlichster Methoden (Geochemie, XRF, organische Petrologie, Rock-Eval Pyrolyse, Biomarkeranalyse und Isotopenuntersuchungen) konnten wir Veränderungen in der Bioproduktivität (Algen und Bakterien), in der Karbonatsedimentation und damit verbunden auch im klastischen Eintrag und der Salinität rekonstruieren. Während der letzten 70.000 Jahre gab es immer wieder Veränderungen im Niederschlag und damit auch in der Stratifizierung der Wassersäule. Heute spielen im Kohlenstoffkreislauf des Ökosystems C3-, C4-Pflanzen und aquatische Mikroorganismen eine Rolle. Sehr niedrige ä13C-Werte von Diplopten, einem Biomarker für Bakterien, beispielsweise, deuten drauf hin, dass methanotrophe Bakterien in der tieferen Wassersäule oder auf dem Sediment leben. Veränderungen in der Menge und im ä13C-Verhältnis ausgewählter Biomarker zeigen deutliche Veränderungen im Ökosystem des Kraters für den Zeitraum 14.000-2.000 Jahre vor heute an: ( ) Mögliche Ursache für die trockeneren Bedingungen zwischen 10.000-8.000 Jahre vor heute ist eine Verschiebung der Innertropischen Konvergenzzone (ITCZ) nach Norden. Ein ähnliches Szenario wird auf Grund von entsprechenden Daten aus mehreren Klimaarchiven in Afrika postuliert. Sektion 4.3: Mit einem Multiproxy-Ansatz (Mikrofaziesanalyse an Dünnschliffen, hochauflösende Elemantbestimmungen, Korngrößenverteilungen, Biomarker und Diatomeen) wird die Klimavariabilität glazialer/interglazialer Schlüsselabschnitte untersucht: z.B. Termination II (MIS 5.5-6), Heinrich- und Dansgaard-Oeschger-Ereignisse, die Klimastabilität/-instabilität des letzten Interglazials, etc. Die Entwicklung stellt eine verlässlichen Altersmodells für das Sedimentprofil aus dem Tswaing-Kratersee dar. Mit diesem Projekt werden wir ein einzigartiges Archiv für ein besseres Verständnis der Klimaprozesse in der Südhemisphäre erstellen. Die erzeugten Daten werden in globale Synthesen wie den IGBP PEP III-Transekt eingearbeitet.
The Antarctic limpet Nacella concinna is the most conspicuous macro-benthic species in the intertidal and splash zone of the maritime Antarctic. Larval recruitment in this non-homing limpet takes place in the subtidal, and part of the population then migrates to the intertidal in the beginning of spring. The migratory limpets belong to an ecomorph with a higher and heavier shell (left picture, limpets at the intertidal zone), whereas shells of permanently subtidal limpets are lighter and flatter (right picture, taken at the subtidal). The two ecomorphs can be found in every location along the peninsulas of the South Shetlands. We are interested in the functional biodiversity of the two Nacella ecomorphs at Jubany station/Dallmann laboratory on King George Island, and investigate the behavioural and ecophysiological differences in-situ, and following exposure to air/emersion and to hypoxia. A special interest is on the expression and function of hypoxia inducible factor 1 (HIF-1) in the limpet model. This transcription factor is a universal master regulator of hypoxic metabolism and centrally involved in the metabolic regulation of cells and tissues under oxygen shortage. In the frames of the project we have obtained a first molluscan HIF-1-alpha sequence which, if compared to C. elegans and crustacean genes indicates rather high sequence variability to exist between invertebrates, in contrast to low variability among vertebrate genes.
Die Kohorten der Techafluss-Anwohner und der Majak-Arbeiter aus dem Gebiet des Südurals bieten die Möglichkeit, das Strahlenrisiko durch chronische externe Strahlenexposition und durch chronische Exposition durch inkorporiertes Plutonium zu untersuchen. Die Techafluss-Anwohner wurden Anfang der 50er Jahre durch flüssige Ableitungen aus der Produktion von Plutonium exponiert, während die Arbeiter der Majak Plutoniumproduktionsstätte bei ihrer Arbeit durch Inhalation von Plutonium und externer Strahlung exponiert wurden. Für jedes Mitglied der Kohorten konnte die Strahlenbelastung rekonstruiert werden. In diesem Projekt wurden Analysen sowohl mit biologisch motivierten Krebsentstehungsmodellen mit klonaler Expansion (two-stage clonal expansion, TSCE-Modelle) als auch mit empirischen Modellen durchgeführt, wobei die TSCE-Modelle eine bessere Beschreibung der Daten als die empirischen Modelle lieferten. Strahlenbiologische Effekte wie genomische Instabilität und Bystander-Effekt wurden in die TSCE-Modelle integriert. Drei-Stufen-Modelle, die eine verbesserte Zuordnung der Modellstufen an die Pathogenese erlauben, wurden entwickelt und angewandt. In der Techafluss-Kohorte wurden sowohl das zentrale Strahlenrisiko als auch der Zusammenhang zwischen Inzidenz- und Mortalitätsrisiko und das Verhalten des Risikos mit dem erreichten Alter und dem Alter bei Exposition untersucht. Analysen mit verschiedenen Modellen ergaben, dass sich das im Vergleich zu den Atombombenüberlebenden höhere zusätzliche relative Risiko nicht durch Modellunsicherheiten erklären lässt. TSCE-Modelle mit genomischer Instabilität führten zu der besten Beschreibung des Strahlenrisikos. Für die Majakarbeiter wurde das Lungenkrebsrisiko, basierend auf dem neuen Dosimetriesystem Doses 2005, durch interne Plutoniumexposition und externe Strahlung analysiert. Das zusätzliche relative Risiko bei externer Exposition stimmte gut mit dem für die männlichen Atombombenüberlebenden überein. Es wurde eine biologische Wirksamkeit von Plutonium von 10 (95 Prozent CI 5, 31) festgestellt, die mit dem von der ICRP empfohlenen Wert von 20 konsistent ist. Erstmals wurde ein Krebsentstehungsmodell mit Bystander-Effekt identifiziert, das nicht aus Gründen der Güte des Fits ausgeschlossen werden konnte.
High-quality chronologies of late Pleistocene tropical climate have become increasingly important in discussions concerning tropical forcing of deglaciation, i.e., the transition from a glacial to an interglacial. The key argument of this hypothesis is that tropical climate leads high-latitude ice volumes by several thousand years. A tropical forcing of deglaciation would also help to explain why ice ages occur in both hemispheres simultaneously, although the changes in solar irradiance from orbital variations have opposite effects in the two hemispheres. Lake Naivasha provides a unique opportunity to study a continuous record of tropical climate changes during the last two glacial-interglacial cycles (approximately 175 kyr) through sedimentologic and paleoecologic changes reflected in the sediments. We propose a two-step strategy to reconstruct the lake history during this period: (A) a high-resolution seismic survey to characterize the depositional setting, lake-level fluctuations and neotectonics in the Naivasha basin. This survey will also guide up to the best sites for (B) two 50- and 40-m-long sediment cores from the present lake area. These sediment records are expected to fill the gap between a well-studied section exposed south of the present lake (175 to 60 kyr before present) and two sediment cores studied in the 1960's (25 kyr to present).
South Tirol is an important region for apple production in Europe. The mild climate allows a high productivity but during the last decades, winter damage on apple trees was observed in 3 to 4 year intervals at numerous sites in South Tirol. This winter damage in apple orchards is economically relevant as e.g. in season 2004/2005 costs of more than 6 Mio Euros were caused. There are several indications that the observed dieback of crown parts or even trees was related to frost drought. The situation is comparable to that of trees at the timberline, where winter damage was analysed in previous projects. Based on our experience with trees growing at the alpine timberline, we hypothesize that winter damage in South Tirol apple orchards is strongly influenced by the duration of water uptake blockages, the extent of transpirational water losses, the trees water storage capacity as well as the climatic conditions in autumn. We expect damage in living tissues as well as xylem embolism to cause prolonged drought stress in spring. In the proposed project, these aspects will be analysed and avoidance strategies will be developed. In field measurements at five apple orchards in South Tirol, climatic conditions and effects on tree water relations (water potential, hydraulic conductivity, water storage, transpiration) as well as winter injury will be quantified, and in experimental approaches important parameters will be analysed in detail. These data will be compared with hydraulic characteristics (vulnerability to embolism, drought resistance of living tissues, water storage capacity) of studied varieties. In consequence, numerous varieties will be screened for resistance to frost drought, whereby hydraulic as well as related anatomical parameters will be analysed to develop a valuable screening protocol for variety selection. Cultivation techniques to avoid winter damage will also be tested in thi u.s.w.
At ANDRILL site SMS (Southern McMurdo Sound) an longer than 1000m sediment core will be drilled from a sea-ice platform covering Early/Middle Miocene (ca17 Ma) to Pleistocene strata of McMurdo Sound, Ross Sea, Antarctica. The target sediments were deposited on the western flank of the Victoria Land Basin (VLB), a structural half-graben that forms part of the West Antarctic Rift system, and experienced subsidence since late Eocene times. On this sediment core we propose to combine high-resolution on-ice measurement of chemical element concentrations using XRF core-scanner with off-ice high-precision chemical and sedimentological analysis on bulk samples (XRF, XRD, ICP-MS, biogenic components) and individual lithoclasts (LA-ICP-MS, electron microprobe, microscopy). The resulting multiple dataset will provide detailed information on sediment composition and, thus, contribute to several scientific objectives of ANDRILL such as the history of Ross/West Antarctic ice shelf expansion and retreat since ca17 million years, sea-ice presence/absence in the McMurdo region, and the history of Neogene sediment provenance and accumulation rates in the VLB. Our major goal is to improve our understanding of the Neogene paleoenvironmental evolution of Antarctica with a special focus on the Mid-Miocene climatic optimum (ca17-15 Ma) and the subsequent onset of major cooling (ca14 Ma) along with the key question on the stability of cold-polar climate conditions during the last 14 million years
In the framework of the international ANtarctic DRILLing program (ANDRILL) the 1138 m deep core borehole SMS was drilled in the Southern McMurdo Sound (Ross Sea). The investigations of Antarctic Neogene ice sheet variations, of long-term climate evolutions and of the tectonic history of McMurdo Sound represent the main project aims. One part of the German participation in the ANDRILL project is the extensive geophysical logging of the SMS borehole. It delivers a main basis for answering a lot of questions in the scope of the whole project consisting of about 100 scientists. Interpreting the downhole logging data permits among other things to establish a complete lithological log, to characterize the drilled sediments petrophysically, to determine sedimentary structures and to get evidence about palaeoclimatic conditions during up to 19 Mio years. Seismic experiments in the borehole allow linking detailed geological information with shipborne seismic sections. This way, local results can be transformed into spatial information thus providing an important contribution to the understanding of the tectonic structure of the Ross Sea.
Tephra layers in isce cores from Antarctica help to constrain corrleations between distant deep ice cores and represent important time markers in the case they can be related to an eruption of known age. These time markers can be combined with existing chemo-stratigraphic parameters such as stratigraphy based on ä18O and äD/H. To that end, we plan to determine major and trace element compositions, grain size and morphologxy of tephra layers from the deep ice cores EPICA-Dronning Maud Land and Dome Fuji (Dronning Maud Land). This data will be used for correlations to other ice cores from Marie Byrd Land (West Antarctica), Vostok and Dome C (Wilkes Land). Such data will also allow the identification of potential source areas for the tephra, e.g.volcanic regions in Antarctica (Ross Sea Rift, Marie Bird Land, South Shetland Islands) as well as New Zealand, Patagonia and the volcanic ozean islands in the southern oceans.
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