Das Projekt "Sub project: 231Pa/230Th profiles from highly accumulating Atlantic sediment cores - a proxy for deep water circulation over the past 30,000 years" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Institut für Umweltphysik durchgeführt. In the Atlantic Ocean sedimentary 231Pa/230Th below the production ratio of 0.093 are believed to mirror the advective export of 231Pa to the Southern Ocean due to the meridional overturning circulation (MOC). Times of shifted 231Pa/230Th related with prominent events of cooling and warming support the conclusion that variations in the MOC may incite climate changes. However, the impact of boundary scavenging on the 231Pa/230Th in the glacial Atlantic is a great matter of discussion.The goal of this project is to better understand the behaviour of 231Pa/230Th in Holocene and Glacial sediments both, in the open Ocean and in the upwelling areas in the East Atlantic. The ability to quantify possible boundary scavenging effects will substantially improve our understanding and the interpretation of sedimentary 231Pa/230Th-records as a proxy for the strength of MOC. To approach this goal sedimentary 231Pa/230Th profiles from two high-productivity cores off the coast of Namibia and one off West-Africa are compared with those from the North-, West-, and South- Atlantic Ocean. For the first time 231Pa/230Th from high productivity sediment cores from the African margin at adequate accuracy are being measured by AMS and ICP-MS. The analysis is focused on the last 30 kyr. The high accumulation rates of the selected sediment cores allow a very good time resolution. Therefore, it will be possible to examine the response of the sedimentary 231Pa/230Th to several short-term climate events (e.g. Heinrich Events).
Das Projekt "Sub project: Quantitative Reconstruction of the Neogene East and West Antarctic Ice Sheet History from Drift Sediments (ODP Leg 178 and Leg 188): A Synthesis" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Zentrum für marine Umweltwissenschaften durchgeführt. The proposed synthesis project aims to quantify the Antarctic ice sheet history of the last 10 Ma. With new statistical tools we will isolate and quantify the 'ice factor' in fine-fraction grain-size distribution data from Antarctic deep-sea drift deposits. In our preparatory work we showed that the sedimentary Antarctic drift bodies are continuous ice archives with a direct link in their built-up history at the continental rise to ice advances to the shelf break. Quantification of the ice volume is therefore possible, since the relative ice-cover to - volume ratio is known from models. In a four step approach we will complete the existing sample collection of Site 1095, increase its time resolution and analyse the recovered data sets with the end-member modeling method. Second step is the validation of the local data set to a regional scale by incorporating samples of a control Site (Site 1101) on a nearby drift. Thirdly we will prepare and analyse samples from a E-Antarctic drift (Site 1165) for a in-depth E-W ice sheet history comparision. During the synthesis phase of the project the new proximal data set will be correlated to a new global isotope -Ca/Mg based ice volume record contributed by our cooperation partners. These are three important reasons to start with the proposed research now: High social relevance of the expected data..., free access to the samples since the one year ODP moratorium for both ODP legs has passed, and the availability of abundant ancillary data from other working groups.
Das Projekt "Sources and reaction pathways of soluble Fe from the Western Antarctic Peninsula to the Southern Ocean" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung durchgeführt. During two campaigns on King George Island (Antarctica) in 2012 and 2013, numerous sediment and pore water samples were collected in Potter Cove and Maxwell Bay. Especially Potter Cove is strongly affected by glacier retreat, which is assumed to affect the biogeochemical processes in the area. Based on pore water profiles the degradation of sedimentary organic matter in the sediments in proximity to the marine-terminating Fourcade Glacier was found to be dominated by dissimilatory iron reduction (DIR). In contrast, sulfate reduction was apparent at shallow sediment depths in those parts of Potter Cove, where surficial meltwater streams discharge. Sediments in proximity to the glacier fronts contain significantly higher amounts of easily reducible (amorphous) Fe oxyhydroxides than stations in the central part of the bay or in discharge areas of surficial meltwater streams. Stable iron isotopes are considered a proxy for Fe sources, but respective data are scarce and Fe-cycling in complex natural environments is not understood well enough yet to constrain respective delta56Fe 'endmembers' for different types of sediments and environmental conditions. In order to enhance the usability of iron isotopes as proxies for iron sources and reaction pathways, we developed a new method that allows to measure delta56Fe on sequentially extracted sedimentary Fe phases and applied the new protocol to sediment from King George Island. We suggest that easily reducible Fe in proximity to the glacier front is mostly delivered from subglacial sources, where iron liberation from comminuted material beneath the glacier is coupled to biogeochemical weathering processes (pyrite oxidation or DIR). Our strongest argument for a subglacial source of the highly reactive iron pool in sediments close to the glacier front is its overall negative delta56Fe signature that remains constant over the whole ferruginous zone. This pattern implies that the supply with easily reducible Fe exceeds the fraction that afterwards undergoes early diagenetic DIR by far. The light delta56Fe values of easily reducible Fe oxides imply pre-depositional microbial cycling as it occurs in potentially anoxic subglacial environments. Interestingly, the strongest 56Fe-depletion in pore water and of the most reactive Fe oxides was observed in sediments influenced by oxic meltwater discharge. In terms of the potential of delta56Fe as a proxy for benthic Fe fluxes, the study demonstrates limitations due to a large variability of pore water delta56Fe deriving from DIR in the marine sediments at small spatial distances. The controlling factors are multi-fold and include the availability of reducible Fe oxides and organic matter, the isotopic composition of the primary ferric substrate, sedimentation rates, and physical reworking (bioturbation, ice scraping). Whereas delta56Fe may prove a valuable parameter to further investigate biochemical weathering of glacier beds, a quantification of benthic Fe fluxes bas
Das Projekt "East Antarctic Ice Sheet dynamics during the late Quaternary inferred from marine sediment records of the Indian sector of the Southern Ocean" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stiftung Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung e.V. in der Helmholtz-Gemeinschaft (AWI) durchgeführt. Auf Grund ihres Einflusses auf Meeresspiegelschwankungen und die thermohaline ozeanische Zirkulation, beschäftigen sich Paläoklimaforscher zunehmend mit der Stabilität der antarktischen Eisschilde. Im Zuge der globalen Erwärmung wird sogar der komplette Zerfall des Westantarktischen Eisschildes befürchtet. Die Bedeutung und Dynamik des gewaltigen Ostantarktischen Eisschildes (EAIS) in Anbindung an rasche Klimaänderungen im Spätquartär wird jedoch wenig beachtet und bisher wenig verstanden. Im Rahmen des beantragten Projektes sollen marine Sedimentarchive in einer Schlüsselregion im indischen Sektor des Antarktischen Ozeans als Signalträger von Variationen der EAIS-Dynamik und ihres Einflusses auf die Bildung Antarktischen Bodenwassers (AABW) untersucht werden. Der methodische Ansatz erstrebt die Rekonstruktion des glaziomarinen Ablagerungsmilieus in der Region der zwischen Prydz-Bucht und dem südlichen Kerguelen-Plateau. Insbesondere wird die Herkunft und Verteilung von Eisfracht-Ablagerungen (IRD) sowie von Konturiten untersucht, die Aussagen über Eisbergdrift und Bodenwasseraktivität in der Vergangenheit gestatten. Die Realisierung des Projektes soll in enger Vernetzung mit dem Forschungsvorhaben von Melles & Wagner erfolgen, welches sich mit der Umweltentwicklung im Hinterland und auf dem Schelf der Prydz-Bucht befassen möchte. Der Förderantrag ist integraler Bestandteil des paläoklimatisch ausgerichteten BIPOMAC-Programms im Rahmen des Internationalen Polarjahres 2007/2008 (IPY).
Das Projekt "Monsunvariabilität in SE-China - der Huguang-Maarsee (Huguangyan)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum durchgeführt. 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 Projekt "Physical properties, climate signals, and structural features of Tertiary sediments in the Southern McMurdo Sound (Antarctica) derived from downhole logging in the ANDRILL-SMS project" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Angewandte Geophysik durchgeführt. 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.
Das Projekt "Paläoklima Schwarzes Meer" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum durchgeführt. Als weitestgehend abgeschlossenes Randmeer zeigt das Schwarze Meer eine deutliche Empfindlichkeit auf Umweltveränderungen und kann globale und regionale Klimaveränderungen in besonderem Maße verstärken. Trotz dieses hohen Potentials für Paläoklimarekonstruktionen wurden die Sedimente des Schwarzen Meeres bislang nur im geringen Maße zu paläoklimatischen Fragestellungen herangezogen. Die Einzigartigkeit des Schwarzen Meeres besteht darin, dass es während des Spätquartärs einen wiederholten Wechsel von Süßwasser- und marinen Phasen durchlebt hat, die eng mit der Entwicklung des globalen Meeresspiegels verknüpft sind und dem Rhythmus der Eis- und Warmzeiten folgen. Vor allem die geographische Lage des Schwarzen Meeres mit seinen teilweise laminierten Sedimenten ermöglicht es das Wechselspiel von mediterranem, mitteleuropäischem und stärker kontinentalem asiatischen Klimageschehen näher zu untersuchen.
Das Projekt "Integrated Geophysical Exploration Technologies for Deep Fractured Geothermal Systems (I-GET)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum durchgeführt. The share of renewable energy sources in the European energy balance can be increased by a meaningful contribution of geothermal energy. Since the mining cost (exploration and drilling) to access the resources represents over 60 percent of the total investment, a reduction in mining cost would increase the competitiveness of geothermal energy significantly. This goal can be achieved if we had a way to detect the presence of the fluids inside the natural and/or enhanced geothermal systems before any drilling operation. The project I-GET is aimed at developing an innovative geothermal exploration approach based on advanced geophysical methods. The objective is to improve the detection, prior to drilling, of fluid bearing zones in naturally and/or artificially fractured geothermal reservoirs. This new approach will be tested in four European geothermal systems with different geological and thermodynamic reservoir characteristics: two high enthalpy (metamorphic and volcanic rocks), one middle enthalpy geothermal system (deep sedimentary rocks), and one low enthalpy geothermal system (shallow sedimentary rocks). Petrophysical and geomechanical properties of the investigated rocks will be defined by laboratory measurements. With respect to the high enthalpy sites elastic and electric rock properties will be determined at the steam/liquid transition of the pore fillings. The validity of the laboratory and simulation results will be verified by new field experiments. Seismic and magnetotelluric data will be acquired in the test sites, and new acquisition and processing techniques will be developed to solve problems related to the particular target such as high temperatures, anisotropy, phase condition, etc.. The static and dynamic three-dimensional model of geothermal reservoirs will be reconstructed by means of all the data acquired. The input of the results of new geophysical prospecting into reservoir modelling is a crucial test of the quality of the new exploration method.
Das Projekt "BioArchiv Tswaing Krater (Teilprojekt der Forschungsinitiative Inkaba yeAfrica.)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum durchgeführt. 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.
Das Projekt "Der Effekt der globalen Erwärmung auf die submarinen Kontinentalhänge der Arktis" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut de Ciencies del Mar (CSIC), Departamento de Geologia Marina durchgeführt. This project aims at investigating a scientific and societal pressing subject which requires urgent attention: the geo-hazards associated with the imminent use of the Arctic Ocean under the changing conditions forced by Global Change. Due to the increasing temperatures, the Arctic region is experiencing a decline of glaciers and sea-ice. Sea-ice reduction will soon expose to exploration yet unknown seafloor and sub-seafloor geology. Given todays interest in natural resources exploitation, the Arctic regions will experience an increase in seafloor and sub-seafloor use and an accelerated development of infrastructures, especially in coastal and continental margin areas. The glacial environment of the Arctic land masses causes that physical processes along continental margins differ substantially from those at lower latitudes, where continental slopes are built with river-fed sediments and glacial influence is comparatively unimportant. Continental margins at lower latitudes are better studied because industrialized nations have previously focused their activities there. The response of the Arctic seafloor and sub-seafloor system to upcoming changes in physical oceanography and glacial conditions, and the resultant sedimentary processes are yet not understood. To evaluate the future response of the Arctic geological system to Global Change is necessary to further understand the interplay among past climate change, continental margin geology, and submarine slope stability. This project aims at filling that critical gap in understanding. The overarching goal of this project is to evaluate how the increase of temperature, within the bounds of current predictions, may change the behavior of the Arctic geological system and alter slope stability. To achieve the goal we will estimate the volume and rate of gas release into the atmosphere that might affect climate, and evaluate the potential feed back of climate change to gas-hydrate dissociation. We will analyze potential future scenarios of slope in-stability in the context of the combined effect of the removal of past ice loading, ongoing temperature change, and stability of the geological elements of the continental margin system.
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