PALEX - Paläoklimaforschung im Nahen Osten
Extreme hydro-meteorologische Ereignisse wie Sturzfluten (flash floods) finden regelmäßig während der Niederschlagssaison im Becken des Toten Meeres (südliche Levante) und den benachbarten Gebirgsketten statt. Erreichen diese sedimentbeladenen Sturzfluten das Tote Meer bilden sie fächerartige Wasser-Sedimenttrübungsfahnen (sediment plume) auf der Seeoberfläche aus.
Hydrometeorologische Extremereignisse und vor allem Hochwasser stellen eine besondere Bedrohung dar. Deshalb ist es eine vorrangige Herausforderung für die Wissenschaft die Ursachen und Wirkungsweisen von extremen Hochwässern zu untersuchen, um Häufigkeiten und Stärken einschließlich der Auswirkungen auf die regionale Umwelt besser abschätzen zu können. Eine besonders sensitive Region in Bezug sowohl auf die Umweltbedingungen als auf die politische Situation ist die Region des Toten Meeres im Nahen Osten. Es wird erwartet, dass der anhaltende globale Wandel die Umweltprobleme und speziell hydrologische Prozesse in diesem Raum weiter verstärken wird. Deshalb stellt diese Region eine besonders interessante Herausforderung für die geo- und umweltwissenschaftliche Forschung dar. Das Projekt PALEX zielt deshalb speziell darauf ab, in einer gemeinsamen Anstrengung israelischer, palästinensischer und deutscher Wissenschaftler extreme hydrometeorologische Ereignisse umfassend zu untersuchen.
Wir haben dazu einen neuen Ansatz entwickelt, in dem wir die genaue Beobachtung rezenter Sturzfluten mit neuesten Messverfahren mit präzisen und zeitlich hochauflösenden Rekonstruktionen mehrtausendjähriger Hochwasserzeitreihen anhand des langen Sedimentkerns aus dem Toten Meer kombinieren. Dieser Sedimentkern wurde im Rahmen des ICDP-Programms aus dem tiefen Becken des Toten erbohrt und ist ein einzigartiges Geoarchiv hydrologischer und klimatischer Veränderungen der letzten 200 000 Jahre. Anhand des verbesserten Prozessverständnisses der meteorologischen Ursachen von Sturzfluten und ihren Auswirkungen auf Erosion und Sedimenttransport und -ablagerung durch unser paralleles Monitoringprogramm verbessern wir die Interpretation dieses einzigartigen Sedimentprofils. Damit wird es möglich, kurzfristige, durch Sturzfluten ausgelöste Sedimentationsereignisse als Proxies für Hochwasser in der Vergangenheit zu nutzen. Mit diesem Ansatz werden wir die Zusammenhänge im Auftreten und der Dynamik von Sturzfluten mit Klimaveränderungen untersuchen, und wollen im Besonderen die Hypothese einer Zunahme von extremen Hochwassern in einem wärmeren Klima testen.
Dazu werden in PALEX Arbeitspaketen folgende Zielstellungen bearbeitet:
- Erstellen einer hochauflösenden Zeitreihe hydro-meteorologischer Ereignisse im Einzugsgebiet des Toten Meeres unter Anwendung von Mikrofazies-Analyse und Mikro-Röntgenfluoreszenz-Spektroskopie (µXRF scanning), (GFZ/HUJI/AQU)
- Verständnis von Sedimentquellen und Transportprozessen bei Sturzfluten mit Hilfe der Einrichtung von Beobachtungsstationen in einem repräsentativen Wadi, (AQU/HUJI)
- Nachweis der Quellen zufließenden Wassers durch Analyse der chemischen und Isotopenzusammensetzung primären Aragonits, (AQU/HUJI)
- Verknüpfung von Sedimentproxies mit meteorologischen und Sturzflutbedingungen durch Anwendung hydro-meteorologischer Modelle zur Simulierung von Sturzfluten und dem damit verbundenen Sedimenttransport, (GFZ/AQU/HUJI)
Über die rein wissenschaftlichen Ziele hinaus unternimmt PALEX besondere Anstrengungen in der Ausbildung und internationaler Kooperation im Nahen Osten, um zu einer friedlichen Zusammenarbeit zur Lösung gemeinsamer Probleme und zur Weiterentwicklung menschlicher und technischer Ressourcen beizutragen. Ein zentraler Teil des Projektkonzeptes ist daher die gemeinsame Ausbildung von jungen Wissenschaftlern aus Palästina, Israel und Deutschland. PALEX gibt mit einem persönlichen Mentoring-Konzept jungen Wissenschaftlern die Möglichkeit eng mit erfahren Wissenschaftlern aller Partnerinstitutionen zusammen zu arbeiten und damit ihre persönlichen Fähigkeiten weiter zu entwickeln.
Partner
Hebrew University of Jerusalem (HUJI), Institute of Earth Sciences, Israel
Al Quds University of Jerusalem (AQU), Faculty of Science and Technology
Geological Survey of Israel (GSI), Israel
International Continental Scientific Drilling Program (ICDP)
DFG Infrastrukturschwerpunktprogramms ‘SPP 1006 - ICDP Deutschland´
Finanzierung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - SPP 1006: Bereich Infrastruktur
Internationales Kontinentales Bohrprogramm (ICDP) / BR2208/13-1; BR2208/13-2
Publikationen
Im Rahmen des PALEX-Projekts, das ursprünglich als trilaterales DFG-Projekt vom GFZ, der Hebrew University und der AlQuds University beantragt wurde, wurden während des Förderzeitraums im Rahmen des Schwerpunktprogramms SPP1006 ICDP und danach 30 begutachtete Manuskripte veröffentlicht.
2023
Guillerm, E., Gardien, V., Waldmann, N. D., Brall, N. S., Ariztegui, D., Schwab, M. J., Neugebauer, I., Lach, A., Caupin, F. (2023): Reconstruction of Dead Sea lake level and mass balance back to 237 ka BP using halite fluid inclusions. - Quaternary Science Reviews, 303, 107964, https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2023.107964
2022
Armon, M.; Marra, F.; Enzel, Y.; Rostkier‐Edelstein, D.; Garfinkel, C. I.; Adam, O.; Dayan, U.; Morin, E. (2022): Reduced rainfall in future heavy precipitation events related to contracted rain area despite increased rain rate. Earth's Future, 10(1), p.e2021EF002397, https://doi.org/10.1029/2021EF002397
Müller, D., Neugebauer, I., Ben Dor, Y., Enzel, Y., Schwab, M. J., Tjallingii, R., Brauer, A. (2022): Phases of stability during major hydroclimate change ending the Last Glacial in the Levant. - Scientific Reports, 12, 6052, https://doi.org/10.1038/s41598-022-10217-9
2021
Ben Dor, Y., Marra, F., Armon, M., Enzel, Y., Brauer, A., Schwab, M. J., Morin, E. (2021): Hydroclimatic variability of opposing Late Pleistocene climates in the Levant revealed by deep Dead Sea sediments. - Climate of the Past, 17, 6, 2653-2677, https://doi.org/10.5194/cp-17-2653-2021
Ben Dor, Y., Flax, T., Levitan, I., Enzel, Y., Brauer, A., & Erel, Y. (2021). The paleohydrological implications of aragonite precipitation under contrasting climates in the endorheic Dead Sea and its precursors revealed by experimental investigations. Chemical Geology, 576: 120261, https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2021.120261
Neugebauer, I., Müller, D., Schwab, M. J., Blockley, S., Lane, C. S., Wulf, S., Appelt, O., Brauer, A. (2021): Cryptotephras in the Lateglacial ICDP Dead Sea sediment record and their implications for chronology. - Boreas, 50, 3, 844-861, https://doi.org/10.1111/bor.12516
Rinat Y., Marra F., Armon M., Metzger A., Levi Y., Khain P., Vadislavsky E., Rosensaft M. and Morin E. (2021) Hydrometeorological analysis and forecasting of a 3 d flash-flood-triggering desert rainstorm. Natural Hazards and Earth System Sciences, 21(3), pp.917-939, https://doi.org/10.5194/nhess-21-917-2021
Weber, N., Lazar, B., Gavrieli, I., Yechieli, Y., Stein, M. (2021): Gypsum Deltas at the Holocene Dead Sea Linked to Grand Solar Minima. Geophysical Research Letters, 48 e2020GL091034, https://doi.org/10.1029/2020GL091034
Weber, N., Antler, G., Lazar, B., Stein, M., Yechieli, Y., Gavrieli, I. (2021) Hydrological and thermodynamic controls on late Holocene gypsum formation by mixing saline groundwater and Dead Sea brine. Geochimica et Cosmochimica Acta 316, 363-383, https://doi.org/10.1016/j.gca.2021.10.002
2020
Armon, M., Marra F., Enzel Y., Rostkier-Edelstein D., Morin E. (2020): Radar-based characterisation of heavy precipitation in the eastern Mediterranean and its representation in a convection-permitting model, Hydrol. Earth Syst. Sci., 24, 1227–1249, https://doi.org/10.5194/hess-24-1227-2020
Ben Dor, Y., Neugebauer, I., Enzel, Y., Schwab, M. J., Tjallingii, R., Erel, Y., Brauer, A. (2020): Reply to comment on Ben Dor Y. et al. “Varves of the Dead Sea sedimentary record.” Quaternary Science Reviews 215 (2019): 173–184. - Quaternary Science Reviews, 231, 106063, https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2019.106063
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Shmilovitz Y., Morin E., Rinat Y., Haviv I., Carmi G., Mushkin A. and Enzel, Y. (2020): Linking frequency of rainstorms, runoff generation and sediment transport across hyperarid talus‐pediment slopes. Earth Surf. Process. Landf., 45, 1644–1659, https://doi.org/10.1002/esp.4836
Weber, N., Lazar, B., Stern, O., Burr, G., Gavrieli, I., Roberts, M., Kurz, M.D., Yechieli, Y., Stein, M. (2020): Radiocarbon reservoir ages in the Holocene Dead Sea. Radiocarbon, 1-21, https://doi:10.1017/RDC.2020.28
Zoccatelli D., Marra F., Smith J., Goodrich D., Unkrich C., Rosensaft M. and Morin E. (2020): Hydrological modelling in desert areas of the eastern Mediterranean. J. Hydrol., 587, 124879, https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2020.124879
2019
Ben Dor, Y., Neugebauer, I., Enzel, Y., Schwab, M. J., Tjallingii, R., Erel, Y., Brauer, A. (2019): Varves of the Dead Sea sedimentary record. - Quaternary Science Reviews, 215, pp. 173-184, http://doi.org/10.1016/j.quascirev.2019.04.011
Marra F., Zoccatelli D., Armon M., and Morin E. (2019) A simplified MEV formulation to model extremes emerging from multiple nonstationary underlying processes. Adv. Water Resour, https://doi.org/10.1016/j.advwatres.2019.04.002
2018
Ahlborn, M., Armon, M., Ben Dor, Y., Neugebauer, I., Schwab, M. J., Tjallingii, R., Shoqeir, J. H., Morin, E., Enzel, Y., Brauer, A. (2018): Increased frequency of torrential rainstorms during a regional late Holocene eastern Mediterranean drought. - Quaternary Research, 89, 2, 425-431, https://doi.org/10.1017/qua.2018.9
Armon, M., Dente, E., Smith, J., Enzel, Y., Morin, E. (2018): Synoptic-Scale Control over Modern Rainfall and Flood Patterns in the Levant Drylands with Implications for Past Climates. Journal of Hydrometeorology, 19, https://doi.org/10.1175/JHM-D-18-0013.1
Ben Dor, Y., Armon, M., Ahlborn, M., Morin, E., Erel, Y., Brauer, A., Schwab, M. J., Tjallingii, R., Enzel, Y. (2018): Changing flood frequencies under opposing late Pleistocene eastern Mediterranean climates. - Scientific Reports, 8(1), 8445, https://doi.org/10.1038/s41598-018-25969-6
Hamdani, I., Assouline, S., Tanny, J., Lensky, I., Gertman, I., Mor, Z., Lensky, N. (2018): Seasonal and diurnal evaporation from a deep hypersaline lake: The Dead Sea as a case study. Journal of Hydrology. 562, https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2018.04.057
Lensky, N. G., Lensky, I. M., Peretz, A., Gertman, I., Tanny, J., & Assouline, S. (2018): Diurnal Course of evaporation from the dead sea in summer: A distinct double peak induced by solar radiation and night sea breeze. Water Resources Research: 54, 150–160, https://doi.org/10.1002/2017WR021536 The paper was featured in Eos "Research Spotlights" (AGU), Witman, S. (2018): Dead Sea provides unique insights on water evaporation, Eos, 99, https://doi.org/10.1029/2018EO094039. Published on 09 March 2018
Marra, F. and Morin, E. (2018): Autocorrelation structure of convective rainfall in semiarid-arid climate derived from high-resolution X-Band radar estimates. Atmos. Res., 200, 126-138, https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2017.09.020
Morin, E.; Ryb, T.; Gavrieli, I., Enzel, Y. (2018): Mean, variance, and trends of Levant precipitation over the past 4500 years from reconstructed Dead Sea levels and stochastic modeling. Quaternary Research, 91, 2, 751-767, https://doi.org/10.1017/qua.2018.98
Sirota, I., Enzel, Y., and Lensky, N. (2018): Halite focusing and amplification of salt thickness: From the Dead Sea to deep hypersaline basins: Geology, 46 (10), 851–854, https://doi.org/10.1130/G45339.1
Weber, N., Yechieli, Y., Stein, M., Yokochi, R., Gavrieli, I., Zappala, J., Mueller, P., Lazar, B. (2018): The circulation of the Dead Sea brine in the regional aquifer. Earth and Planetary Science Letters: 493, pp. 242-261, https://doi.org/10.1016/j.epsl.2018.04.027
2017
Marra, F., Morin, E., Peleg, N., Mei, Y., and Anagnostou, E. N. (2017): Intensity–duration–frequency curves from remote sensing rainfall estimates: comparing satellite and weather radar over the eastern Mediterranean, Hydrol. Earth Syst. Sci., 21, 2389-2404, https://doi.org/10.5194/hess-21-2389-2017
Neugebauer, I., Wulf, S., Schwab, M. J., Serb, J., Plessen, B., Appelt, O., Brauer, A. (2017): Implications of S1 tephra findings in Dead Sea and Tayma palaeolake sediments for marine reservoir age estimation and palaeoclimate synchronisation. - Quaternary Science Reviews, 170, p. 269-275, https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2017.06.020
Palchan, D., Neugebauer, I., Amitai, Y., Waldmann, N. D., Schwab, M. J., Dulski, P., Brauer, A., Stein, M., Erel, Y., Enzel, Y. (2017): North Atlantic controlled depositional cycles in MIS 5e layered sediments from the deep Dead Sea basin. - Quaternary Research, 87, 1, pp. 168-179, http://doi.org/10.1017/qua.2016.10
Sirota, I., Enzel, Y., Lensky, N.G. (2017): Temperature seasonality control on modern halite layers in the Dead Sea: In situ observations. GSA Bulletin: 129, 9-10, pp. 1181-1194, https://doi.org/10.1130/B31661.1
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