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.

Teilnehmer an der PALEX Sommerschule 2016 am GFZ in Potsdam, Foto E. Gantz
Wadi Zeelim kurz vor der Einmündung in das Tote Meer, Blick nach Osten in Richtung Jordanisches Plateau, Foto M. Schwab
Laminierte Sedimente aus dem Toten Meer, ICDP Kern 5017-1.
Lithologie und generelle Stratigraphie vom Dead Sea ICDP Kern 5017-1. Herausgezoomt ist die jüngere Seespiegelgeschichte vom Toten Meer (geändert nach Torfstein et al. (2013) und Neugebauer et al. (2014). Untersuchungsintervalle für die Mikrofaziesanalyse im PALEX Projekt sind durch Rechtecke markiert.
b) Auswahl der ICDP Kerne im IODP Kernlager im MARUM, Bremen. c) Beprobung für Dünnschliffe im Labor am GFZ durch einen HUJI PALEX PhD Studenten, Fotos: M. Ahlborn, PALEX.
PALEX Feldschule zum Monitoring im Wadi Ghar/Arugot, Foto: M. Schwab.
PALEX Nachwuchswissenschaftler während der PALEX Sommer Schule 2016
Installation einer PALEX Monitoring/Beprobungsstation im Wadi Ghar/Arugot, Foto: PALEX.
Schulung der AQU Partner durch die Yamma Company an der HUJI zur Handhabung der PALEX Monitoring Stationen im Wadi Ghar/Arugot und Einzugsgebiet, Foto: E. Morin.
Ereignis gesteuerte Ablagerungen der Lisan Formation im ICDP Dead Sea Kern und ihre Interpretation, b) Kernfoto mit Rutschkörper und assoziierter gradierter Schicht; Dünnschliff Scans (unter polarisierter Folie) aus drei unterschiedlichen Ablagerungszeiten c) Mittlere Lisan Formation (105.51 m Sedimenttiefe); d) Obere Lisan Formation (89.48 m Sedimenttiefe); und e) Untere Ze’elim Formation (67.34m Sedimenttiefe).
  • 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.| doi:10.1016/j.quascirev.2017.06.020

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Sektionsleiter
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