Sektion 4.3: Klimadynamik und Landschaftsentwicklung

Wir untersuchen Klimawandel in der geologischen und historischen Vergangenheit und dessen Auswirkungen im unmittelbaren Lebensraum des Menschen sowie Änderungen des Erdmagnetfelds. Ein Schwerpunkt unserer Forschung sind schnelle Klimaänderungen, die sich in wenigen Jahren bis Jahrzehnten ereignet haben. Deshalb arbeiten wir mit zeitlich hochauflösenden terrestrischen Geoarchiven, wie jahresgeschichteten (warvierten) Ablagerungen in Seen und Baumringen. Ein zentraler Teil unserer Arbeit ist die Erstellung präziser Datierungen unserer Geoarchive als Grundvoraussetzung für verlässliche Rekonstruktionen von Änderungen in der Vergangenheit.

Sedimentbohrung auf dem Gosciaz See in Polen
Sedimentbohrung auf dem Meerfelder Maar, Eifel
Beginn der Jüngeren Dryas in Sedimenten des Meerfelder Maares
Monitoring Plattform am Tiefen See, Mecklenburg
Chatyr-Kul (Tien Shan, Kirgisistan), Nördliches Ufer an dem silurisch-devonische Kalke hervortreten.
Lisan Formation, Totes Meer
Sideritwarven, Meerfelder Maar
Warvierte Sedimente aus dem Gosciaz See in Polen
REM Aufnahme: Kalzit und Diatomenschale
Querschnitt einer Kiefernprobe (P. sylvestris); Konfokal-Laser Mikroskopie (CLSM); 100fache Vergrößerung
Querschnitt durch Holzprobe von Pinus strobus (Weymouthkiefer) mit intraannuellen Holzdichteschwankungen und Schwankungen der stabilen Isotope des Kohlenstoffs
Querschnitt einer Eichenprobe (Q. petraea); Auflichtmikroskopie; 40fache Vergrößerung
Jahrringe in Baumscheibe einer Europäischen Lärche (Larix decidua Mill.)

Schnelle Klimawechsel in der Vergangenheit sind natürliche Experimente, mit denen wir einen Einblick in die Ursachen und die Dynamik solcher Änderungen bekommen, um damit besser auf zukünftige Entwicklungen vorbereitet zu sein. Dazu nutzen wir Informationen aus der Struktur und chemischen Zusammensetzung von Jahresschichten (Proxidaten), die wir mit Beobachtungen heutiger Prozesse (Monitoring) abgleichen. Unsere Vision ist die Verknüpfung langer Zeitreihen aus unseren Geoarchiven mit instrumentellen Daten, um derzeitige Veränderungen in einen langfristigen Kontext stellen zu können.

Publikationen

Liu, J., Nowaczyk, N., Frank, U., Arz, H. (2019): Geomagnetic paleosecular variation record spanning from 40 to 20 ka – implications for the Mono Lake excursion from Black Sea sediments. - Earth and Planetary Science Letters, 509, pp. 114-124. | doi:10.1016/j.epsl.2018.12.029

Highlights:

  • Paleosecular variation record from 40 to 20 ka obtained from the Black Sea.
  • Mono Lake excursion evidenced in Black Sea PSV record at about 34.5 ka cal. BP.
  • Black Sea VGPs exhibit a clockwise loop on Eurasia continent during the Mono Lake excursion.
  • Black Sea PSV record support dipole dominated field during the Mono Lake excursion.

Abstract:

The Mono Lake geomagnetic excursion, characterized by low paleointensity and excursional virtual geomagnetic pole (VGP) positions at about 35 ka, has been cumulatively documented from global sites. However, the geomagnetic field geometry during this short-lived excursion is not conclusively described, since excursional directions are only sporadically reported. A full-vector paleosecular variation (PSV) record between 20 and 40 ka could be reconstructed from seven Black Sea sediment cores. The age models of these cores are based on radiocarbon dating and tephrochronology. Further age constrains were achieved by tuning ice rafted debris (IRD) counts and XRF logs (mainly Ca/Ti ratio) as climate proxies for Dansgaard–Oeschger (D–O) warming events, to the oxygen isotope record from Greenland ice cores (NGRIP). The PSV records of individual Black Sea cores were stacked by using 100-yr bins. At about 34.5 cal. ka BP, the Mono Lake excursion is evidenced in the stacked Black Sea PSV record by both a relative paleointensity (rPI) minimum and directional shifts. Associated VGPs from stacked Black Sea data migrated from Alaska, via the Tibetan Plateau and central Asia, to Greenland, performing a clockwise loop. This agrees with data recorded in the Wilson Creek Formation, USA., and Arctic core PS2644-5 from the Iceland Sea, suggesting a dominant dipole field. On the other hand, the Auckland lava flows, New Zealand, the Summer Lake, USA., and Arctic core ODP-919 yield distinct VGPs located in the central Pacific Ocean due to presumably non-dipole field. Finally, Black Sea sediments younger than the Mono Lake excursion recorded only normal secular variations.

 

 

 

Sektionsleiter

Achim Brauer
Direktor
Prof. Dr. Achim Brauer
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Assistenz

Christine Gerschke
Christine Gerschke
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