Projekte

Wir sind aktuell an folgenden HGF, BMBF, DFG und EU finanzierten nationalen und internationalen Projekten federführend oder als Partner beteiligt.

 

 

REKLIM Regionale Klimaänderungen, Helmholtz-Verbund, Thema 8: Schnelle Klimaänderungen aus Proxy-Daten 

Ziel von Thema 8 ist es, regionale und zeitliche Muster in der Klimavariabilität zwischen atlantischem und pazifischem Raum, sowie zwischen hohen und niederen Breiten für den Zeitraum der letzten 140.000 Jahre auf unterschiedlichen Zeitskalen von Jahren bis Jahrtausenden zu erfassen und in ihren Ursachen zu erklären. Dieser Zeitraum erlaubt es, nicht nur die raschen Klimawechsel am Ende der letzten Eiszeit und in der jetzigen Warmzeit, dem Holozän, zu erfassen, sondern ermöglicht auch einen Vergleich zum vorletzten Eiszeit/Warmzeit Übergang und der sich daran anschließenden Warmzeit dem Eem.

Entwicklung der arktisch-subarktischen Ozeanregionen seit dem letzten Glazial: Chinesisch-Deutsches Pazifik-Arktis Experiment (SiGePax)

Ziel des beantragten Forschungsvorhabens ist die Identifikation und Analyse der paläozeanografischen Veränderungen im arktischen und Nordwestpazifischen Raum für die letzte Termination sowie das Holozän. Dieses Gebiet zeigt eine sehr große Empfindlichkeit gegenüber globalen Klimaveränderungen mit möglichen Rückkopplungen im physikalischen und biogeochemischen System. Durch die gemeinsame Erhebung neuer quantitativer Paläoklimadaten am Alfred Wegener Institut Helmholtz Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) und dem First Institute of Oceanography State Oceanic Administration (FIO) in China steht uns in Kollaboration mit Partnerinstituten ein einzigartiger Satz von Stellvertreterdaten in bislang unerreichter räumlicher und zeitlicher Auflösung zur Verfügung. 2014-2016.

Das Manihikiplateau - Entstehung, Aufbau und Auswirkungen ozeanischer Plateaus und Pleistozäne Dynamik des Westpazifischen Warmwasserpools (Manihiki II)

Aus paläozeanographischer Sicht nimmt das Manihiki-Plateau mit seiner Lage im südöstli-chen Randbereich des Westpazifische Warmwasserpool eine Schlüsselstellung ein, um aktu-ellen Fragestellungen zu dessen plio/pleistozäner Dynamik nachzugehen und um die klima-tische Bedeutung und Wechselwirkung von extratropischen Zwischenwassermassen beson-ders aus dem Süd-Ozean zu erforschen. Das Ziel der am AWI durchgeführten Untersuchun-gen ist hierbei die Rekonstruktion möglicher Steuerungsmechanismen durch den Südozean („ocean tunnel“-Hypothese). Es ist Teil des mit dem GEOMAR durchgeführten und vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) durchgeführten Verbundprojektes Manihiki II.

 

MARUM OC3: Atmosphäre – Ozean Wechselwirkungen in niedrigen und hohen Breiten

Wechselwirkungen zwischen Atmosphäre und Ozean in hohen Breiten spielen eine Schlüsselrolle für CO2 Gehalte in der Vergangenheit, weil sie die Ausdehnung von Meereis, die Stratifizierung der oberen Ozeanschichten, Nährstoffnutzung und biologischer Export, Austauschraten zwischen Tiefenwasser und Atmosphäre, und den Austausch von Nährstoffen und Wärme zwischen hohen und niedrigen Breiten kontrollieren. Basierend auf neuen Sedimentkernen, ist en nun erstmalig möglich pleistozäne und pliozäne Atmosphäre-Ozean Wechselwirkungen in den hohen Breiten des Südpazifiks zu untersuchen.

Kontakt: Andrea Jaeschke, Mark Wengler, Andrea Abelmann-GersondeFrank Lamy, Webseite: https://www.marum.de/en/Project_OC3.html

 

Synthese polarer Proxy-Archive aus verschiedenen Quellen

In den letzten Jahrzehnten gab es große Fortschritte bei der Rekonstruktion von Klimaänderungen auf verschiedenen Zeitskalen, die in den verschiedenen geologischen Archiven wie Eiskernen, Ozeansedimenten, Speleothemen und Seesedimenten gespeichert sind. Trotzdem reflektieren die meisten dieser Klimarekonstruktionen vorwiegend regionale Klimasignale, deren geographische Repräsentanz vom jeweiligen Archiv abhängt. Der nächstfolgende logische Schritt, d.h. eine Kompilation der Daten in Richtung einer globalen oder zumindest hemisphärischen Synthese, fehlt und ist eine der großen Herausforderungen der Paläoklima-Gemeinschaft.

Wir tragen zu dieser gemeinschaftlichen Herausforderung bei, in dem wir marine Daten des AWI aus dem Südozean, dem arktischen Ozean und den benachbarten Polargebieten wie dem Bering Meer, der See von Okhotsk, dem subpolaren Nordpazifik, der Labradorsee und dem subpolaren Nordatlantik kompilieren. Auf einer Kern zu Kern Basis werden alle verfügbaren Proxy-Records zusammengetragen und in ein Datenschema eingepasst. Ein Hauptaugenmerk wird auf die Konsistenz und Qualität der Altersmodelle liegen. 

Dieses Projekt ist ein Teil vom Verbundprojekt PalMod (From the Last Interglacial to the Anthropocene: Modeling a Complete Glacial Cycle).

Kontakt: Oliver EsperFrank Lamy

 

Quantifizierung von CO2 Ausgasung im tiefen Südpazifik während der letzten glazialen Termination (COPTER, AWI Strategiefond). 

Die Glazial-Interglazial Dynamik der atmosphärischen pCO2 Änderungen wird größtenteils über Prozesse im Südozean gesteuert. Die Auftriebsgebiete in dieser Region werden als Hauptroute von altem CO2 aus den Tiefenwässern des Ozeans in die Atmosphäre angesehen. Unser Forschungsprojekt COPTER bringt biologische, geochemische und paläoozeanographische Expertise des AWI zusammen, mit dem übergeordneten Ziel die Karbonatchemie des glazialen Südpazifiks zu rekonstruieren. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf einer besseren Quantifizierung des Atmosphäre-Ozean Austausches von CO2 und den Prozessen für die Speicherung und Entgasung.

Innerhalb unseres Projektes werden Biomarker-, Geochemie- und Radiokarbonstudien durchgeführt, um die genaue Zeitlichkeit des deglazialen CO2 Ausgasen, dessen Zusammenhang zu Eiskern-Zeitreihen und dessen Beitrag zum deglazialen CO2 Anstieg basierend auf Sedimentkernen aus dem Südozean, dem SW Pazifik vor Neuseeland und dem SE Pazifik vor Südchile zu dokumentieren. Diese Sediment-Rekords werden dichtständige Radiokarbondatierungen für die Ableitung von planktische 14C Reservoiraltern, hochauflösende Wasseroberflächentemperaturen-Zeitreihen und die Rekonstruktion von Tiefen- und Zwischenwasser Karbonatchemieänderungen ermöglichen.

PECA Projekt (Pleistocene Environmental and Climatic Conditions in the Gulf of Alaska)

Anhand von organisch-geochemischen Untersuchungen von Bohrkernen der IODP Expedition 341 im subpolaren Nordostpazifik werden die Umwelt- und Klimabedingungen, die im Golf von Alaska während des Pleistozäns vorherrschten, rekonstruiert. Während der Mittelpleistozänen Klimawende (vor ca. 1.2 - 0.7 Mio Jahren) veränderten sich die Wassertemperaturen und die Primärproduktion im Golf von Alaska erheblich. Die bisherigen Ergebnisse deuten unter anderem auf Televerbindungen zwischen den kurz- und langfristigen paläozeanografischen Veränderungen im Nordpazifik und im Nordatlantik hin. Darüber hinaus können durch den direkten Vergleich der Biomarkerdaten mit mikropaläontologischen und sedimentologischen Ergebnissen, Wechselbeziehungen zwischen den Umwelt- und Klimabedingungen an Land und im Ozean identifiziert werden.

Kontakt: Juliane Müller

 

Biogene Opalisotope – Neue Proxies zur Untersuchung vergangener Nährstoffkreisläufe und hydrographischer Strukturen im Südpazifik in Beziehung zu der Entwicklung des Klimas und der antarktischen Kryosphäre

Der Südozean ist eine Schlüsselregion hinsichtlich vergangener und gegenwärtiger Klimaänderungen. Dieses Projekt beschäftigt sich mit der Rekonstruktion der Entwicklung von physikalischen Eigenschaften sowie von Nährstoffbedingungen in den Oberflächenwasserschichten des Pazifischen Sektors des Südozeans. Verschiedene Klimabedingungen, von kälter als heute (z.B. Letztes Glaziales Maximum) bis wärmer als heute (z.B. Marines Isotopen Stadium 5.5) werden untersucht mit Hilfe von Sauerstoff- und Siliziumisotopen aus kieseligen Mikrofossilien (Diatomeen, Radiolarien), die sorgfältig aus ausgewählten Sedimentkernen extrahiert werden.

Kontakt: Edith Maier

 

Benthic foraminiferal stable carbon isotopes as a proxy for organic matter fluxes to the sea floor 

Ziel des Projektes ist es, die Anwendung des stabilen Kohlenstoff-Isotopensignals benthischer Foraminiferen für die quantitative Rekonstruktion von Flussraten organischen Kohlenstoffs zum Meeresboden zu verbessern. Hierzu soll ein Referenzdatensatz für lebende Individuen unterschiedlicher Mikrohabitate aus ungestörten Oberflächensedimenten des Mittelmeeres erstellt werden. Die Stationen zur Probenentnahme wurden aus einem eng begrenzten Tiefenintervall zwischen 500 und 1000 m Wassertiefe ausgewählt und liegen entlang deutlicher Gradienten in der Produktivität und entsprechender Flussraten organischen Materials zum Meeresboden. Die gewonnen Isotopendaten werden mit den jeweiligen Umweltbedingungen und biogeochemischen Parametern über multivariate statistische Verfahren in Beziehung gesetzt. Aufbauend auf den C-Isotopen-Signaturen der flach infaunal lebenden Arten Uvigerina mediterranea und U. peregrina soll eine Transferfunktion zur Abschätzung von Flussraten des organischen Kohlenstoffs zum Meeresboden erstellt werden. Zusätzlich wir untersucht, wie sich ontogenetische Effekte im C-Isotopen-Signal der ausgewählten Arten unter verschiedenen trophischen Bedingungen verändern. Eine abgeleitete Transferfunktion soll an publizierten Isotopenkurven des späten Holozäns getestet werden, um kurzfristige Änderungen im Nahrungsfluss und der Produktivität des Mittelmeeres zu quantifizieren. Die daraus gewonnenen Informationen liefern Vergleichsdaten für die Validierung von Modellexperimenten zur biogeochemischen Variabilität des Mittelmeeres.

Kontakt: Andreas Mackensen, Gerhard Schmiedl (Univ. Hamburg), Marc Theodor (Univ. Hamburg)

 

The dynamics of the West Antarctic Ice Sheet during the Cenozoic

Der Amundsenmeer-Sektor des westantarktischen Eisschilds zieht sich seit einigen Jahrzehnten in Besorgnis erregendem Maße zurück. Man vermutet, dass sich der Rückzug der großen Eisströme in den nächsten Jahrzehnten zunehmend beschleunigen wird, da das Eis weit unterhalb des Meeresspiegels aufliegt und die Aufsetzlinie sich durch das Einströmen wärmerer Wassermassen zunehmend in tieferes Wasser zurückzieht. In diesem Projekt wird verstärkt am vergangen Verhalten der zwei größten Eisströme dieses Bereichs gearbeitet (Pine Island und Thwaites-Gletscher), die gemeinsam bei komplettem Rückzug den globalen Meeresspiegel um ~1.5 m ansteigen lassen könnten. Um diese Gefahr besser einzuschätzen und die derzeitigen Änderungen in einen langfristigen Kontext zu setzen, werden durch die Kombination von hochauflösenden Meeresbodenkarten, seismischen Daten und Sedimentkernen vom ehemaligen Eisschildbett (heutiger Meeresboden) detaillierte 4D-Rekonstruktionen erstellt, die das vergangene Fließ- und Rückzugsverhalten dieser beiden großen Eisströme seit dem Letzten Glazialen Maximum (26.000 - 19.000 Jahre vor heute) entschlüsseln sollen. Mit Hilfe dieser Informationen können bisherigen Eisschild-Modelle kalibriert und verbessert werden, um das zukünftige Verhalten dieses sensiblen Systems verlässlicher prognostizieren zu können.

Kontakt: Johann P. Klages, Webseite: waic-klages-en.html

 

Ventilation und Zirkulation des südlichen Indischen Ozeans auf glazialen/interglazialen Zeitskalen (RO5057/1-1)

Da der zirkum-Antarktische Südozean alle großen Ozeane verbindet, spielt er eine Schlüsselrolle im globalen Kohlenstoffkreislauf. Gefördert durch das DFG Schwerpunktprogramm (SPP) 1158 konzentrieren wir uns auf den indischen Sektor des Südozeanes, um seine Rolle im Kohlenstoffkreislauf und seine Evolution auf glazialen/interglazalen Zeitskalen zu ermitteln.

IMCONet WP5 - Sediment-Archive und glaziale Geomorphologie

IMCONet ist ein internationales Forschungs-Netzwerk für einen interdisziplinären Ansatz zum Verständnis der Konsequenzen des Klimawandels in einer küstennahen Region der West Antarktis. Als Netzwerk für den Wissenschaftler-Austausch und -Training wird IMCONet über die Marie Curie Aktion IRSES (International Research Staff Exchange Scheme) des 7. Rahmenprogramms der Europäischen Union finanziert. Diese Aktivität bringt europäische, südamerikanische und US-Wissenschaftler zur fortschrittlichen Untersuchung der Klima- und (Öko)System Änderungen im Bereich der westlichen Antarktischen Halbinsel (WAP), einer Region mit rezenter starker Atmosphären-Erwärmung, zusammen.

Natürliche Variabilität des Arktischen Meereises und Bedeutung für globale Klimaänderungen und Kohlenstoffkreislauf

Das Gesamtziel eines gemeinsamen Forschungsprojekts vom Alfred-Wegener-Institut Bremerhaven und dem “Second Institute of Oceanography, State Oceanic Administration (SIOSOA) Hangzhou/China“ ist es, mittels bestimmter organisch-geochemischer Proxies („Biomarker“) Aussagen über Ausdehnung und natürliche Variabilität des Meereises und dessen Einfluss auf den organischen Kohlenstoffkreislauf machen zu können. Von besonderem Interesse ist zum einen die hochaufgelöste Rekonstruktion der Oberflächenwassercharakterisika (Meereis, Primärproduktion, Temperatur) im Arktischen Ozean und der Einträge von marinem und terrigenem organischem Kohlenstoff im Wechsel zwischen Kalt- und Warmzeiten. Zum anderen sollen die Änderungen von Meereis, Frischwasserzufuhr und Primärproduktion sowie die Änderung der zirkum-arktischen Eisschilde miteinander korreliert werden. Diese Datensätze sind auch von großer Bedeutung für die Verifizierung von Klimamodellen zur Aussage zukünftiger Klimaänderungen.

Kontakt: Rüdiger Stein

 

BMBF-Verbundvorhaben „Das transpolare System des Nordpolarmeeres (Deutsch-russischer Forschungsverbund „System Laptewsee“)

Um die Auswirkungen der globalen Erwärmung auf das arktische Klimasystem besser einordnen zu können, werden in einem BMBF-Verbundvorhaben, an dem Institute aus Bremerhaven, Kiel und Mainz beteiligt sind, die Bildung, Drift, sowie regionale Ausbreitung und Abschmelzen des Meereises in Wechselwirkung mit den regionalen Wassermassen in Schlüsselgebieten im eurasischen Sektor des Arktischen Ozeans auf unterschiedlichen Zeitskalen der Vergangenheit untersucht (Letztes Interglazial, Letztes Glazial, Holozän). Im Teilprojekt „Arktische Biomarker“ werden Untersuchungen von bestimmten Biomarkern (Isoprenoide/IP25, n-Alkane, Sterole, etc.) durchgeführt, die wichtige Rückschlüsse auf die Zusammenhänge zwischen Meereisbedeckung, biologischer Produktivität, Terrigeneintrag und Meeresspiegelschwankungen in der Vergangenheit zulassen.

DFG-Graduiertenkolleg „ArcTrain“ (Processes and impacts of climate change in the North Atlantic Ocean and the Canadian Arctic), Teilprojekt “Variabilität on Arktischem Meereis, Schmelzwassereintrag und Primärproduktion (Letztes Glazial – Heute): Ein Biomarkeransatz“

Meereis ist ein wichtiges Charakteristikum des Arktischen Ozeans und von großer Bedeutung für das globale Klimasystem. Um die Veränderungen der Meereisdecke in jüngster Vergangenheit besser verstehen zu können, ist die Untersuchung der Meerausdehnung in der geologischen Vergangenheit und seiner zeitlichen Variabilität von großer Bedeutung. Dabei werden im vorliegenden Teilprojekt bestimmte Biomarker benutzt, um die kurzfristige Variabilität von Meereisbedeckung (hoch-verzweigte Isoprenoide; „IP25“, PIP25“), Primärproduktion (marine Biomarker: Alkenone, Brassicasterol, etc.) und Terrigeneintrag (terrigene Biomarker: ß-Sitosterol, Campesterol, langkettige n-Alkane, etc.) im nördlichen Nordatlantik (Framstraße, Grönlandsee, Baffin Bay) zu rekonstruieren.