Erste Rekonstruktion des Klimas des Holozäns

Breitenbach, Sebastian F. M.; Plessen, Birgit; Wenz, Sarah; Leonhardt, Jens; Tjallingii, Rik; Scholz, Denis; Jochum, Klaus-Peter; Marwan, Norbert

A multi-proxy reconstruction of Holocene climate change from Blessberg Cave, Germany Inproceedings

Geophysical Research Abstracts, S. EGU2016-14213, 2016.

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Die ersten Ergebnisse der geochemischen Analysen der drei Stalagmiten BB-1 bis BB-3 lassen bereits Aussagen über die klimatischen Veränderungen des Klimas der letzten 14.000 Jahre zu. Eine ausführliche Interpretation findet sich im Beitrag Klimazonenverschiebung in Mitteleuropa.

Erste Ergebnisse aus Analysen von BB-1 bis BB-3
Sedimente vorschau

Monitoring der Kohlenstoff-Isotope

Projektleitung

Beteiligte Partner

Inhalt

Die Eingrenzung der Reaktion der Kohlenstoffdynamik im terrestrischen Systemterrestrisches System Geologische Vorgänge und Prozesse auf der Landfläche. auf die Klimaerwärmung ist entscheidend für verbesserte modellbasierte Vorhersagen.

Unser Ziel ist es, unser Wissen über die terrestrischeterrestrisches System Geologische Vorgänge und Prozesse auf der Landfläche. Kohlenstoffdynamik in Karstumgebungen und deren Reaktion, insbesondere von organischen Kohlenstoffreservoirs tief im Karst, auf Klimavariabilität deutlich zu verbessern. Dieses Ziel wird durch die Kombination neuer Informationen über den C-ZyklusKohlenstoff-Zyklus Chemische Umwandlung von Kohlenstoffverbindungen und deren Übergänge zwischen Lithosphäre, Hydrosphäre, Erdatmosphäre und Biosphäre. in heutigen Karstsystemen mit Informationen über die C-Zyklus-DynamikDynamik Die zeitliche Veränderung von Zuständen, wie z. B. die zyklische Änderung des Klimas zwischen Warm und Kaltzeiten. der Vergangenheit aus Speläothemen erreicht:

  1. Untersuchung der C-Dynamik in Höhlenumgebungen, insbesondere der Größe und Rolle des heutigen tiefen organischen Kohlenstoffs (OC) in Karstsystemen durch umfassende C-Überwachung. Dies umfaßt regelmäßige Probenahmen von Höhlenluft und Luft außerhalb der Höhle, Bodenluft, Tropfwasser, Bodensickerwasser, Karst-CO2 und rezenten Höhlenkarbonaten. Zusätzlich wird der organische Kohlenstoff entlang von Bodenprofilen von oberhalb der Höhle untersucht. Wir werden Analysen der CO2-Konzentrationen (wo zutreffend) sowie der δ13C- und 14C-Signatur auf monatlicher Basis über zwei Jahre durchführen. Zeitgleiche SpeläothemeSpeläothem Sekundäre Mineralablagerungen in Höhlen, wie Sinter, Stalagmiten, Stalaktiten, usw. werden mit der neuartigen LA-AMSLA-AMS Laser ablation mass spectrometry …-Technik (Welte et al. 2016) analysiert.
  2. Untersuchung, wie Speläotheme den oberflächlichen (Vegetation) und unterirdischen (Boden, Karst) C-Zyklus aufzeichnen, um die Reaktion der terrestrischen Ökosysteme, insbesondere des tiefen OC-Reservoirs, auf vergangene Klimaveränderungen zu verstehen. Dazu werden wir räumlich aufgelöste 14C-Analysen an Speläothemen durchführen, die vergangene schnelle Klimaveränderungen (< 25 ka BPka BP Mit "ka BP" sind "Tausend Jahre vor 1950" gemeint. Das "BP" steht für "before present", was in der Paläoklima-Wissenschaft als 1950 festgelegt wurde. "11.000 ka BP" bedeuted also 11 Tausend Jahre vor 1950, oder unter Verwendung unseres gewohnten Kalenders: 9050 v. Chr.) abdecken.
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ETH Zürich – Laboratorium für Ionenstrahlphysik Zürich

Das Labor für Ionenstrahlphysik (LIP) in Zürich ist eine der weltweit führenden Gruppen in der Entwicklung neuer Instrumente für Beschleuniger-MassenspektrometrieBeschleuniger-Massenspektrometrie Eine Form der Massenspektrometrie, die mit einem Teilchenbeschleuniger (fast immer ein Tandembeschleuniger) und zwei Massenspektrometern arbeitet. Damit wird das Verhältnis eines Isotops zu einem anderen Isotop desselben Elements gemessen. (AMS) und Ionenstrahl-Analysen (IBA).

Die Gruppe untersucht die DynamikDynamik Die zeitliche Veränderung von Zuständen, wie z. B. die zyklische Änderung des Klimas zwischen Warm und Kaltzeiten. des Kohlenstoffkreislaufs in der Höhlenumgebung.

Ansprechpartner

Caroline Welte ↗

Webseite

https://ams.ethz.ch/ ↗

Publikationen

Monitoring vorschau

Monitoring

Projektleitung

Beteiligte Partner

Inhalt

Für die quantitative Rekonstruktion vergangener Feuchtigkeitsregime werden detaillierte Messungen der Umweltbedingungen in der Höhle, im Boden und an der Oberfläche durchgeführt. Dieses Programm wird von der Northumbria Uni geleitet und bekommt Unterstützung von allen Seiten, besonders auch von den Höhlenforschern vor Ort. In der Höhle werden vor allem Wasserproben für die Analyse stabiler IsotopeIsotop Chemische Elemente können aus verschieden aufgebauten Atomen gebildet sein. Die Anzahl Protonen im Atomkern ist zwar dabei gleich, aber die Anzahl der Neutronen kann variieren. Man spricht dann von Isotopen, deren Massen kleine, aber messbare Unterschiede aufweisen. Der Atomkern des Sauerstoffs besteht z. B. aus 8 Protonen und in der Regel aus 8 Neutronen. Es gibt aber auch Sauerstoff, dessen Kerne aus 8 Protonen und 9 oder 10 Neutronen bestehen (neben selteneren, instabilen Sauerstoffisotopen). Um das zu kennzeichnen, gibt man zusätzlich zum chemischen Symbol noch die Massenzahl (Summe aus Protonen und Neutronen) an, also 16O, 17O oder 18O. Die unterschiedlichen Isotope verhalten sich zwar chemisch identisch, physikalisch aber - aufgrund ihres unterschiedlichen Gewichtes - leicht unterschiedlich. Damit stellen sie äusserst wertvolle Marker dar, die uns wichtige Hinweise zur Änderung des Klimas, der Umgebungsvegetation, Bodenaktivität und vielem mehr geben. (δD und δ18O) gesammelt und eine Reihe von Parametern gemessen, wie z. B. Luft- und Wassertemperatur in der Höhle, Wasserdruck, pCO2 und Tropfraten. An der Oberfläche werden Lufttemperatur und Bodentemperaturen in verschiedenen Tiefen gemessen. Ausserdem wird in der Höhle Karbonat auf Uhrgläsern gesammelt, um Kalibrationsstudien zu unterstützen und die Wachstumsdynamik der Stalagmiten besser zu verstehen.

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Northumbria University Newcastle, Geography and Environmental Sciences – Cold and Palaeo Environments Group

Das Department of Geography and Environmental Sciences an der Northumbria University in Newcastle upon Tyne setzt sich aus mehreren Forschungsgruppen zusammen, die sich der Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft unseres Planeten widmen. Die Cold and Palaeo Environments Group (CAPE) is dabei besonders an der Interaktion zwischen (alter) BiosphäreBiosphäre Gesamtheit aller Räume der Erde, in denen Lebewesen vorkommen., Atmosphäre und KryosphäreKryosphäre Gesamtheit des Vorkommens festen Wassers (Eis) auf der Erde. der letzten 50 Millionen Jahre interessiert.

Die Gruppe nutzt hochmoderne geochemischeGeochemie Untersuchung kleinster chemischer Unterschiede, meist anhand von Isotopenverhältnissen und Elementverteilungen, um Aussagen zu den Klima- und Umweltbedingungen während der erdgeschichtlichen Entstehung der Probe zu erhalten. Methoden, MikrofossilanalysenMikrofossilien Fossil mit einer Größe zwischen drei Hundertstel Millimeter und einem Millimeter., mathematische Modelle und Feldstudien, um das Verständnis des Systems Erde zu vertiefen. Das neu aufgebaute Labor Northumbria IsotopeIsotop Chemische Elemente können aus verschieden aufgebauten Atomen gebildet sein. Die Anzahl Protonen im Atomkern ist zwar dabei gleich, aber die Anzahl der Neutronen kann variieren. Man spricht dann von Isotopen, deren Massen kleine, aber messbare Unterschiede aufweisen. Der Atomkern des Sauerstoffs besteht z. B. aus 8 Protonen und in der Regel aus 8 Neutronen. Es gibt aber auch Sauerstoff, dessen Kerne aus 8 Protonen und 9 oder 10 Neutronen bestehen (neben selteneren, instabilen Sauerstoffisotopen). Um das zu kennzeichnen, gibt man zusätzlich zum chemischen Symbol noch die Massenzahl (Summe aus Protonen und Neutronen) an, also 16O, 17O oder 18O. Die unterschiedlichen Isotope verhalten sich zwar chemisch identisch, physikalisch aber - aufgrund ihres unterschiedlichen Gewichtes - leicht unterschiedlich. Damit stellen sie äusserst wertvolle Marker dar, die uns wichtige Hinweise zur Änderung des Klimas, der Umgebungsvegetation, Bodenaktivität und vielem mehr geben. and Clumped geothermometryClumped geothermometry Clumped geothermometry … for Environmental Studies (NICEST) nutzt verschiedene IsotopensystemeIsotop Chemische Elemente können aus verschieden aufgebauten Atomen gebildet sein. Die Anzahl Protonen im Atomkern ist zwar dabei gleich, aber die Anzahl der Neutronen kann variieren. Man spricht dann von Isotopen, deren Massen kleine, aber messbare Unterschiede aufweisen. Der Atomkern des Sauerstoffs besteht z. B. aus 8 Protonen und in der Regel aus 8 Neutronen. Es gibt aber auch Sauerstoff, dessen Kerne aus 8 Protonen und 9 oder 10 Neutronen bestehen (neben selteneren, instabilen Sauerstoffisotopen). Um das zu kennzeichnen, gibt man zusätzlich zum chemischen Symbol noch die Massenzahl (Summe aus Protonen und Neutronen) an, also 16O, 17O oder 18O. Die unterschiedlichen Isotope verhalten sich zwar chemisch identisch, physikalisch aber - aufgrund ihres unterschiedlichen Gewichtes - leicht unterschiedlich. Damit stellen sie äusserst wertvolle Marker dar, die uns wichtige Hinweise zur Änderung des Klimas, der Umgebungsvegetation, Bodenaktivität und vielem mehr geben.13C, δ18O, δ15N, δ2H, and Δ47), um terrestrischeterrestrisches System Geologische Vorgänge und Prozesse auf der Landfläche., lakustrinelakustrin Ablagerung im Südwassersee. und marine Karbonatsysteme zu analysieren. Diese geben tiefgreifende Einblicke in vergangene Klima- und Umweltveränderungen.

Die GeochemieGeochemie Untersuchung kleinster chemischer Unterschiede, meist anhand von Isotopenverhältnissen und Elementverteilungen, um Aussagen zu den Klima- und Umweltbedingungen während der erdgeschichtlichen Entstehung der Probe zu erhalten. der SpeläothemeSpeläothem Sekundäre Mineralablagerungen in Höhlen, wie Sinter, Stalagmiten, Stalaktiten, usw. erlaubt es, hydrologische Veränderungen zu rekonstruieren. Um diese auch zu quantifizieren werden Laborarbeit mit Umwelt-Monitoring im Gelände verbunden. Dabei arbeitet die Gruppe eng mit anderen Teams (z. B. dem Alfred-Wegener Institut (AWI), dem PIK Potsdam, den Universitäten Waikato und Oxford) zusammen, um neue, quantitative ProxiesProxy Umwelt- und Klimainformationen aus der Vergangenheit sind nicht direkt verfügbar, weil niemand da war, der diese messen und aufzeichnen konnte. Daher ist  man darauf angewiesen, diese Informationen indirekt aus anderen Informationen abzuleiten, wie z. B. Baumringe, das Verhältnis von Sauerstoffisotopen, Spurenelementen, Mächtigkeit von Sedimentschichten usw. Diese Art von Daten nennt man Proxies, was aus dem englischen stammt und „Stellvertreter“ bedeutet. und Analysemethoden zu entwickeln, die es erlauben, mehr über die Geschichte der Erde zu erfahren.

Ein sehr starker Fokus liegt auf der DynamikDynamik Die zeitliche Veränderung von Zuständen, wie z. B. die zyklische Änderung des Klimas zwischen Warm und Kaltzeiten. fossilen Permafrosts; über ein neues Projekt, finanziert durch den Leverhulme Trust ↗, untersucht Seb Breitenbach die letzten ca. 500,000 Jahre des sibirischen Permafrosts. Dabei werden Höhlenkarbonate, aber auch Permafrosteis und fossile OstrakodenOstrakoden Muschelkrebse, die in aquatischen (im flüssigen Wasser) Lebensräumen leben. genutzt.

Ansprechpartner

Dr. Sebastian Breitenbach ↗

Webseite

https://research.northumbria.ac.uk/coldandpalaeo/ ↗

Publikationen

Marwan, Norbert; Kraemer, Kai Hauke; Wiesner, Karolin; Breitenbach, Sebastian F. M.; Leonhardt, Jens

Recurrence based entropies Vortrag

07.05.2019, (Fourth International Conference on Recent Advances in Nonlinear Mechanics, Łódz (Poland)).

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Marwan, Norbert; Kraemer, Kai Hauke; Wiesner, Karolin; Breitenbach, Sebastian F. M.; Leonhardt, Jens

Recurrence based entropies Inproceedings

Geophysical Research Abstracts, S. EGU2019-2817, 2019.

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Breitenbach, Sebastian F. M.; Plessen, Birgit; Waltgenbach, Sarah; Tjallingii, Rik; Leonhardt, Jens; Jochum, Klaus-Peter; Meyer, Hanno; Goswami, Bedartha; Marwan, Norbert; Scholz, Denis

Holocene interaction of maritime and continental climate in Central Europe: New speleothem evidence from Central Germany Artikel

Global and Planetary Change, 176 , S. 144–161, 2019.

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Breitenbach, Sebastian F. M.; Plessen, Birgit; Waltgenbach, Sarah; Tjallingii, Rik; Leonhardt, Jens; Jochum, Klaus-Peter; Meyer, Hanno; Marwan, Norbert; Scholz, Denis

Tracing past shifts of the boundary between maritime and continental climate over Central Europe Inproceedings

Geophysical Research Abstracts, S. EGU2018-9046, 2018.

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Breitenbach, Sebastian F. M.; Plessen, Birgit; Wenz, Sarah; Leonhardt, Jens; Tjallingii, Rik; Scholz, Denis; Jochum, Klaus-Peter; Marwan, Norbert

A multi-proxy reconstruction of Holocene climate change from Blessberg Cave, Germany Inproceedings

Geophysical Research Abstracts, S. EGU2016-14213, 2016.

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Wenz, Sarah; Scholz, Denis; Spötl, Christoph; Plessen, Birgit; Mischel, Simon; Breitenbach, Sebastian F. M.; Jochum, Klaus-Peter; Fohlmeister, Jens

Timing and duration of climate variability during the 8.2 ka event reconstructed from four speleothems from Germany Inproceedings

Geophysical Research Abstracts, S. EGU2016-12731, 2016.

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Marwan, Norbert; Breitenbach, Sebastian F. M.; Plessen, Birgit; Scholz, Denis; Leonhardt, Jens

Recurrence properties as signatures for abrupt climate change Inproceedings

Geophysical Research Abstracts, S. EGU2014-8893, 2014.

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Logo LIAG

Leibniz-Institut für Angewandte Geophysik Hannover (LIAG) – Sektion 3: Geochronologie

Das LIAG ist ein außeruniversitäres Forschungsinstitut in Hannover, welches sich mit der Erkundung des nutzbaren Untergrundes sowie mir der Entwicklung von geophysikalischen Mess- und Auswerteverfahren befaßt. Das Institut blickt auf über 50 Jahre Erfahrung in der Geophysik-Forschung zurück.

Die Sektion GeochronologieDatierung Um einem Stalagmiten oder gar einer einzelnen Wachstumslage im Stalagmiten ein Alter zuordnen zu können, muß eine Datierung durchgeführt werden. Dies erfolgt in der Regel radiometrisch, d. h. über die Messung von Zerfallsprodukten (siehe auch U/Th-Datierung). ist spezialisiert auf QuartärQuartär Jüngster Zeitabschnitt der Erdgeschichte, umfaßt die letzten 2,6 Millionen Jahre.-Geochronologie unter Verwendung von LumineszenzThermolumineszenz-Datierung In manchen Mineralen (wie z. B. Kalzit) wird Energie in Form von Strahlenschäden (z. B. durch kosmische Strahlung) im Kristallgitter gespeichert. Durch Erhitzen kann diese gespeicherte Energie in Form von Licht freigesetzt und für die Datierung genutzt werden.- und Elektronenspinresonanz (ESR)-MethodenElektronenspinresonanz-Datierung Eine physikalische Datierungsmethode, die darauf beruht, daß die Menge magnetischer Anomalien im Probenmaterial proportional zur Lagerungszeit im Sediment ist.. Für die Blessberghöhle testet die Gruppe die Thermolumineszenz (TL)-DatierungThermolumineszenz-Datierung In manchen Mineralen (wie z. B. Kalzit) wird Energie in Form von Strahlenschäden (z. B. durch kosmische Strahlung) im Kristallgitter gespeichert. Durch Erhitzen kann diese gespeicherte Energie in Form von Licht freigesetzt und für die Datierung genutzt werden. von Speläothemen, die das Potenzial hat, Kalzit auf bis zu ~2 Millionen Jahre zu datieren. Es ist außerdem geplant, bei der DatierungDatierung Um einem Stalagmiten oder gar einer einzelnen Wachstumslage im Stalagmiten ein Alter zuordnen zu können, muß eine Datierung durchgeführt werden. Dies erfolgt in der Regel radiometrisch, d. h. über die Messung von Zerfallsprodukten (siehe auch U/Th-Datierung). von Höhlensedimenten mitzuwirken.

Ansprechpartner

Dr. Sumiko Tsukamoto ↗

Webseite

https://www.leibniz-liag.de ↗

Publikationen

Sierralta, Melanie; Katzschmann, Lutz; Nikonow, Wilhelm; Rammlmair, Dieter

Insights in Bleßberg cave: Speleothem chronology and geochemical research Inproceedings

75. Jahrestagung der Deutsche Geophysikalische Gesellschaft in Hannover, 2015.

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Logo Univ Mainz

Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Institut für Geowissenschaften – Arbeitsgruppe Isotopengeochemische Paläoklimatologie/Speläothemforschung

Die Arbeitsgruppe Isotopengeochemische Paläoklimatologie/Speläothemforschung besteht seit September 2009 und wird von Prof. Dr. Denis Scholz geleitet. Hauptziel der Arbeitsgruppe ist die Rekonstruktion von Klimaschwankungen in der Vergangenheit. Als Klimaarchiv dienen sekundäre Mineralablagerungen in Höhlen, sogenannte SpeläothemeSpeläothem Sekundäre Mineralablagerungen in Höhlen, wie Sinter, Stalagmiten, Stalaktiten, usw..

An der Forschung in der Bleßberghöhle beteiligt sich die Gruppe durch DatierungDatierung Um einem Stalagmiten oder gar einer einzelnen Wachstumslage im Stalagmiten ein Alter zuordnen zu können, muß eine Datierung durchgeführt werden. Dies erfolgt in der Regel radiometrisch, d. h. über die Messung von Zerfallsprodukten (siehe auch U/Th-Datierung). und geochemischeGeochemie Untersuchung kleinster chemischer Unterschiede, meist anhand von Isotopenverhältnissen und Elementverteilungen, um Aussagen zu den Klima- und Umweltbedingungen während der erdgeschichtlichen Entstehung der Probe zu erhalten. Analysen von Stalagmiten.

Ansprechpartner

Prof. Dr. Denis Scholz ↗

Webseite

https://www.geowiss.uni-mainz.de/isotopengeochemische-palaeoklimatologie-spelaeothemforschung/ ↗

Publikationen

Breitenbach, Sebastian F. M.; Plessen, Birgit; Waltgenbach, Sarah; Tjallingii, Rik; Leonhardt, Jens; Jochum, Klaus-Peter; Meyer, Hanno; Goswami, Bedartha; Marwan, Norbert; Scholz, Denis

Holocene interaction of maritime and continental climate in Central Europe: New speleothem evidence from Central Germany Artikel

Global and Planetary Change, 176 , S. 144–161, 2019.

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Breitenbach, Sebastian F. M.; Plessen, Birgit; Waltgenbach, Sarah; Tjallingii, Rik; Leonhardt, Jens; Jochum, Klaus-Peter; Meyer, Hanno; Marwan, Norbert; Scholz, Denis

Tracing past shifts of the boundary between maritime and continental climate over Central Europe Inproceedings

Geophysical Research Abstracts, S. EGU2018-9046, 2018.

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Breitenbach, Sebastian F. M.; Plessen, Birgit; Wenz, Sarah; Leonhardt, Jens; Tjallingii, Rik; Scholz, Denis; Jochum, Klaus-Peter; Marwan, Norbert

A multi-proxy reconstruction of Holocene climate change from Blessberg Cave, Germany Inproceedings

Geophysical Research Abstracts, S. EGU2016-14213, 2016.

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Wenz, Sarah; Scholz, Denis; Spötl, Christoph; Plessen, Birgit; Mischel, Simon; Breitenbach, Sebastian F. M.; Jochum, Klaus-Peter; Fohlmeister, Jens

Timing and duration of climate variability during the 8.2 ka event reconstructed from four speleothems from Germany Inproceedings

Geophysical Research Abstracts, S. EGU2016-12731, 2016.

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Marwan, Norbert; Breitenbach, Sebastian F. M.; Plessen, Birgit; Scholz, Denis; Leonhardt, Jens

Recurrence properties as signatures for abrupt climate change Inproceedings

Geophysical Research Abstracts, S. EGU2014-8893, 2014.

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Logo GFZ

Geoforschungszentrum Potsdam (GFZ) – Arbeitsgruppe Stabile Isotope (Sedimente und Wasser)

Das Geoforschungszentrum Potsdam ist ein außeruniversitäres Forschungsinstitut, welches zur DynamikDynamik Die zeitliche Veränderung von Zuständen, wie z. B. die zyklische Änderung des Klimas zwischen Warm und Kaltzeiten. der festen Erde forscht. Es wurde 1992 gegründet und ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren.

An der Forschung in der Bleßberghöhle beteiligt sich das GFZ durch geochemischeGeochemie Untersuchung kleinster chemischer Unterschiede, meist anhand von Isotopenverhältnissen und Elementverteilungen, um Aussagen zu den Klima- und Umweltbedingungen während der erdgeschichtlichen Entstehung der Probe zu erhalten. Analysen von Tropfwasser und Stalagmiten.

Ansprechpartner

Dr. Birgit Plessen ↗

Webseite

https://www.gfz-potsdam.de/ ↗

Publikationen

Breitenbach, Sebastian F. M.; Plessen, Birgit; Waltgenbach, Sarah; Tjallingii, Rik; Leonhardt, Jens; Jochum, Klaus-Peter; Meyer, Hanno; Goswami, Bedartha; Marwan, Norbert; Scholz, Denis

Holocene interaction of maritime and continental climate in Central Europe: New speleothem evidence from Central Germany Artikel

Global and Planetary Change, 176 , S. 144–161, 2019.

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Breitenbach, Sebastian F. M.; Plessen, Birgit; Waltgenbach, Sarah; Tjallingii, Rik; Leonhardt, Jens; Jochum, Klaus-Peter; Meyer, Hanno; Marwan, Norbert; Scholz, Denis

Tracing past shifts of the boundary between maritime and continental climate over Central Europe Inproceedings

Geophysical Research Abstracts, S. EGU2018-9046, 2018.

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Breitenbach, Sebastian F. M.; Plessen, Birgit; Wenz, Sarah; Leonhardt, Jens; Tjallingii, Rik; Scholz, Denis; Jochum, Klaus-Peter; Marwan, Norbert

A multi-proxy reconstruction of Holocene climate change from Blessberg Cave, Germany Inproceedings

Geophysical Research Abstracts, S. EGU2016-14213, 2016.

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Wenz, Sarah; Scholz, Denis; Spötl, Christoph; Plessen, Birgit; Mischel, Simon; Breitenbach, Sebastian F. M.; Jochum, Klaus-Peter; Fohlmeister, Jens

Timing and duration of climate variability during the 8.2 ka event reconstructed from four speleothems from Germany Inproceedings

Geophysical Research Abstracts, S. EGU2016-12731, 2016.

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Marwan, Norbert; Breitenbach, Sebastian F. M.; Plessen, Birgit; Scholz, Denis; Leonhardt, Jens

Recurrence properties as signatures for abrupt climate change Inproceedings

Geophysical Research Abstracts, S. EGU2014-8893, 2014.

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Klimazonenverschiebung in Mitteleuropa

Breitenbach, Sebastian F. M.; Plessen, Birgit; Waltgenbach, Sarah; Tjallingii, Rik; Leonhardt, Jens; Jochum, Klaus-Peter; Meyer, Hanno; Goswami, Bedartha; Marwan, Norbert; Scholz, Denis

Holocene interaction of maritime and continental climate in Central Europe: New speleothem evidence from Central Germany Artikel

Global and Planetary Change, 176 , S. 144–161, 2019.

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Breitenbach, Sebastian F. M.; Plessen, Birgit; Wenz, Sarah; Leonhardt, Jens; Tjallingii, Rik; Scholz, Denis; Jochum, Klaus-Peter; Marwan, Norbert

A multi-proxy reconstruction of Holocene climate change from Blessberg Cave, Germany Inproceedings

Geophysical Research Abstracts, S. EGU2016-14213, 2016.

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BB-1, BB-2 und BB-3.
BB-1, BB-2 und BB-3.

Die drei Stalagmiten BB-1 bis BB-3 wurden von GFZ Potsdam, Ruhr-Uni Bochum, PIK Potsdam, Uni Mainz und Northumbria University geochemischGeochemie Untersuchung kleinster chemischer Unterschiede, meist anhand von Isotopenverhältnissen und Elementverteilungen, um Aussagen zu den Klima- und Umweltbedingungen während der erdgeschichtlichen Entstehung der Probe zu erhalten. untersucht.

Die DatierungDatierung Um einem Stalagmiten oder gar einer einzelnen Wachstumslage im Stalagmiten ein Alter zuordnen zu können, muß eine Datierung durchgeführt werden. Dies erfolgt in der Regel radiometrisch, d. h. über die Messung von Zerfallsprodukten (siehe auch U/Th-Datierung). (U/ThU/Th-Datierung Die U/Th-Datierung ist eine sehr präzise radiometrische Altersbestimmung auf Basis der Uran-Thorium-Zerfallsreihe. Das Uran zerfällt mit bekannten Halbwertszeiten (245.500 Jahre) zum Tochterelement Thorium. Stalagmiten bauen bei ihrem Wachstum (fast) nur das wasserlösliche Uran ein, während das schlecht bewegliche Thorium zum größten Teil im Boden und Epikarst über der Höhle verbleibt. Das kann man nutzen, um die Zeit zu berechnen, die seit der Ausfällung der untersuchten Karbonatprobe vergangen ist. Moderne massenspektrometrische Verfahren erlauben Altersbestimmungen mit der U/Th-Methode bis zu 700.000 Jahren vor Heute.) wurde an der Uni Mainz vorgenommen. Stalagmit BB-1 ist vor 5.600 bis 600 Jahren, BB-2 vor 6.200 bis 3.700 und BB-3 (obwohl der kürzeste) vor 11.200 bis 5.300 Jahren gewachsen. Am GFZ wurden im BB-1 in über 1.000 Proben Kohlenstoff- und Sauerstoffisotopeδ18O Der Atomkern des Sauerstoffs besteht aus 8 Protonen und in der Regel aus 8 Neutronen. Es gibt aber auch Sauerstoff, dessen Kerne aus 8 Protonen und 9 oder 10 Neutronen bestehen (neben selteneren, instabilen Sauerstoffisotopen). Um das zu kennzeichnen, gibt man zusätzlich zum chemischen Symbol noch die Massenzahl (Summe aus Protonen und Neutronen) an, also 16O, 17O oder 18O. Das zahlenmäßige Verhältnis zwischen dem häufigsten Isotop 16O und dem schwereren, aber viel seltener auftretenden 18O wird durch vielfältige Mechanismen bestimmt. Verdunstet z. B. das Wasser in einem Wassertropfen, so geht zuerst das Wasser mit dem leichteren Sauerstoff, also 16O, in den gasförmigen Zustand über, da hierfür weniger Energie aufgewandt werden muss. Schwerere Sauerstoffisotope verbleiben in dem Wassertropfen dagegen viel länger. Das hat zur Folge, dass sich das Verhältnis zwischen 16O und 18O zugunsten von 18O verschiebt. Diese Abweichung kann gegen Standards verglichen werden; die Abweichung dieses Verhältnisses vom Standard wird als δ18O beschrieben. Da diese Abweichung des Isotopenverhältnisses vom Normalwert von verschiedenen Umweltparametern, wie Temperatur, Wind oder Luftfeuchtigkeit abhängt, bietet sie sich als Maß für Veränderungen im hydrologischen Kreislauf und damit als Klimaindikator an.13C und δ18O) gemessen, im BB-2 und BB-3 jeweils etwa 400 bzw. 540 Proben. Parallel dazu wurde die Verteilung verschiedener Elemente (u.a. Sr/Ca und S/Ca) röntgenanalytisch gemessen. Die Altersmodellierung und statistische Auswertungen erfolgten an Ruhr-Uni Bochum, PIK Potsdam und Northumbria University.

In den AltersmodellenAltersmodell Nach der Datierung eines Stalagmiten werden allen anderen Messungen (z. B. Isotopenverhältnisse), die ursprünglich entlang einer Längen-Achse durchgeführt wurden, ein Alter zugeordnet. der Stalagmiten BB-1 und BB-3 sind abrupte Wechsel von langsamen zu schnellem Wachstum bei etwa 5.900 v. Chr. und von schnellem zu einem eher langsamen Wachstum bei etwa 2.600 v. Chr. zu erkennen.

Altersmodell BB-1 und BB-3
Altersmodelle der Stalagmiten BB-1 und BB-3. Deutlich sind Änderungen der Wachstumsgeschwindigkeiten bei etwa 6.200 v. Chr. und zwischen 5.900 und 2.600 v. Chr. zu erkennen, wofür Klimaänderungen verantwortlich sind.

Die zeitlichen Änderungen der Isotopenverhältnisse wurden mit Paläoklimadaten aus der Bunkerhöhle in Nordrhein-Westfalen und aus Grönland verglichen.

Kohlenstoff- und Sauerstoffisotope von BB-1 und BB-3
Isotopenverhältnisse in Stalagmiten BB-1 und BB-3 (kombiniert). Die längerfristigen Trends spiegeln vermutlich eine Änderung des solaren Einflusses wider. Die kurzzeitige Klima-Abkühlung um 6.200 v. Chr. ist deutlich in den Isotopenverhältnissen zu erkennen. Der abrupte Abfall der δ18O-Werte um 900 bis 1.200 AD fällt mit der mittelalterlichen Warmperiode zusammen.

Dieser Vergleich erlaubt eine Abschätzung der räumlichen Verteilung des Einflusses des maritimen, feuchten und warmen Atlantik-Klimas in Mitteleuropa. Die Bleßberghöhle befindet sich an der Grenze zwischen dem Einfluss des Atlantik-Klimas und dem kontinentalen, trockeneren und kälteren Klima aus dem Osten. Aus dem Wechsel zwischen stärkerer Ähnlichkeit und größeren Unterschieden im regionalen Klima an der Bleßberghöhle und der Bunkerhöhle läßt sich festzustellen, wann die Klimazonengrenze östlich oder westlich von der Bleßberghöhle lag, wann also das atlantische, feuchtere und wärmere Klima und wann das kältere und trockenere Kontinentalklima über der Bleßberghöhle vorherrschte. Diese Analyse konnte bis etwa 4.000 Jahre zurück durchgeführt werden (also etwa 2050 v. Chr.). Vor dieser Zeit können aufgrund fehlender Daten aus Grönland bislang keine Aussagen bezüglich der Lage der Klimazonengrenze getroffen werden, aber vermutlich lag um diese Zeit die Bleßberghöhle wohl im Einflussbereich des atlantischen Klimas. Um 1850 v. Chr. wechselte es dann zum kontinentalen Klima (in der späten Aunjetitzer KulturAunjetitzer Kultur Eine archäologische Kultur der Frühbronzezeit (ca. 2300 v. Chr. bis 1600/1500 v. Chr.). Bekannt durch die "Himmelsscheibe von Nebra"., bekannt durch die Himmelsscheibe von Nebra). Zwischen 950 bis 850 v. Chr. wurde der atlantische Einfluss wieder dominanter (gegen Ende der UrnenfelderkulturUrnenfelderkultur Weit verbreitete mitteleuropäische Kultur der späten Bronzezeit (1300 v. Chr. bis 800 v. Chr). Charakteristisch sind die Beisetzung der Toten in Urnen, sowie typische Bronze- und Keramikformen.).

Karte der Verlagerung der Klimazonengrenze.
Verlagerung der Klimazonengrenze (gestrichelt) nach Osten mit hypothetischem Verlauf (gepunktet) zur Zeit der Urnenfelderkultur (BU – Bunkerhöhle, BBH – Bleßberghöhle).