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Monitoring

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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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