Stalagmite und Seesedimente der Südanden (47-53°S) als hochauflösende Archive für Westwindvariabilität und interhemisphärisch vernetzte Klimavariationen
Final Report Abstract
Im Rahmen des Staklim-Projektes sollten Stalagmite und Seesedimente als hochauflösende Archive für Niederschlagsvariabilität und Windintensitäten innerhalb der Südhemisphärischen Westwindzone untersucht und verglichen werden. Neun Stalagmite und ein Stalagtit wurden von vier Lokalitäten entlang der südlichen Anden zwischen 49 und 53 südlicher Breite beprobt und anhand von 85 Th/U-Bestimmungen datiert. Als Klima- und Umweltproxies wurden C- und O- Isotope (5300 Analysen) sowie Haupt- und Spurenelementgehalte mit ICP-OES und ICP-MS (je 973 Analysen), LAM-ICP-MS (63400 Analysen) sowie Elektronenstrahlmikrosonde (19400 Analysen) mit bis zu monatlicher Auflösung analysiert. Zusätzlich wurde über fünf Jahre ein Höhlenmonitoring durchgeführt, um eine bessere Evaluation der Proxies zu ermöglichen. Entlang einer Traverse durch die Anden auf 53° südlicher Breite wurden außerdem aus sechs Seen jeweils 6-13 m lange Sedimentkerne erbohrt. Außerdem wurden Kurzkerne (0.5-1.8 m Länge) aus weiteren vier Seen gezogen. Die Stratigraphien wurden anhand von 45 14C-Altern sowie zahlreichen Tephralagen mit bekanntem Alter erarbeitet. Als hochauflösende Proxies wurden die Magnetische Suszeptibilität analysiert und XRF-Scanning durchgeführt. Außerdem wurden die C-, N- und S-Gehalte sowie Haupt- und Spurenelementgehalte analysiert. Anhand von C- und O-Isotopien zweier Stalagmite konnten Paläotemperaturen für die letzen 4.5 Ka BP berechnet werden. Mit Hilfe verschiedener Proxies der Stalagmite und Seesedimente konnten außerdem die Niederschläge rekonstruiert und in Bezug auf die Mg/Ca-Verhältnisse kalibriert werden. Einzelne Sturmereignisse bzw. extreme Sturmperioden konnten für die letzten 5000 Jahre anhand der Stalagmiten und für die letzten 11000 Jahre anhand der Seesedimente rekonstruiert werden. Für die Niederschlagsvariationen konnten typische solare Zyklizitäten von 11, 22, 90 und 210 Jahren anhand Zeitreihenanalysen ermittelt werden. Zu den wichtigen Untersuchungsergebnissen zählen auch Erkenntnisse zur niederschlagsabhängigen Schwermetallmobilität sowie die „sea spray“-abhängige Pufferung und Düngung der terrestrischen Ökosysteme.
Publications
- (2008): Temperature and precipitation records from stalagmites grown under disequilibrium conditions: a first approach. Pages News 16. 2008, Issue 3, pp.19-20.
Mühlinghaus, C., Scholz, D., Mangini, A.
- (2008): Tracking Changes in the Southern Hemisphere Westerly Winds at High-resolution Over the Last Glacial and the Holocene by Integrating Empirical Data (Marine, Fjord, Lake and Stalagmite Archives) From Southernmost South America Coupled With Modeling Results. AGU meeting 2008.
Kaiser, J., Lamy, F., Kilian, R., Arz, H., Stefer, S., Varma, V. and Prange, M.
- (2009): Modelling fractionation of stable isotopes in
stalagmites. Geochimica et Cosmochimica Acta, 73: 7275-7289.
Geochimica et Cosmochimica Acta, Vol. 73. 2009, Issue 24, 15, pp. 7275–7289.
Mühlinghaus, C., Scholz, D., Mangini, A.
(See online at https://dx.doi.org/10.1016/j.gca.2009.09.010) - (2010) Holocene changes in the position and intensity of the southern westerly wind belt. Nature Geocience, Vol.3. 2010, Issue 10, pp.685-687.
Lamy, F., Kilian, R., Arz, H.W., Francois, J.-P., Kaiser, J., Prange, M., Steinke, T.
(See online at https://dx.doi.org/10.1038/ngeo959) - (2011): The significance of chemical, isotopic, and detrital components in three coeval stalagmites from the superhumid southernmost Andes (53°S) as high-resolution palaeoclimate proxies.
Quaternary Science Reviews, Vol. 30. 2011, Issues 3–4, pp. 443–459.
Schimpf, D., Kilian, R., Kronz, A., Simon, K., Spötl, C., Wörner, G., Deininger, M., Mangini, A.
(See online at https://dx.doi.org/10.1016/j.quascirev.2010.12.006) - Holocene denudation rates from the superhumid southernmost Chilean Patagonian Andes (53°S) deduced from lake sediment budgets.
Geomorphology, Vol. 187. 2013, pp. 135–152.
Breuer, S., Kilian, R., Baeza, O., Lamy, F., and Arz, H.
(See online at https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2013.01.009)
