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Projekt
Änderungen der pazifischen meridionalen Umwälzzirkulation während des miozänen Klimaoptimums und der darauffolgenden Etablierung einer stabilen polaren Eiskappe
Antragsteller
Professor Dr. Wolfgang Kuhnt
Fachliche Zuordnung
Geologie
Förderung
Förderung von 2019 bis 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 428444516
Während der IODP Expedition 363 wurde erstmals eine mächtige und ungestörte Sedimentabfolge im Zentrum des Westpazifischen Warmwasserpools erbohrt (Site U1490, 05°48.95ʹN, 142°39.27ʹE in 2341 m Wassertiefe vor Papua New Guinea). Diese karbonat- und tonreiche Abfolge stellt ein ideales Sedimentarchiv dar, um Änderungen in der Struktur der pazifischen Wassermassen und meridionalen Umwälzzirkulation während unterschiedlicher Phasen der Klimaentwicklung der Erde während des Überganges von einer nahezu eisfreien zu einer Erde mit einer stabilen polaren Eiskappe zu erfassen. Unser Projekt konzentriert sich dabei auf das Zeitintervall von ~18 bis 8.5 Millionen Jahren, das durch mehrere fundamentale Klimaänderungen charakterisiert war und es damit ermöglicht, die Zusammenhänge zwischen Änderungen in der Erdbestrahlung, Variabilität der Temperaturgradienten zwischen Äquator und polaren Breiten und Verschiebungen in der atmosphärischen und Ozean-Zirkulation auf einer wärmeren Erde zu untersuchen. Daneben ist Site U1490 von ~18 bis 8.5 Millionen Jahren vor heute durch eine aussergewöhnlich gut belegte Magnetostratigraphie charakterisiert, die erstmals eine direkte Korrelation einer hochauflösenden Isotopen-Zyklostratigraphie mit der geomagnetischen Polaritäts-Zeitskala (GPTS) ermöglicht. Durch diese verifizierte und verfeinerte Chronostratigraphie werden die benthischen stabilen Isotopen- und Karbonatakkumulationsdaten in Site U1490 wesentlich zum Verständnis des zeitlichen Ablaufs der Änderungen in der pazifischen Tiefenwasser-Zirkulation und deren Wechselwirkungen mit dem Klimawandel in niedrigen und hohen Breiten beitragen. Im Detail wollen wir mit diesen neuen Daten die folgenden Hypothesen überprüfen: (1) Änderungen des Äquator-Pol Temperaturgradienten wirken sich stark auf die Bildung von tiefen und intermediären Wassermassen und die Intensität der pazifischen meridionalen Umwälzzirkulation aus; (2) die Expansion korrosiver intermediärer und tiefer Wassermassen aus dem Südozean infolge der Ausdehnung des antarktischen Eisschildes während des mittelmiozänen Klimaübergangs trug zu erhöhter CO2-Speicherung im Tiefenwasser und zur Karbonatarmut in den Tiefsee-Sedimenten des Pazifischen und Indischen Ozeans bei; (3) der Indonesische Durchstrom spielte im mittleren Miozän noch eine Schlüsselrolle für den Austausch intermediärer und tiefer Wassermassen zwischen Pazifik und Indischem Ozean mit entprechenden Auswirkungen auf das Wärmebudget und die Wechselwirkungen zwischen Ozean und Atmosphäre im Indischen Ozean. In Phase 2 des Projekts soll die zeitliche Auflösung zwischen ~18 und 13.7 Mill. Jahren erhöht werden, um orbitale Zyklen auch bei geringeren und stark schwankenden Sedimentationsraten zu rekonstruieren. Nur durch diese höhere zeitliche Auflösung können Zirkulationsänderungen am Anfang und während des miozänen Klimaoptiums und der anschliessenden Expansion des antarktischen Eisschildes zuverlässig erfasst werden.
DFG-Verfahren
Infrastruktur-Schwerpunktprogramme
Mitverantwortlich(e)
Dr. Ann Holbourn
