Entschlüsselung der Dynamik des Eozänen Treibhausklimas: Hochauflösendes XRF-Scannen eines Bohrkerns aus der Grube Messel

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Privatdozent Dr. André Bahr; Professorin Dr. Stefanie Kaboth-Bahr
• Fachliche Zuordnung: Geologie
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 495243119

Als Folge der globalen Klimaerwärmung bewegt sich das Erdsystem auf einen Zustand zu, der ohne historisches Äquivalent ist, was große Herausforderungen an unsere gesellschaftliche Anpassungsfähigkeit stellen wird. Die Erdgeschichte bietet allerdings einen Blick auf vergangene Zeiten, die den prognostizierten Bedingungen sehr ähnlich sind. Ein solches Quasi-Analogon in Bezug auf atmosphärischen CO2 Konzentrationen stellt etwa das frühe Eozän (~50 Ma) dar, welches gängigen Treibhausgas-Emissionsszenarien zu Folge, im Jahre 2150 erreicht sein wird. Das Studium eozäner Klima- und Ökosystemvariabilität kann daher fundamentale Einblicke in die Dynamik möglicher zukünftiger Klimasysteme bieten. Solch eine “Lehre aus der Vergangenheit” kann für das Finetuning von Klimamodellen eine entscheidende Rolle spielen und somit unsere Adaptionsfähigkeit verbessern.Ein außergewöhnliches Archiv für das Studium der früh- bis mitteleozänen Klimavariabilität stellen die Maar-Sedimente der Grube Messel dar, nahe Darmstadt gelegen. Während die Grube Messel für die außergewöhnlich gut erhaltenen Überlieferungen der Fauna und Flora berühmt ist und somit einen detaillierten Blick in paläogene Ökosysteme in Mitteleuropa bietet, repräsentieren ihre Sedimente ein einmaliges Archiv für die kurzskaligen Klimaschwankungen während der erdgeschichtlich letzten Treibhausphase vor etwa 48 Ma. Vorherige Studien (z.B. Pollenanalysen) zeigen, dass die Sedimente ein auf orbitalen Zeitskalen hoch sensitives Klimaarchiv darstellen. Da die Sedimente (wahrscheinlich) annuell laminiert sind, bietet sich weiterhin die einmalige Möglichkeit, kurzskalige (d.h. dekadische bis saisonale) Klimavariabilität zu rekonstruieren – sofern ein geeigneter, hochauflösender Datensatz zur Verfügung steht.Hochauflösende geochemische Analysen, die eine solche Untersuchung möglich machen würden, sind allerdings derzeit nicht vorhanden. In diesem Projekt schlagen wir daher vor, einen solchen hochauflösenden (1 mm = ~7 yr) Datensatz an den Kernen der Forschungsbohrung FB2001 mittels XRF Scannen zu gewinnen, um die Klimavariabilität während der Eozänen Triebhausphase zu rekonstruieren. Solche Daten haben das einmalige Potenzial, die paläoklimatische und paläoökologische Entwicklung in Messel auf dekadischen bis orbitalen Zeitskalen zu studieren. Die neu gewonnenen Daten werden zunächst für die Konstruktion eines hochauflösenden, astronomisch getunten Altersmodell verwendet werden, das eine deutliche Verbesserung gegenüber dem bisherigen, eher gering auflösenden, Pollen-basiertem Altersmodell darstellen wird. Weiterhin werden wir auf der Basis der geochemischen Variationen einen Humiditäts-Index entwickeln, der dazu dienen wird, (i) klimatische Trends und Fluktuationen unter den erwarteten Treibhausszenarien zu ermitteln und (ii) den Einfluss von Klimaveränderungen auf die Evolution der Fauna und Flora in Messel zu untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen