Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Stalagmiten liefern Paläo-Klimadaten

02.02.2017

Stalagmiten aus Tropfsteinhöhlen zeigen veränderten Einfluss der Nordatlantischen Oszillation auf Wetterregimes in Mitteleuropa und Marokko

Die Nordatlantische Oszillation (NAO) ist der vorherrschende Luftdruckmodus über dem Nordatlantik, der vor allem das Winterklima in Europa wesentlich beeinflusst. Je nach Ausprägung der NAO kann es zu milden oder sehr kalten Wintern, aber auch zu starken Stürmen kommen.


Zoolithenhöhle bei Burggaillenreuth: Flowstones, Stalaktiten und Stalagmiten

Foto/©: Jasper Wassenburg


Bab Mafraque Höhle im Mittleren Atlas, Marokko: Flowstones und Stalaktiten

Foto/©: Jasper Wassenburg

Geowissenschaftler der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) versuchen, den Verlauf der NAO während der letzten 10.000 Jahre zu rekonstruieren, um damit auch künftige Entwicklungen abzuschätzen. Sie nutzen dazu Tropfsteine aus unterirdischen Höhlen als Klimaarchiv und entwickeln Methoden, um die gespeicherten Klimaindikatoren möglichst genau auszuwerten.

Erste Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Nordatlantische Oszillation auf ein Abschmelzen der Eisschilde in der Zukunft wahrscheinlich sehr sensibel reagieren würde – mit den entsprechenden Auswirkungen auf das Klima und ökologischen und ökonomischen Folgen.

Dr. Jasper Wassenburg arbeitet hauptsächlich mit Stalagmiten aus Höhlen des Mittleren Atlas, einer Gebirgskette in Nordwest-Marokko. Stalagmiten sind Tropfsteine, die vom Boden nach oben wachsen. Die Kalkablagerungen bestehen hauptsächlich aus Kalzit, teilweise auch aus dem verwandten Kalziumkarbonat Aragonit. „Aragonit lässt sich, wenn er gut erhalten ist, hervorragend datieren. Daher bevorzugen wir Stalagmiten aus Aragonit gegenüber solchen aus Kalzit “, erklärt Wassenburg, Mitarbeiter in der Forschungsgruppe von Prof. Dr. Denis Scholz am Institut für Geowissenschaften.

Die Einlagerung von chemischen Elementen in Speläotheme, so der wissenschaftliche Überbegriff für die sekundären Mineralablagerungen in Höhlen, steht häufig im Zusammenhang mit Umweltveränderungen. Die Elemente werden als Proxies bezeichnet, also als Klima-Stellvertreter.

In einer Studie mit sieben Tropfstein-Proben aus Marokko, Indien, Frankreich, Spanien und der Hüttenbläserschachthöhle im Sauerland hat Wassenburg erstmals detailliert untersucht, in welcher Konzentration Spurenelemente in Aragonit eingebaut werden. „So konnten wir in dieser Untersuchung zeigen, dass die Konzentration von Uran in Aragonit-Stalagmiten als sehr effektiver Maßstab für Paläo-Niederschläge dienen kann“, sagt Wassenburg. Stalagmiten können also beispielsweise verraten, wie stark es vor 200.000 Jahren geregnet hat.

Rekonstruktion der Nordatlantischen Oszillation bis zum Beginn der Warmzeit

Uran- und Strontiumkonzentrationen sowie Sauerstoffisotopenverhältnisse dienten auch als Niederschlagssignale in einer weiteren Studie, die sich mit der Nordatlantischen Oszillation beschäftigt. Der NAO-Index gibt Unterschiede im Luftdruck zwischen dem Islandtief im Norden und dem Azorenhoch im Süden wieder. Ein Phänomen ist dabei besonders interessant: Bringt die NAO für Europa trockenes Wetter, dann wird es in Marokko feucht – und umgekehrt. Besonders der nordwestliche Teil Marokkos reagiert äußerst sensitiv auf Veränderungen des NAO-Zustands. Wassenburgs Untersuchungsproben stammen aus einer relativ kleinen Höhle mit Dolomit als Wirtsgestein. Die „Grotte de Piste“ liegt im Atlasgebirge auf etwa 1250 Meter Höhe, ist 30 bis 40 Meter lang und 15 bis 20 Meter hoch.

Die Untersuchungsergebnisse der nordwestmarokkanischen Tropfsteinhöhle wurden mit Niederschlagsrekonstruktionen anhand von Höhlensintern aus der Bunkerhöhle, ebenfalls im Sauerland gelegen, verglichen. Dabei konnten die Klimaforscher erstmals die Nordatlantische Oszillation über 11.000 Jahre zurückverfolgen, also bis zum Beginn der jetzigen Warmzeit. Der längste Rückblick ging bisher nur über 5.200 Jahre. „Im frühen Holozän vor 11.000 Jahren sehen wir erstaunlicherweise eine ganz andere Situation als heute. Die Wetterlagen in Europa und Marokko verliefen parallel, also feuchtes Wetter in Europa bedeutete auch stärkere Niederschläge in Marokko“, so Wassenburg. Diese „positive Korrelation“ muss sich im Lauf der Jahrtausende vom frühen bis zum mittleren Holozän verändert haben.

Die Forscher vermuten einen Zusammenhang mit dem starken Rückgang des Schmelzwasserzuflusses von dem Laurentischen Eisschild, der bis zum Beginn der Warmzeit einen großen Teil Nordamerikas bedeckte. „Das Muster der Nordatlantische Oszillation ist nicht so stabil, wie wir gedacht haben“, erklärt Denis Scholz zu den Ergebnissen mit einem Hinweis darauf, dass ein Abschmelzen des Grönlandeises wahrscheinlich nicht ohne Einfluss auf die NAO bliebe und damit auch nicht auf die Atmosphäre, die Ozeane und die biologischen Prozesse einschließlich Landwirtschaft und Fischerei. Die Gruppe wird in weiteren Untersuchungen rekonstruieren, wie sich die NAO in den letzten 10.000 Jahren verändert hat.

Veröffentlichungen:
Jasper A. Wassenburg et al.
Determination of aragonite trace element distribution coefficients from speleothem calcite–aragonite transitions
Geochimica et Cosmochimica Acta, 7. Juli 2016
DOI: 10.1016/j.gca.2016.06.036

Jasper A. Wassenburg et al.
Reorganization of the North Atlantic Oscillation during early Holocene deglaciation
Nature Geoscience, 18. Juli 2016
DOI: 10.1038/NGEO2767

Fotos:
http://www.uni-mainz.de/bilder_presse/09_geowissenschaften_spelaeothem_nao_01.jp...
Zoolithenhöhle bei Burggaillenreuth: Flowstones, Stalaktiten und Stalagmiten
Foto/©: Jasper Wassenburg

http://www.uni-mainz.de/bilder_presse/09_geowissenschaften_spelaeothem_nao_02.jp...
Bab Mafraque Höhle im Mittleren Atlas, Marokko: Flowstones und Stalaktiten
Foto/©: Jasper Wassenburg

Weitere Informationen:
Dr. Jasper Wassenburg
Speläothemforschung
Institut für Geowissenschaften
Johannes Gutenberg-Universität Mainz
55099 Mainz
Tel. +49 6131 39-23170
E-Mail: wassenbu@uni-mainz.de
http://www.geowiss.uni-mainz.de/2217_DEU_HTML.php

Prof. Dr. Denis Scholz
Leiter Speläothemforschung
Institut für Geowissenschaften
Johannes Gutenberg-Universität Mainz
55099 Mainz
Tel. +49 6131 39-24767
E-Mail: scholzd@uni-mainz.de
http://www.geowiss.uni-mainz.de/1923_DEU_HTML.php

Weitere Links:
http://www.geowiss.uni-mainz.de/1916_DEU_HTML.php (Speläothemforschung)
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016703716303660
http://www.nature.com/ngeo/journal/vaop/ncurrent/full/ngeo2767.html

Petra Giegerich | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Open Science auf offener See
19.01.2018 | GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

nachricht Bisher älteste bekannte Sauerstoffoase entdeckt
18.01.2018 | Eberhard Karls Universität Tübingen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Vollmond-Dreierlei am 31. Januar 2018

Am 31. Januar 2018 fallen zum ersten Mal seit dem 30. Dezember 1982 "Supermond" (ein Vollmond in Erdnähe), "Blutmond" (eine totale Mondfinsternis) und "Blue Moon" (ein zweiter Vollmond im Kalendermonat) zusammen - Beobachter im deutschen Sprachraum verpassen allerdings die sichtbaren Phasen der Mondfinsternis.

Nach den letzten drei Vollmonden am 4. November 2017, 3. Dezember 2017 und 2. Januar 2018 ist auch der bevorstehende Vollmond am 31. Januar 2018 ein...

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Im Focus: Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

• Prototypen-Test im Lufthansa FlyingLab
• LYRA Connect ist eine von drei ausgewählten Innovationen
• Bessere Kommunikation zwischen Kabinencrew und Passagieren

Die Zukunft des Fliegens beginnt jetzt: Mehrere Monate haben die Finalisten des Mode- und Technologiewettbewerbs „Telekom Fashion Fusion & Lufthansa FlyingLab“...

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

Veranstaltungen

15. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

22.01.2018 | Veranstaltungen

Transferkonferenz Digitalisierung und Innovation

22.01.2018 | Veranstaltungen

Kongress Meditation und Wissenschaft

19.01.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

15. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

22.01.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Forschungsteam schafft neue Möglichkeiten für Medizin und Materialwissenschaft

22.01.2018 | Biowissenschaften Chemie

Ein Haus mit zwei Gesichtern

22.01.2018 | Architektur Bauwesen

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics