Terrestrische Paläoklimarekonstruction

Gruppenleiterin: Dr. Kathryn E. Fitzsimmons

L-R: Johannes Albert (PhD), Aditi Dave (PhD), Charlotte Prud’homme (Postdoc), Kathryn Fitzsimmons (Gruppenleiterin)
L-R: Johannes Albert (PhD), Aditi Dave (PhD), Charlotte Prud’homme (Postdoc), Kathryn Fitzsimmons (Gruppenleiterin)
Die obersten 80 Meter Piemont-Löss, Remizovka-Lage, Südost-Kasachstan (K. Fitzsimmons zum Größenvergleich). Quelle: R. Iovita.
Die obersten 80 Meter Piemont-Löss, Remizovka-Lage, Südost-Kasachstan (K. Fitzsimmons zum Größenvergleich). Quelle: R. Iovita.

Zentralasien liegt in der Mitte Eurasiens, des größten und am stärksten bevölkerten Kontinents der Erde. Allerdings ist über die Rolle, die Zentralasien für die globale Klimadynamik sowohl in der Vergangenheit als auch in der Gegenwart spielt, recht wenig bekannt. Dies liegt vor allem daran, dass bislang wenige Rekonstruktionen des eurasischen Klimas vorliegen. Löss (vom Wind verwehter Staub) ist das in Eurasien am weitesten verbreitete und zugleich auch wertvollste Archiv vergangener Umweltveränderungen, dessen volles Potential erst noch verstanden werden muss. Lange Sequenzen von primärem Löss und verschütteten Böden, die Eurasien bedecken, spiegeln die Reaktionen auf vergangene Klimaveränderungen der letzten mindestens eine Million Jahre wider.

Vereinfacht gesagt, intensiviert sich die Löss-Anreicherung während der Wachstumsphasen der Gebirgsgletscher. Unter verhältnismäßig milderen klimatischen Bedingungen lässt sie hingegen nach und wird durch Bodenbildung überdeckt. Zentralasien und insbesondere seine umfangreichen Löss-Ablagerungen sind besonders empfindlich gegenüber den Wechselwirkungen zwischen den starken klimatischen Triebkräften der nordatlantischen Westwinde, der Polarfront und des asiatischen Monsuns. Aufgrund ihres orografischen Einflusses auf die Niederschlagsverteilung verstärkt die tibetanische Hochebene im Süden den aktuellen Monsun. Im Laufe der letzten paar Millionen Jahre haben kontinuierliche Gebirgsauffaltungen das Klima des zentralasiatischen Beckens im Norden beeinflusst, indem sie die Austrocknung und Kontinentalität förderten.

Lage Zentralasiens und die in dieser Gegen wichtigsten aktiven Klima-Teilsysteme. Quelle: NASA Shuttle Radar Topography Mission (SRTM).
Lage Zentralasiens und die in dieser Gegen wichtigsten aktiven Klima-Teilsysteme. Quelle: NASA Shuttle Radar Topography Mission (SRTM).

Obwohl die Klimageschichte und der Entwicklungsverlauf des ariden Zentralasiens eine Schlüsselposition in den Klimazirkulationssystemen der Nordhalbkugel einnehmen, sind sie weitgehend unbekannt. Um unser Verständnis der Klimadynamik in der terrestrischen Zone zu verbessern, brauchen wir gut aufgelöste, eindeutige Paläoumweltarchive, die in robusten chronologischen Zusammenhängen eingebunden sind.

Obwohl inzwischen Fortschritte bei der Entwicklung von Analyseverfahren und der Altersmodelle zur Paläoklimarekonstruktion im Löss gemacht worden sind, sind diese Rekonstruktionen auf Europa und die asiatische Monsunregion beschränkt. Die fehlenden Daten aus Zentralasien erschweren es, die kontinentale Verbindung in der globalen Klimadynamik zu verstehen. Zusätzlich mangelt es weiterhin an quantifizierbaren Rekonstruktionen vergangener Temperatur- und Niederschlagsverteilungen und ihres Zeitablaufs.
Die Forschungsgruppe für Terrestrische Paläoklimarekonstruktion zielt darauf ab:

  1. Verlässliche terrestrische Proxy-Methoden zur Rekonstruktion des zeitlichen Verlaufs und die Schwankungen vergangener Klimaveränderungen anhand von langen, kontinentalen Sediment Archiven, zu entwickeln.
  2. Quantitative paläoklimatische Informationen aus diesen Proxydaten zu extrahieren.
  3. Anhand der in den langen Löss-Daten des eurasischen Kontinentalkerns enthaltenen Informationen vergangene Klimaveränderungen zu rekonstruieren und zu modellieren, um so das bisher fehlende Bindeglied in unserem Verständnis der Klimadynamik der Nordhalbkugel zu finden.
Die Grafik rechts zeigt den relativen Klimawandel während der letzten eine Million Jahre, der zwischen Löss-Profilen in Serbien (in orange, Marković et al. 2015, Earth Science Reviews) bis nach China (in rot, Sun et al., 2006, Quaternary Science Reviews) korreliert werden kann. Dargestellt ist  die magnetische Empfindlichkeit von Löss-Sedimenten. Diese Aufzeichnungen können dann mit globalen Klimaveränderungen aus Sauerstoff-Isotopen-Proxydaten korreliert werden (Lisiecki & Raymo, 2005, Paleoceanography; blaue Linie). Vergleichbare Daten aus Zentralasien fehlen bislang noch. Im Bild links ist das Stari Slankamen-Profil abgebildet. Quelle: S. Marković (Foto). Graphik von K. Fitzsimmons.
Die Grafik rechts zeigt den relativen Klimawandel während der letzten eine Million Jahre, der zwischen Löss-Profilen in Serbien (in orange, Marković et al. 2015, Earth Science Reviews) bis nach China (in rot, Sun et al., 2006, Quaternary Science Reviews) korreliert werden kann. Dargestellt ist die magnetische Empfindlichkeit von Löss-Sedimenten. Diese Aufzeichnungen können dann mit globalen Klimaveränderungen aus Sauerstoff-Isotopen-Proxydaten korreliert werden (Lisiecki & Raymo, 2005, Paleoceanography; blaue Linie). Vergleichbare Daten aus Zentralasien fehlen bislang noch. Im Bild links ist das Stari Slankamen-Profil abgebildet. Quelle: S. Marković (Foto). Graphik von K. Fitzsimmons.

Um diese Ziele zu erreichen, werden wir vorrangig die folgenden Ansätze verfolgen:

  • Organische und inorganische Geochemie;
  • Paläoökologie;
  • Sedimentologie and Stratigraphie;
  • Lumineszenzdatierung;
  • Paläomagnetismus.

Unsere Forschungsgruppe wird eine integrierte Synthese terrestrischen Paläoklimawandels im Kontinentalkern Zentralasiens erstellen. An Land existieren nur wenige kontinuierliche Paläoumweltarchive, und von diesen sind die Löss-Ablagerungen nicht nur geographisch am weitesten verbreitet, sondern auch im Hinblick auf die Auswertung von potentiellen Proxy-Informationen noch am wenigsten erschlossenen. Durch die Entwicklung neuer Proxymethoden wollen wir das auf Löss anwendbare Paleäoumwelt-Instrumentarium deutlich ausbauen.

Unsere Forschungsgruppe wird maßgebliche Einblicke in die Rolle ermöglichen, die das gemäßigte Asien im globalen Gefüge der Vergangenheit und Gegenwart gespielt hat beziehungsweise spielt. Des Weiteren werden wir die Zukunftsszenarien für diese Region und das Risiko für Wüstenbildung prüfen. Die von meiner Gruppe entwickelten neuen Methoden werden eine Grundlage bilden, auf der künftige interdisziplinäre Forschung in vergleichbarem Umfeld aufbauen kann.