Die Ozeanzirkulation im Wechsel zwischen Glazial und Interglazial - hochaufgelöste Messungen von Neodym-Isotopien an atlantischen IODP/ODP Kernen.

• Antragsteller: Professor Dr. Norbert Frank
• Fachliche Zuordnung: Paläontologie ; Physik, Chemie und Biologie des Meeres
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 242773409

Es wird vermutet, dass im globalen Wechselspiel der Hemisphären entweder die Tiefenwasserproduktion im Norden oder die im Süden den Atlantik dominierte, was unmittelbaren und bedeutenden Einfluss auf das Wärmebudget der jeweiligen Erdhalbkugel hat. Trotz der Anstrengungen, die gemacht wurden, um die Vergangenheit des klimarelevanten Atlantischen Ozeans zu rekonstruieren, war es bislang nicht möglich die Rolle der Ozeanzirkulation als Auslöser oder Folge der teils dramatischen Klimaschwankungen zu identifizieren, die innerhalb der letzten ~100.000 Jahre aufgetreten waren. Der Forschungszweig der Paläozeanographie, der sich mit diesen Fragen beschäftigt, steht hierbei vor zwei essentiellen Problemen: Zum einen haben die benutzten Methoden oft Schwächen und nur eingeschränkte Anwendungsbereiche, was insbesondere für Tracer gilt, die am Nährstoffkreislauf teilnehmen und diagenetischen Prozessen unterworfen sind. Zum anderen lässt die zeitliche und räumliche Abdeckung der Messungen meist nur begrenzte Aussagen zu, die zwar lokale Informationen liefern, jedoch keine globalen Zusammenhänge erschließen lassen. Um verlässliche Aussagen über die ozeanische Vergangenheit des Wärmetransports und der Verteilung von Kohlenstoff und Nährstoffen treffen zu können, ist es notwendig eine große Anzahl von Daten zu erheben. Das Material, das von den IOPD/ODP Kernlagern zur Verfügung gestellt wird, bietet hierfür eine einzigartige Grundlage. Als Methode der Wahl hat sich in der jüngsten Vergangenheit die Messung des Verhältnisses der Neodymisotope 143Nd/144Nd herauskristallisiert. Die unterschiedliche isotopische Signatur von Wassermassen des Pazifiks und dem Nordatlantischen Tiefenwasser machen Neodym zu einem einzigartigen Tracer für die atlantische Zirkulation. Die Neodym-Signatur und damit das (Mischungs)Verhältnis der in der Vergangenheit vorherrschenden Wassermassen wird in Fe-Mn-Ablagerungen des Sediments erhalten. Mit dem vorsichtigen Ablösen dieser Ablagerungen und der anschließenden Messung der Nd-Isotopie steht eine Methodik zur Verfügung, die im großen Maßstab angewandt äußerst erfolgsversprechend ist. Sie ist überall dort anwendbar, wo Kerne gezogen wurden, sie ist verlässlich messbar und die Aufbereitung von Proben ist schnell und kostengünstig durchführbar, wenn die entsprechende Expertise vorhanden ist. An ausgewählten IODP/ODP Kernen soll der Frage von Wassermassenwechseln im Atlantik nachgegangen werden. Es soll geklärt werden wie schnell diese abliefen und in welcher klimatologischen Phase sich welches Zirkulationsmuster durchgesetzt hat. Mit Hilfe von Boxmodellen und durch den Vergleich mit weiteren Tracern (231Pa/230Th, d13C) soll ein gesamtheitliches Bild für den letzten Glazial-Interglazialen-Zyklus gezeichnet werden, das Rückschlüsse auf die entscheidenden Rückkopplungseffekte und Wechselwirkungen im Klimasystem zulässt, wie sie für die Verbesserung und Validierung von Klimamodellen dringend benötigt werden.

• DFG-Verfahren: Infrastruktur-Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 527: Bereich Infrastruktur - "International Ocean Discovery Program" (IODP)
• Internationaler Bezug: Schweiz
• Mitverantwortlich: Dr. Jörg Lippold