Quantitative Rekonstruktion der Ozeanzirkulation

• Antragsteller: Dr. Jörg Lippold
• Fachliche Zuordnung: Paläontologie ; Mineralogie, Petrologie und Geochemie ; Physik, Chemie und Biologie des Meeres
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 277128673

• Erstellungsjahr: 2023

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Die atlantische meridionale Umwälzzirkulation (AMOC) ist eine potentiell anfällige Komponente des Klimasystems. Ein möglicher Zusammenbruch der AMOC als Folge des anthropogenen Treibhauseffekts stellt ein reales und bedrohliches Zukunftsszenario dar. Das Hauptziel des Projekts, war die quantitative Rekonstruktion vergangener Ozeandynamiken auf der Grundlage von Proxy-Beobachtungen kombiniert mit Modellanwendungen. Dabei wurde der zeitliche Schwerpunkt der Untersuchungen auf die letzte Eiszeit, dem letzten Deglazial und dem Holozän gelegt. In einem ersten Schritt wurden Verbesserungen der Analyse-Methoden vorgenommen, gefolgt von einer intensiven Erfassung von Proxydaten mit Schwerpunkt auf dem kinematischen 231Pa/230Th-Zirkulationsproxy und dem Wassermassen-Anzeiger εNd. Diese neue Datenbasis diente als Ausgangspunkt für ein besseres Verständnis der AMOC-bezogenen und AMOC- unabhängigen Prozesse, die beide Proxies beeinflussen. Als Hauptziel ermöglichte diese neue Datenbank, die wahrscheinlichsten AMOC-Szenarien für die variablen Klimabedingungen der Vergangenheit aus dem Bern3D-Klimamodell zu ermitteln. Wir fanden eine flache und schwächere atlantische Umwälzzirkulation während der letzten Eiszeit, was frühere, scheinbar widersprüchliche Proxy-Rekonstruktionen in Einklang bringt. Ein Modell-Daten-Vergleich für das letzte Deglazial zeigt eine hochvariable AMOC, die jedoch stark vom klimatischen und ozeanischen Hintergrundzustand abhängt. Im Gegensatz dazu wurden für das Holozän und während klimatischer Ereignisse innerhalb der letzten ~10.000 Jahre keine signifikanten Variationen beobachtet, trotz der sehr hohen zeitlichen Auflösung der Messreihen.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Extracting foraminiferal seawater Nd isotope signatures from bulk deep sea sediment by chemical leaching. Chemical Geology, 439, 189-204.
  Blaser, Patrick; Lippold, Jörg; Gutjahr, Marcus; Frank, Norbert; Link, Jasmin M. & Frank, Martin
  
• New insights into cycling of 231 Pa and 230 Th in the Atlantic Ocean. Earth and Planetary Science Letters, 468, 27-37.
  Rempfer, Johannes; Stocker, Thomas F.; Joos, Fortunat; Lippold, Jörg & Jaccard, Samuel L.
  
• Synchronous and proportional deglacial changes in Atlantic meridional overturning and northeast Brazilian precipitation. Paleoceanography, 32(6), 622-633.
  Mulitza, Stefan; Chiessi, Cristiano M.; Schefuß, Enno; Lippold, Jörg; Wichmann, David; Antz, Benny; Mackensen, Andreas; Paul, André; Prange, Matthias; Rehfeld, Kira; Werner, Martin; Bickert, Torsten; Frank, Norbert; Kuhnert, Henning; Lynch‐Stieglitz, Jean; Portilho‐Ramos, Rodrigo C.; Sawakuchi, André O.; Schulz, Michael; Schwenk, Tilmann ... & Zhang, Yancheng
  
• Variability in mid‐depth ventilation of the western Atlantic Ocean during the last deglaciation. Paleoceanography, 32(9), 948-965.
  Voigt, I.; Cruz, A. P. S.; Mulitza, S.; Chiessi, C. M.; Mackensen, A.; Lippold, J.; Antz, B.; Zabel, M.; Zhang, Y.; Barbosa, C. F. & Tisserand, A. A.
  
• Atlantic deep water circulation during the last interglacial. Scientific Reports, 8(1).
  Luo, Yiming; Tjiputra, Jerry; Guo, Chuncheng; Zhang, Zhongshi & Lippold, Jörg
  
• Improved Separation of Pa from Th and U in Marine Sediments with TK400 Resin. Analytical Chemistry, 90(2), 1395-1401.
  Süfke, Finn; Lippold, Jörg & Happel, Steffen
  
• Origin of Abyssal NW Atlantic Water Masses Since the Last Glacial Maximum. Paleoceanography and Paleoclimatology, 33(5), 530-543.
  Pöppelmeier, F.; Gutjahr, M.; Blaser, P.; Keigwin, L. D. & Lippold, J.
  
• Relative timing of precipitation and ocean circulation changes in the western equatorial Atlantic over the last 45 kyr. Climate of the Past, 14(9), 1315-1330.
  Waelbroeck, Claire; Pichat, Sylvain; Böhm, Evelyn; Lougheed, Bryan C.; Faranda, Davide; Vrac, Mathieu; Missiaen, Lise; Vazquez, Riveiros Natalia; Burckel, Pierre; Lippold, Jörg; Arz, Helge W.; Dokken, Trond; Thil, François & Dapoigny, Arnaud
  
• Constraining the Variability of the Atlantic Meridional Overturning Circulation During the Holocene. Geophysical Research Letters, 46(20), 11338-11346.
  Lippold, Jörg; Pöppelmeier, Frerk; Süfke, Finn; Gutjahr, Marcus; Goepfert, Tyler J.; Blaser, Patrick; Friedrich, Oliver; Link, Jasmin M.; Wacker, Lukas; Rheinberger, Stefan & Jaccard, Samuel L.
  
• Constraints on the Northwestern Atlantic Deep Water Circulation From 231Pa/230Th During the Last 30,000 Years. Paleoceanography and Paleoclimatology, 34(12), 1945-1958.
  Süfke, Finn; Pöppelmeier, Frerk; Goepfert, Tyler Jay; Regelous, Marcel; Koutsodendris, Andreas; Blaser, Patrick; Gutjahr, Marcus & Lippold, Jörg
  
• Influence of Ocean Circulation and Benthic Exchange on Deep Northwest Atlantic Nd Isotope Records During the Past 30,000 Years. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 20(9), 4457-4469.
  Pöppelmeier, F.; Blaser, P.; Gutjahr, M.; Süfke, F.; Thornalley, D. J. R.; Grützner, J.; Jakob, K. A.; Link, J. M.; Szidat, S. & Lippold, J.
  
• Revealing past ocean circulation with neodymium isotopes. Past Global Changes Magazine, 27(2).
  Blaser P.; Frank, M. & Flierdt, T. v. d.
  
• The resilience and sensitivity of Northeast Atlantic deep water εNd to overprinting by detrital fluxes over the past 30,000 years. Geochimica et Cosmochimica Acta, 245, 79-97.
  Blaser, P.; Pöppelmeier, F.; Schulz, H.; Gutjahr, M.; Frank, M.; Lippold, J.; Heinrich, H.; Link, J.M.; Hoffmann, J.; Szidat, S. & Frank, N.
  
• Ice-rafted debris as a source of non-conservative behaviour for the εNd palaeotracer: insights from a simple model. Geo-Marine Letters, 40(3), 325-340.
  Vogt-Vincent, Noam; Lippold, Jörg; Kaboth-Bahr, Stefanie & Blaser, Patrick
  
• Influence of Elevated Nd Fluxes on the Northern Nd Isotope End Member of the Atlantic During the Early Holocene. Paleoceanography and Paleoclimatology, 35(11).
  Pöppelmeier, Frerk; Scheen, Jeemijn; Blaser, Patrick; Lippold, Jörg; Gutjahr, Marcus & Stocker, Thomas F.
  
• Inverse response of 231Pa/230Th to variations of the Atlantic meridional overturning circulation in the North Atlantic intermediate water. Geo-Marine Letters, 40(1), 75-87.
  Süfke, Finn; Schulz, Hartmut; Scheen, Jeemijn; Szidat, Sönke; Regelous, Marcel; Blaser, Patrick; Pöppelmeier, Frerk; Goepfert, Tyler J.; Stocker, Thomas F. & Lippold, Jörg
  
• Labrador Sea bottom water provenance and REE exchange during the past 35,000 years. Earth and Planetary Science Letters, 542, 116299.
  Blaser, Patrick; Gutjahr, Marcus; Pöppelmeier, Frerk; Frank, Martin; Kaboth-Bahr, Stefanie & Lippold, Jörg
  
• Northern-sourced water dominated the Atlantic Ocean during the Last Glacial Maximum. Geology, 48(8), 826-829.
  Pöppelmeier, F.; Blaser, P.; Gutjahr, M.; Jaccard, S.L.; Frank, M.; Max, L. & Lippold, J.
  
• Water mass gradients of the mid-depth Southwest Atlantic during the past 25,000 years. Earth and Planetary Science Letters, 531, 115963.
  Pöppelmeier, F.; Gutjahr, M.; Blaser, P.; Oppo, D.W.; Jaccard, S.L.; Regelous, M.; Huang, K.-F.; Süfke, F. & Lippold, J.
  
• Deglacial patterns of South Pacific overturning inferred from 231Pa and 230Th. Scientific Reports, 11(1).
  Ronge, Thomas A.; Lippold, Jörg; Geibert, Walter; Jaccard, Samuel L.; Mieruch-Schnülle, Sebastian; Süfke, Finn & Tiedemann, Ralf
  
• Driving Mechanisms of Sedimentary 230Th and 231Pa Variability in the Western Arctic Ocean Through the Last Glacial Cycle. Paleoceanography and Paleoclimatology, 36(7).
  Xu, Qian; Xiao, Wenshen; Wang, Rujian; Süfke, Finn; Lippold, Jörg & Not, Christelle
  
• Stable Atlantic Deep Water Mass Sourcing on Glacial‐Interglacial Timescales. Geophysical Research Letters, 48(15).
  Pöppelmeier, Frerk; Gutjahr, Marcus; Blaser, Patrick; Schulz, Hartmut; Süfke, Finn & Lippold, Jörg
  
• The influence of deep water circulation on the distribution of 231Pa and 230Th in the Pacific Ocean. Earth and Planetary Science Letters, 554, 116674.
  Luo, Yiming; Lippold, Jörg; Allen, Susan E.; Tjiputra, Jerry; Jaccard, Samuel L. & Francois, Roger
  
• Western boundary current in relation to Atlantic Subtropical Gyre dynamics during abrupt glacial climate fluctuations. Global and Planetary Change, 201, 103497.
  Nürnberg, Dirk; Riff, Tabitha; Bahr, André; Karas, Cyrus; Meier, Karl & Lippold, Jörg
  
• Arctic drainage of Laurentide Ice Sheet meltwater throughout the past 14,700 years. Communications Earth & Environment, 3(1).
  Süfke, Finn; Gutjahr, Marcus; Keigwin, Lloyd D.; Reilly, Brendan; Giosan, Liviu & Lippold, Jörg
  
• Neodymium isotopes as a paleo-water mass tracer: A model-data reassessment. Quaternary Science Reviews, 279, 107404.
  Pöppelmeier, Frerk; Lippold, Jörg; Blaser, Patrick; Gutjahr, Marcus; Frank, Martin & Stocker, Thomas F.
  
• A global synthesis of high-resolution stable isotope data from benthic foraminifera of the last deglaciation. Scientific Data, 10(1).
  Muglia, Juan; Mulitza, Stefan; Repschläger, Janne; Schmittner, Andreas; Lembke-Jene, Lester; Lisiecki, Lorraine; Mix, Alan; Saraswat, Rajeev; Sikes, Elizabeth; Waelbroeck, Claire; Gottschalk, Julia; Lippold, Jörg; Lund, David; Martinez-Mendez, Gema; Michel, Elisabeth; Muschitiello, Francesco; Naik, Sushant; Okazaki, Yusuke; Stott, Lowell ... & Zhao, Ning
  
• Multi-proxy constraints on Atlantic circulation dynamics since the last ice age. Nature Geoscience, 16(4), 349-356.
  Pöppelmeier, Frerk; Jeltsch-Thömmes, Aurich; Lippold, Jörg; Joos, Fortunat & Stocker, Thomas F.
  
• SYSTEMATIC ANALYSES OF RADIOCARBON AGES OF COEXISTING PLANKTONIC FORAMINIFERA. Radiocarbon, 65(4), 876-898.
  Lippold, Jörg; Gottschalk, Julia; Lynch-Stieglitz, Jean; Schmidt, Matthew W.; Szidat, Sönke & Bahr, Andre