Rekonstruktion der Umwelteinflüsse der Süßwasser-Meerwasser-Dynamik durch submarinen Grundwasseraustritt (REEF-SGD)

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Norbert Frank; Dr. Sophie Warken
• Fachliche Zuordnung: Geologie
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 569219220

Dieses Projekt beabsichtigt, submarine Grundwasseraustritte (SGD) in tropischen und subtropischen Regionen besser zu verstehen. Dieses Ziel wird mit einem neuartigen Multi-Proxy-Ansatz, der hochauflösende Korallengeochemie, Satellitenbeobachtungen und Klimadaten kombiniert, verfolgt. SGD wird zunehmend als wichtige, aber noch unzureichend erforschte Quelle für Süßwasser, Nährstoffe und Spurenelemente in Küstengebieten erkannt und beeinflusst sowohl Riffökosysteme als auch globale biogeochemische Kreisläufe, sowie das lokale Klima. Eine wesentliche Herausforderung ist es die Variabilität dieses Prozesses in unterschiedlichen geologischen Kontexten und über längere Zeiträume zu quantifizieren. Das Projekt konzentriert sich auf vier unterschiedliche Untersuchungsgebiete—Tahiti, Hawai‘i, die Seychellen und die Yucatán Halbinsel—die jeweils einzigartige hydrogeologische Bedingungen aufweisen, von vulkanischen Basaltaquiferen über karstische Kalksteinplattformen bis hin zu Korallenatollen. Durch die Analyse moderner Korallenskelette werden wir SGD-Flüsse über jährliche bis dekadische Zeitskalen mithilfe von Uranisotopen (δ234U) rekonstruieren, welche das aus dem Grundwasser verlässlich von typischem Meerwasser unterscheiden. Zusammen mit Ba/Ca- und Seltene-Erden-Element-(REE)-Verhältnissen lassen sich so frisches Grundwasser von rezirkuliertem salinen Zufluss unterscheiden und lokale Umwelteinflüsse (z. B. Auftrieb oder Flusswasser) identifizieren. Indem subannuelle bis dekadische Signale erfasst werden, wird die zeitliche Variabilität und episodische Extremereignisse als auch längerfristige Trends im Süßwasserfluss sichtbar. Die Forschungsstrategie integriert GRACE-Satellitendaten zu Grundwasserspeicherung, Meeresspiegeldaten und Niederschlagsaufzeichnungen sowie Klimaindezies wie ENSO, IOD und NAO. Das Projekt prüft fünf zentrale Hypothesen über die Steuerungsfaktoren von SGD, einschließlich des Einflusses von Hydrogeologie, Meeresspiegeländerungen und niederschlagsbedingter Klimadynamik auf die Variabilität der Entwässerung. Spektral- und Wavelet-Analysen werden Korrelationen zwischen den geochemischen Korallensignalen und wichtigen Klimamustern quantifizieren. Letztendlich schließt dieses Projekt zentrale Wissenslücken, indem es aufzeigt, wie SGD auf Meeresspiegelschwankungen und extreme Klimabedingungen—einschließlich Hurrikanen und monsunartigen Niederschlägen—reagiert und wie diese Wechselwirkungen tropische Korallenriffe beeinflussen. Die Ergebnisse werden globale hydrologische Modelle durch präzisere SGD-Schätzungen ergänzen und langfristige Süßwasserverfügbarkeiten in tropischen Küstenzonen verdeutlichen. Durch die Bereitstellung eines öffentlich zugänglichen Datensatzes zu δ234U-, Ba/Ca- und REE-Messungen liefert das Projekt zudem eine Grundlage für künftige interdisziplinäre Studien zum Küstenressourcenmanagement und zur Riffnachhaltigkeit in einem sich wandelnden Klima.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2299: Tropische Klimavariabilität und Korallenriffe. Von der Vergangenheit in die Zukunft - Ein Blick auf aktuelle Änderungsraten in ultrahoher Auflösung
• Internationaler Bezug: Mexiko, USA
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professor Dr. Juan Pablo D' Olivo Cordero; Dr. Nancy Prouty