Development of novel molecular-isotopic tracers for the hydrologic cycle
Final Report Abstract
In diesem Projekt wurde die Bedeutung von Komponenten-spezifischen Wasserstoff-Isotopenzusammensetzungen von Pflanzenwachsen in Afrikanischen Böden und Oberflächensedimenten aus Seen als integrierte Ökosystem-Proben untersucht und ihre Korrelation zu Umweltfaktoren analysiert. Es wurde festgestellt, dass die Komponenten-spezifischen δD Zusammensetzungen hauptsächlich von der isotopischen Zusammensetzung des Regenfalls und isotopischer Fraktionierung während der Evapo-Transpiration abhängen. Komponenten-spezifischen stabile Kohlenstoffisotopien sind, im Gegensatz, hauptsächlich von Temperatur und Regenmenge kontrolliert, welche die Verteilung der Photosynthese-Typen in der Vegetation Afrikas bestimmen. Untersuchungen der Komponenten-spezifischen δD Zusammenstellungen von Pflanzenwachsen in Spät-Holozänen marinen Sedimenten und deren Vergleich zu integrierten Regenfall-Isotopien in den entsprechenden kontinentalen Quellregionen zeigen, dass Paläo-Regen δD Werte abgeschätzt werden können wenn die Feuchtequellen bekannt sind und adäquate scheinbare Fraktionierungsfaktoren verwendet werden. Komponenten-spezifische Isotopenanalysen an Pflanzenwachsen aus einem hochauflösenden Sedimentkern vor dem Sambesi zeigen, dass niedrige δD Zusammenstellungen mit Eintragspulsen terrestrischer Elemente, organischer Verbindungen aus Böden und höheren sedimentären Konzentrationen von Pflanzenlipiden einhergehen. Niedrigere δD Zusammenstellungen terrigener Lipide zeigen höhere Regenfall-Intensitäten an auch wenn diese mit erhöhten Einträgen von C4 Pflanzen einhergehen. Zusammenfassend stellen Komponenten-spezifischen δD Zusammensetzungen pflanzlicher Lipide ein höchst wertvolles Werkzeug zur Abschätzung der Regen- Isotopie und deren hydrologischen Steuerungsfaktoren dar und erlauben die Rekonstruktion von Paläo-Regen δD wenn die Feuchtequellen und scheinbare Fraktionierungsfaktoren für terrestrische Vegetationstypen abgeschätzt werden können.
Publications
- (2010): Orbital- and millennial-scale changes in the hydrologic cycle and vegetation in the western African Sahel: insights from individual plant wax delta D and delta C-13. Quaternary Science Reviews 29, 2996-3005
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- (2011): Interhemispheric symmetry of the tropical African rainbelt over the past 23,000 years. Nature Geoscience 4, 42-45
Collins, J.A., Schefuß, E., Heslop, D., Mulitza, S., Prange, M., Zabel, M., Tjallingii, R., Dokken, T.M., Huang, E.Q., Mackensen, A., Schulz, M., Tian, J., Zarriess, M., Wefer, G.
