Projekt:
Quantitative climate modeling for MIS 3 in southern Europe based on multi-proxy data of precisely dated speleothems from Perama Cave, Greece
Das Klima hat im Laufe der Erdgeschichte große Veränderungen erfahren, welche auf diverse Umwelteinflüsse zurückzuführen sind, wie z. B. eine Veränderung der Strahlungsintensität oder die Emission von Treibhausgasen (z.B. CO2). Um jedoch die Variabilität des globalen Klimas in vollem Umfang zu verstehen, ist es wichtig zu wissen, dass ein Klimawandel neben Temperaturänderungen auch durch weitaus komplexere Wechselwirkungen im globalen Klima gekennzeichnet ist. Hierbei ist beispielsweise die Periode des Pleistozäns (2,59 Ma – 11,7 ka) im Vergleich zur aktuellen Warmzeit, dem Holozän (11,7 ka – rezent), durch eine verstärkte Klimavariabilität charakterisiert. Diese Klimavariationen werden in Phasen unterteilt, welche Marine Isotope Stages (MIS) genannt werden. Diese stellen die sich „häufig“ abwechselnden Warm- (Interglazial) und Kaltphasen (Glazial) im Pleistozän dar.
Der Schwerpunkt meines Projekts fokussiert sich auf die Untersuchung der MIS 3 (ca. 57 ka - 27 ka), einer Warmphase, welche durch zahlreiche abrupte Klimawandel gekennzeichnet war. Diese Klimaschwankungen konnten erstmals in Isotopensignaturen aus grönländischen Eisbohrkernen detektiert werden. Der überwiegende Anteil dieser Klimawandel sind sogenannte „Dansgaard-Oeschger Ereignisse“ (D/O), welche durch eine raschen (lokalen) Erwärmung (ansteigende Temperaturen bis zu 16°C in den Polarregionen) geprägt waren, gefolgt von einer allmählichen Abkühlung. Auch andere Regionen der Erde waren von einem mehr oder weniger starken Klimawandel betroffen, insbesondere die Mittelmeerregion und Südeuropa. Die Ursprünge dieser Ereignisse sind bisher weitestgehend unbekannt und Gegenstand aktueller Paläoklimaforschung.
Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung von „Global Circulation Models“ (GCMs) über die letzten Jahrzehnte konnten Klimamodelle auch in der Paläoklimaforschung erfolgreich angewendet werden, insbesondere um Rückschlüsse auf die Systematik vergangener Klimawandel zu erhalten. Durch die Abwesenheit meteorologischer Aufzeichnungen aus der nicht-historischen Vergangenheit hängt die Güte einer Paläoklimasimulation sehr von der Interpretation von Isotopen-Proxys wie z.B. denen in Speläothemen vorkommenden stabilen Sauerstoffisotopenverhältnis aus 16O und 18O ab. Die Einbeziehung eines diagnostischen Isotopenmoduls (SWI, 2H und 18O) und eines Regenwasser-Tropfwasser-Speläothem-Übergangsmodells in die Systemarchitektur von GCMs ermöglicht es, die Vielzahl der verschiedenen Isotopenfraktionierungseffekte im globalen Klimakreislauf und in der Speläothemhöhle selbst isoliert zu betrachten und hierbei ihren Einfluss auf die isotopische Signatur analysierter Speläotheme zu erfassen. Mit der Analyse verschiedener Proxydatensätze (stabile Isotope /Spurenelemente) aus Speläothemen der Perama Höhle in Nordwestgriechenland in Kombination mit der GCM-Paläoklimamodellierung ergibt sich so die Möglichkeit, Simulationen anhand ihrer Übereinstimmung mit vorliegenden Daten zu evaluieren, und somit detaillierte Einblicke in das Klimageschehen während des MIS 3 und des späten Pleistozäns zu erhalten.