Zweijahresbericht 2004/2005 - Bibliothek - GFZ

Am GFZ Potsdam wurden die Kerne gemeinsam mit den
Projektpartnern geöffnet, beschrieben und in Auflösung
von 0,5 bis 2 cm Sedimentproben entnommen (unten
rechts Abb. 5). Die erste vorläufige Korrelation der Kerne
beruhte auf den Porositäts- und auf magnetischen Suszeptibilitätswerten.
Dann musste eine für die klimatischen Rekonstruktionen
zuverlässig anwendbare absolute Sedimentchronologie
vorgelegt werden. Dieses Altersmodell für die vergangenen
150.000 Jahre erstellten wir mittels radiometrischer
Analysen ( 210 Pb, AMS- 14 C) und paläomagnetischer Messungen.
Besonders geeignet für die Chronologie, die absolute
Altersbestimmung, ist die Intensität der Magnetisierung
der Seesedimente (Abb. 15). Sie hängt von zwei Faktoren
ab:
(i) von der Konzentration der magnetischen Partikel im Sediment.
Diese ist von den Gesteinstypen im Einzugsgebiet,
Verwitterungsprozessen, Transport- und damit verbundenen
Fraktionierungsprozessen sowie den Redox-Verhältnissen
im Ablagerungsmilieu, die über Erhalt oder Auflösung der
magnetischen Partikel entscheiden, abhängig.
(ii) von der Stärke des Erdmagnetfeldes zur Zeit der Ablagerung.
Die magnetischen Partikel richten sich relativ
schnell in der Wassersäule parallel zum aktuellen Magnetfeld
aus und werden während der Ablagerung entsprechend
von der umgebenden Sedimentmatrix fixiert. Der
Ausrichtungsgrad ist dabei von der Größe der Partikel,
d. h. vom Verhältnis magnetischer Moment zur Masse des
Partikels, sowie von der Stärke des Magnetfeldes abhängig.
Somit können im Sediment nicht nur die Lage und
Richtungsänderungen des Erdmagnetfeldes aufgezeichnet
werden, sondern auch seine Intensitätsschwankungen.
Zur Kalibrierung werden meist nur die normierten relativen
Änderungen ausgewertet. Zu einer solchen relativen
Paläointensitätsbestimmung wird die Intensität der natürlichen
Magnetisierung mit der Intensität einer später
künstlich aufgeprägten Magnetisierung normiert. Da zur
Magnetisierung ein Magnetfeld konstanter Richtung und
Stärke verwendet wird, ist die damit produzierte Magnetisierung
nur noch von der Konzentration der magnetischen
Partikel abhängig. Das Intensitäts-Verhältnis von
natürlicher zu künstlicher Magnetisierung spiegelt daher
die relativen Änderungen des Erdmagnetfeldes zur Zeit
der Sedimentation wider. Dieses gilt jedoch nur, wenn die
magnetischen Komponenten nicht bei und/oder nach der
Ablagerung durch chemische Prozesse verändert oder gar
weggelöst wurden. Im Rahmen von Paläointensitätsbestimmungen
werden daher meist umfangreiche Begleitmessungen
durchgeführt, um derartige Fälle auszuschließen.
Paläointensitätsbestimmungen werden seit etwa 10 bis
15 Jahren systematisch durchgeführt.
Mit Hilfe der Radiokarbonmethode (AMS 14 C) oder anderen
Techniken (z. B. Thermo-Lumineszenz oder Optisch-
Stimulierte-Lumineszenz) datierte Datenreihen zeigen
häufig weltweit korrelierbare, vergleichbare Amplituden-
variationen der Paläointensität, mit Perioden in der Größenordung
von tausend bis zehntausend Jahren. Sie können
somit zur Datierung von neu gewonnenen Bohrkernen,
wie im Falle des Baikalsees herangezogen werden.
Ausgeprägte Minima der Paläointensität sind zudem mit
auffälligen Richtungsanomalien des Erdmagnetfeldes
verbunden, die sich im Idealfall meist als kurzfristige, nur
einige wenige tausend Jahre währende Umpolungen des
Erdmagnetfeldes dokumentieren. Solche Ereignisse treten
etwa alle 20.000 bis 50.000 Jahre auf. Sofern diese mit
niedrigen Feldintensitäten verbundenen Richtungsänderungen
im Sediment aufgezeichnet worden sind, können
sie als weitere eindeutige Zeitmarkierung zur Datierung
herangezogen werden. Für die Baikal-Chronologie liegt
die Auflösung mittels charakteristscher Zeitmarken zwischen
2000 und 4000 Jahren.
Welche Klimabedingungen herrschten während der letzten
beiden Interglaziale (Warmzeiten) in Zentralsibirien?
In der Folge soll anhand von zwei Beispielen die Bedeutung
der Temperatur- und der Feuchtigkeitsänderungen im
regionalen klimatischen Umfeld erläutert werden.
Einen tiefen Einblick in das Klimageschehen während historischer
Zeit in Zentralsibirien erhielten wir durch die
gezielte Untersuchung der wechselnden Diatomeenvergesellschaftungen
(Mackay et al., 2005). Für diese Untersuchung
wurde ein mit Pb 210 und AMS- 14 C datierter Sedimentkurzkern
aus dem Südbecken des Baikalsees verwendet.
Zuerst wurden die Häufigkeiten der Diatomeenarten
entsprechend ihrer Empfindlichkeit auf Lösungsvorgänge
korrigiert. Nachdem die Diatomeenarten mittels
einer Clusteranalyse gruppiert wurden, kristallisierten
sich dabei drei Zeitzonen mit typischen Vergesellschaftungen
heraus, nämlich aus den Zeiträumen 880 bis 1180
Anno Domini (AD) (I), 1180 bis 1840 AD (II), und 1840
bis 1994 AD (III). Das erste Zeitintervall, Zone I, entspricht
der mittelalterlichen Warmzeit, gefolgt von der
Kleinen Eiszeit, Zone II, und dem jüngsten Erwärmungstrend,
Zone III (Abb. 16).
Die Schlüsselarten, die ökologische Bedingungen, wie
unterschiedliche Schneebedeckung der Eisdecke im Winter,
oder sommerliche Schichtung der Wasserkolonne
anzeigen, sind uns aus rezenten Studien bekannt (Abb. 16).
Synedra acus, die häufigste Art in Zone I, ist eine weit verbreitete
Form, die, im Gegensatz zu den endemischen Diatomeenarten,
besonders gut bei hohem Lichtangebot
gedeiht. Dies konnte bei Laborversuchen getestet und
bestätigt werden. Worauf kann also ein bevorzugtes Auftreten
der Diatomee Synedra acus hindeuten? Ein verstärktes
günstiges Lichtangebot konnte vorliegen, wenn
die Wolkenbedeckung im Frühjahr/ Sommer geringer als
z. B. heute und damit die Sonneneinstrahlung beträchtlich
erhöht war. Meteorologisch müsste folgender Kontext erstellt
werden: Aus Studien in Westmonsun-beeinflussten
Gebieten (Indien) ist bekannt, dass in Zeitzone I das Sommertief
über dem Tibetischen Plateau stärker ausgeprägt
war als heute. Das wirkte sich auf die Trajektorien der mit
Feuchtigkeit beladenen Westwinde aus, die sich in der
Zweijahresbericht 2004/2005 GeoForschungsZentrum Potsdam
91