ALBERT

Description: Mittels kontinuierlicher und hochauflösender μXRF-Geochemieanalysen wird die Variabilität äolischer Sedimente der letzten 60.000 Jahre rekonstruiert. Dazu werden zwei Sedimentbohrkerne jeweils aus einem Maarsee und einem Trockenenmaar (Eifel, Deutschland) untersucht. Beide Kerne umfassen das letzte Glazial, einschließlich des MIS-3, des LGM und MIS-2, Transition I als auch das Holozän. Die energiedispersive RFA-Messungen der Eagle III μXRF wird direkt an Harz imprägnierten Proben angewendet. Diese sogenannten Tränklinge bilden die Grundlage für die Herstellung von petrographischen Dünnschliffen und somit können die Messergebnisse direkt mit einer Mikrofaziesanalyse verglichen werden. Anhand eines Sedimentkerns wird gezeigt, dass eine Quantifizierung der μXRF-Ergebnisse mittels der undamentalparametermethode geeignete ist. Eine Überprüfung der Ergebnisse findet dabei mit wellenlängen-dispersiven RFA-Messungen an diskreten Proben statt. Die Ergebnisse zeigen, dass sich jedes einzelne Maar in der lithologischen Zusammensetzung und damit auch geochemisch unterscheidet. Deshalb wird auf die grundlegenden Prozesse der Elementdeposition in die Seen eingegangen, die mit der Ablagerung von Sedimenten, der Variabilität der chemischen Verwitterung oder der Wasserzirkulation in Zusammenhang stehen. Mittels Hauptkomponentenanalysen standardisierter Variablen ist darüber hinaus die objektive Ableitung eines äolischen Sedimentsignals möglich. Es wird gezeigt, dass dieser Ansatz verlässliche Ergebnisse für alle untersuchten Zeitabschnitte liefert, solange für die Interpretation weitere Kenntnisse über die Lithologie und Paläoökologie zur Verfügung stehen. Das auffälligste Element zur Charakterisierung von Staub ist in beiden untersuchten Kernen Kalzium. Die höchsten Werte (〉5 Gew.-%) werden während vollglazialer Bedingungen erreicht. Kalzium hat einen wesentlichen Einfluss auf den Staubfaktor der Hauptkomponentenanalyse. Eine zusätzliche Kombination der Kalziumgehalte mit dem Staubfaktor der Hauptkomponentenanalyse sowie Grauwertmessungen verbessert den Nachweis äolischen Staubs in laminierten Seesedimenten zusätzlich. In beiden Kernen konnten Sedimente mit erhöhten Staubkonzentrationen geochemisch nachgewiesen werden: Während des MIS-3 sind das vor allem das größte Heinrich-Ereignis H4 sowie der Anstieg des atmosphärischen Staubgehalts während der Wiedervereisung der Inlandsgletscher. Weiterhin ist das gesamte MIS-2 einschließlich LGM und der Jüngeren Dryas von starker Staubdeposition charakterisiert. Eine erhöhte Staubkonzentration ist ebenfalls ab dem Subboreal nachgewiesen und wird als anthropogene Aktivität gedeutet.

Description: Optisch stimulierte Lumineszenz (OSL) und infrarot stimulierte Lumineszenz (IRSL) wurden an sieben Feinkorn Proben von Kern JW3 aus dem Trockenmaar Jungfernweiher gemessen. Zwei verschiedene post-IR IRSL Messprotokolle (blaue Detektion) wurden an den polymineralischen Feinkörnern (4–11 μm) angewandt. Diese Protokolle beinhalten eine Stimulation mit IR bei 50°C für bis zu 200 s vor einer weiteren IR Stimulation bei erhöhten Temperaturen bei 225°C für 100 s oder 290°C für 200 s. Die OSL von Quarz sättigt bei Dosen von 260–300 Gy und die De-Werte, die mit IRSL bei 50°C (IR50) erhalten werden, nehmen mit der Tiefe nicht zu. Dies weist darauf hin, dass auch dieses Signal bei ~500 Gy in Sättigung geht. De-Werte des post-IR IRSL Signals bei 225°C (pIRIR225) und 290°C (pIRIR290) nehmen jedoch mit der Tiefe von ~800 Gy bis ~1400 Gy zu, und zeigen ein korrigiertes Minimalalter von ~200 ka für die jüngsten Sedimente an. Die durchschnittlichen im Labor gemessene Fadingraten liegen für IR50 bei 4.09 ± 0.02%/decade und für pIRIR225 bei 2.55 ± 0.14%/decade. Für Probe JWS1 wurde für pIRIR290 ein g-value von 0.52 ± 1.12%/decade gemessen. Sowohl fading korrigierte pIRIR225 als auch unkorrigierte pIRIR290 De-Werte der jüngsten Probe (~16 m unterhalb der heutigen Erdoberfläche) weisen auf ein Alter von ~250 ka für die oberste Probe hin. Für die ältesten Proben, die in ~94 m unterhalb der heutigen Erdoberfläche genommen wurden, wurden Alter von bis zu ~400 ka gemessen.

Description: The Late Glacial to Early Holocene transition phase and particularly the Younger Dryas period, i.e. the major last cold spell in Central Europe during the Late Glacial, are considered crucial for understanding rapid natural climate change in the past. The sediments from Maar lakes in the Eifel, Germany, have turned out to be valuable archives for recording such paleoenvironmental changes. For this study, we investigated a Late Glacial to Early Holocene sediment core that was retrieved from Lake Gemündener Maar in the Western Eifel, Germany. We analysed the hydrogen (δ2H) and oxygen (δ18O) stable isotope composition of leaf wax-derived lipid biomarkers (n-alkanes C27 and C29) and hemicellulose-derived sugar biomarkers (arabinose), respectively. Both δ2H and δ18O are suggested to reflect mainly leaf water of vegetation growing in the catchment of the Gemündener Maar. This enables the coupling of the results via a δ2H-δ18O biomarker paleohygrometer approach and allows calculating past relative air humidity values, which is the major advantage of the applied approach. Fundamental was the finding that the isotopic enrichment of leaf water due to evapotranspiration depends mainly on relative humidity. We hence use the coupled δ2H-δ18O biomarker approach to reconstruct the deuterium-excess of leaf water and in turn relative air humidity values corresponding to the vegetation period and daytime (RHdv). Most importantly, the results of the coupled δ2H-δ18O biomarker paleohygrometer approach (i) support a two-phasing of the Younger Dryas, i.e. a relative wet phase (on Allerød level) followed by a drier Younger Dryas ending, (ii) do not corroborate overall drier climatic conditions characterising the Younger Dryas or a two-phasing with regard to a first dry and cold Younger Dryas phase followed by a warmer period along with increasing precipitation amounts, and (iii) suggest that the amplitude of RHdv changes during the Early Holocene was more pronounced compared to the Younger Dryas. One possible driver for the unexpected Lake Gemündener Maar RHdv variations could be the solar activity.

Description: Causes of the Late Glacial to Early Holocene transition phase and particularly the Younger Dryas period, i.e. the major last cold spell in central Europe during the Late Glacial, are considered to be keys for understanding rapid natural climate change in the past. The sediments from maar lakes in the Eifel, Germany, have turned out to be valuable archives for recording such paleoenvironmental changes. For this study, we investigated a Late Glacial to Early Holocene sediment core that was retrieved from the Gemündener Maar in the Western Eifel, Germany. We analysed the hydrogen (δ2H) and oxygen (δ18O) stable isotope composition of leaf-wax-derived lipid biomarkers (n-alkanes C27 and C29) and a hemicellulose-derived sugar biomarker (arabinose), respectively. Both δ2Hn-alkane and δ18Osugar are suggested to reflect mainly leaf water of vegetation growing in the catchment of the Gemündener Maar. Leaf water reflects δ2H and δ18O of precipitation (primarily temperature-dependent) modified by evapotranspirative enrichment of leaf water due to transpiration. Based on the notion that the evapotranspirative enrichment depends primarily on relative humidity (RH), we apply a previously introduced “coupled δ2Hn-alkane–δ18Osugar paleohygrometer approach” to reconstruct the deuterium excess of leaf water and in turn Late Glacial–Early Holocene RH changes from our Gemündener Maar record. Our results do not provide evidence for overall markedly dry climatic conditions having prevailed during the Younger Dryas. Rather, a two-phasing of the Younger Dryas is supported, with moderate wet conditions at the Allerød level during the first half and drier conditions during the second half of the Younger Dryas. Moreover, our results suggest that the amplitude of RH changes during the Early Holocene was more pronounced than during the Younger Dryas. This included the occurrence of a “Preboreal Humid Phase”. One possible explanation for this unexpected finding could be that solar activity is a hitherto underestimated driver of central European RH changes in the past.

Description: A compilation of the published literature on dust content in terrestrial and marine sediment cores was synchronized with pollen data and speleothem growth phases on the Greenland Ice Core Chronology 2005 (GICC05) time axis. Aridity patterns for eight key areas of the global climate system have been reconstructed for the last 60 000 years. These records have different time resolutions and different dating methods, i.e. different types of stratigraphy. Nevertheless, all regions analysed in this study show humid conditions during early Marine Isotope Stage 3 (MIS3) and the early Holocene or deglaciation, but not always at the same time. Such discrepancies have been interpreted as regional effects, although stratigraphic uncertainties may affect some of the proposed interpretations. In comparison, most of the MIS2 interval becomes arid in all of the Northern Hemisphere records, but the peak arid conditions of the Last Glacial Maximum (LGM) and Heinrich event 1 differ in duration and intensity among regions. In addition, we also compare the aridity synthesis with modelling results using a global climate model (GCM). Indeed, geological archives and GCMs show agreement on the aridity pattern for the Holocene or deglaciation, for the LGM and for late MIS3.