ALBERT

Description / Table of Contents: Der exklusive Fotoband zur Jahrhundertexpedition in die Arktis. Im September 2019 legte die Polarstern in Richtung Arktis ab - an Bord das internationale MOSAiC-Forscherteam, das die Auswirkungen des Klimawandels auf das ewige Eis erkundet. Chronologisch aufgebaut dokumentiert der bildgewaltige Band in bisher ungesehenen Fotografien von Esther Horvath Leben und Arbeiten während der einjährigen Reise unter den extremen Bedingungen am Nordpol. Begleitet von kenntnisreichen Essays und Textbeiträgen von Experten, Wissenschaftlern und Expeditionsteilnehmern ist der Band ein eindrucksvolles Zeugnis der wohl größten klimatischen Herausforderung unserer Zeit und bietet Einblicke in dieses einmalige Forschungsprojekt sowie die spektakuläre, schützenswerte Polarlandschaft.

Description / Table of Contents: Noch nie haben Forschende das Meereis der Arktis so umfassend untersuchen können, wie auf der internationalen MOSAiC-Expedition des Forschungseisbrechers Polarstern. Ein Jahr lang ist das Schiff mit dem Eis durch die zentrale Arktis getrieben; ein Jahr lang haben die Männer und Frauen das Eis mithilfe modernster Technik unter die Lupe genommen. Welche Herausforderungen es dabei zu meistern galt und was sie herausgefunden haben im polaren Hotspot des Klimawandels, erzählen sie in zehn DriftStories, die dieser Band vereint. Faszinierende Arktisforschung zum Anfassen – präsentiert von meereisportal.de.

Description / Table of Contents: Anthropogenic climate change constitutes one of the main global crises in the 21st century. It manifests itself distinctly in global warming and its effects. Forests play an essential role in mitigating the effects of climate change, improving our knowledge of the distribution and changes of terrestrial carbon stocks is vital to mitigate its consequences. Therefore, remote sensing is recommended as one of the tools to ensure systematic and operational forest monitoring. Forests in the Russian Federation are of particular importance as it is the most forested country in the world and at the same time, it is the country with the highest uncertainty when calculating global carbon stocks. Remote sensing is recommended as one of the tools to ensure systematic and operational forest monitoring. It can acquire data over large areas with a high repetition rate and at a relatively low cost. In particular, microwave sensors are recommended as they can provide weather and sun independent, systematic observations with high temporal frequency. The main goal of this cumulative dissertation was to develop methods using new algorithms for estimating parameters for boreal forests from remote sensing data acquired with Synthetic Aperture Radar (SAR). Using the SAR data acquired by the sensor with the longest wavelength available at the moment of writing this dissertation in space, the L-band, methods for estimating the above-ground forest biomass were developed. For this purpose, algorithms for machine learning (ML) were applied and validated. These methods were chosen because they are recommended for large data sets and an incomplete theoretical understanding of processes, e.g., the interaction between the forest and the radar signal, and are relatively new in forest monitoring studies. In addition, efforts have been made to establish improved mapping of large-scale forest cover change

Description / Table of Contents: Die Hochgebirge haben eine große Bedeutung für das globale Klima, die Wasserversorgung und die Biosphäre. So ist die besonders starke Ausprägung des Amazonas-Regenwalds den Anden zu verdanken. Sie verhindern den Durchzug der aus dem Atlantik mit viel Luftfeuchtigkeit kommenden Wolken. Dadurch erhält das Amazonas-Gebiet im Jahresdurchschnitt über 2.000 mm Regen, was die Grundlage für die intensive Bewaldung ist. Obwohl die Gebirge global nur ca. 12% der Landfläche bedecken, beherbergen Hochgebirge rund die Hälfte aller Säugetierarten und 74% aller endemischen Vogelarten (ohne Inselarten). 21 der 34 globalen Biodiversitätshotspots befinden sich in Hochgebirgen. In den Gebirgen entstehen aufgrund von höheren Niederschlägen wichtige Wasserressourcen auch für die angrenzenden Tiefländer. Trotz der für den Menschen oft erschwerten Zugänglichkeit sind Hochgebirge und Hoch-Plateaus, besonders in tropischen Regionen, Orte dichter Besiedlung und sogar von Hochkulturen. Die Folgen des Klimawandels sind in den Hochgebirgen besonders deutlich. So war die Erwärmung in den vergangenen Jahrzehnten dort höher als in den Flachländern. Die Gletscher schrumpfen in fast allen Gebirgen, insbesondere in den letzten Jahrzehnten. Auf den jetzt eisfreien Flächen siedeln sich schon nach wenigen Jahren neue Pflanzengemeinschaften an. In den Alpen hat das Eisvolumen seit 1850 schon um mehr als zwei Drittel abgenommen. Das entspricht allein seit 1997 einem Süßwasserverlust von etwa dem 14fachen Volumen des Bodensees. Insgesamt sind die Klimaänderungen in den Gebirgsregionen gravierender als im Flachland. Mit der Zunahme der Starkregen und dem Rückgang des Permafrosts nimmt die Gefahr von Erdrutschen zu, und manche Gletscher wurden instabil. Im Mittel haben sich die Temperaturen im Gebirgspermafrost in einem Jahrzehnt von 2007 bis 2016 um etwa 0,2°C erhöht. Die Schneedeckendauer nahm in den letzten Jahrzehnten kontinuierlich ab; die Herausforderungen für den Wintertourismus werden zusehends größer.

Description / Table of Contents: Der zentralasiatische Naturraum, wie er sich uns heute präsentiert, ist das Ergebnis eines Zusammenwirkens vieler verschiedener Faktoren über Jahrmillionen hinweg. Im aktuellen Kontext des Klimawandels zeigt sich jedoch, wie stark sich Stoffflüsse auch kurzfristig ändern und dabei das Gesicht der Landschaft verwandeln können. Die Gobi-Wüste in der Inneren Mongolei (China), als Teil der gleichnamigen Trockenregionen Nordwestchinas, ist aufgrund der Ausgestaltung ihrer landschaftsprägenden Elemente sowie ihrer Landschaftsdynamik, im Zusammenhang mit der Lage zum Tibet-Plateau, in den Fokus der klimageschichtlichen Grundlagenforschung gerückt. Als großes Langzeitarchiv unterschiedlichster fluvialer, lakustriner und äolischer Sedimente stellt sie eine bedeutende Lokalität zur Rekonstruktion von lokalen und regionalen Stoffflüssen dar.. Andererseits ist die Gobi-Wüste zugleich auch eine bedeutende Quelle für den überregionalen Staubtransport, da sie aufgrund der klimatischen Bedingungen insbesondere der Erosion durch Ausblasung preisgegeben wird. Vor diesem Hintergrund erfolgten zwischen 2011 und 2014, im Rahmen des BMBF-Verbundprogramms WTZ Zentralasien – Monsundynamik & Geoökosysteme (Förderkennzeichen 03G0814), mehrere deutsch-chinesische Expeditionen in das Ejina-Becken (Innere Mongolei) und das Qilian Shan-Vorland. Im Zuge dieser Expeditionen wurden für eine Bestimmung potenzieller Sedimentquellen erstmals zahlreiche Oberflächenproben aus dem gesamten Einzugsgebiet des Heihe (schwarzer Fluss) gesammelt. Zudem wurden mit zwei Bohrungen im inneren des Ejina-Beckens, ergänzende Sedimentbohrkerne zum bestehenden Bohrkern D100 (siehe Wünnemann (2005)) abgeteuft, um weit reichende, ergänzende Informationen zur Landschaftsgeschichte und zum überregionalen Sedimenttransfer zu erhalten. Gegenstand und Ziel der vorliegenden Doktorarbeit ist die sedimentologisch-mineralogische Charakterisierung des Untersuchungsgebietes in Bezug auf potenzielle Sedimentquellen und Stoffflüsse des Ejina-Beckens sowie die Rekonstruktion der Ablagerungsgeschichte eines dort erbohrten, 19m langen Sedimentbohrkerns (GN100). Schwerpunkt ist hierbei die Klärung der Sedimentherkunft innerhalb des Bohrkerns sowie die Ausweisung von Herkunftssignalen und möglichen Sedimentquellen bzw. Sedimenttransportpfaden. Die methodische Herangehensweise basiert auf einem Multi-Proxy-Ansatz zur Charakterisierung der klastischen Sedimentfazies anhand von Geländebeobachtungen, lithologisch-granulometrischen und mineralogisch-geochemischen Analysen sowie statistischen Verfahren. Für die mineralogischen Untersuchungen der Sedimente wurde eine neue, rasterelektronenmikroskopische Methode zur automatisierten Partikelanalyse genutzt und den traditionellen Methoden gegenübergestellt. Die synoptische Betrachtung der granulometrischen, geochemischen und mineralogischen Befunde der Oberflächensedimente ergibt für das Untersuchungsgebiet ein logisches Kaskadenmodell mit immer wiederkehrenden Prozessbereichen und ähnlichen Prozesssignalen. Die umfangreichen granulometrischen Analysen deuten dabei auf abnehmende Korngrößen mit zunehmender Entfernung vom Qilian Shan hin und ermöglichen die Identifizierung von vier texturellen Signalen: den fluvialen Sanden, den Dünensanden, den Stillwassersedimenten und Stäuben. Diese Ergebnisse können als Interpretationsgrundlage für die Korngrößenanalysen des Bohrkerns genutzt werden. Somit ist es möglich, die Ablagerungsgeschichte der Bohrkernsedimente zu rekonstruieren und in Verbindung mit eigenen und literaturbasierten Datierungen in einen Gesamtkontext einzuhängen. Für das Untersuchungsgebiet werden somit vier Ablagerungsphasen ausgewiesen, die bis in die Zeit des letzten glazialen Maximums (LGM) zurückreichen. Während dieser Ablagerungsphasen kam es im Zuge unterschiedlicher Aktivitäts- und Stabilitätsphasen zu einer kontinuierlichen Progradation und Überprägung des Schwemmfächers. Eine besonders aktive Phase kann zwischen 8 ka und 4 ka BP festgestellt werden, während der es aufgrund zunehmender fluvialer Aktivitäten zu einer deutlich verstärkten Schwemmfächerdynamik gekommen zu sein scheint. In den Abschnitten davor und danach waren es vor allem äolische Prozesse, die zu einer Überprägung des Schwemmfächers geführt haben. Hinsichtlich der mineralogischen Herkunftssignale gibt es eine große Variabilität. Dies spiegelt die enorme Heterogenität der Geologie des Untersuchungsgebietes wider, wodurch die räumlichen Signale nicht sehr stark ausgeprägt sind. Dennoch, können für das Einzugsgebiet drei größere Bereiche deklariert werden, die als Herkunftsgebiet in Frage kommen. Das östliche Qilian Shan Vorland zeichnet sich dabei durch deutlich höhere Chloritgehalte als primäre Quelle für die Sedimente im Ejina-Becken aus. Sie unterscheiden sich insbesondere durch stark divergierende Chloritgehalte in der Tonmineral- und Gesamtmineralfraktion, was das östliche Qilian Shan Vorland als primäre Quelle für die Sedimente im Ejina-Becken auszeichnet. Dies steht in Zusammenhang mit den Grünschiefern, Ophioliten und Serpentiniten in diesem Bereich. Geochemisch deutet vor allem das Cr/Rb-Verhältnis eine große Variabilität innerhalb des Einzugsgebietes an. Auch hier ist es das östliche Vorland, welches aufgrund seines hohen Anteils an mafischen Gesteinen reich an Chromiten und Spinellen ist und sich somit vom restlichen Untersuchungsgebiet abhebt. Die zeitliche aber auch die generelle Variabilität der Sedimentherkunft lässt sich in den Bohrkernsedimenten nicht so deutlich nachzeichnen. Die mineralogisch-sedimentologischen Eigenschaften der erbohrten klastischen Sedimente zeugen zwar von zwischenzeitlichen Änderungen bei der Sedimentherkunft, diese sind jedoch nicht so deutlich ausgeprägt, wie es die Quellsignale in den Oberflächensedimenten vermuten lassen. Ein Grund dafür scheint die starke Vermischung unterschiedlichster Sedimente während des Transportes zu sein. Die Kombination der Korngrößenergebnisse mit den Befunden der Gesamt- und Schwermineralogie deuten darauf hin, dass es zwischenzeitlich eine Phase mit überwiegend äolischen Prozessen gegeben hat, die mit einem Sedimenteintrag aus dem westlichen Bei Shan in Verbindung stehen. Neben der Zunahme ultrastabiler Schwerminerale wie Zirkon und Granat und der Abnahme opaker Schwerminerale, weisen vor allem die heutigen Verhältnisse darauf hin. Der Vergleich der traditionellen Schwermineralanalyse mit der Computer-Controlled-Scanning-Electron-Microscopy (kurz: CCSEM), die eine automatisierte Partikelauswertung der Proben ermöglicht, zeigt den deutlichen Vorteil der modernen Analysemethode. Neben einem zeitlichen Vorteil, den man durch die automatisierte Abarbeitung der vorbereiteten Proben erlangen kann, steht vor allem die deutlich größere statistische Signifikanz des Ergebnisses im Vordergrund. Zudem können mit dieser Methode auch chemische Varietäten einiger Schwerminerale bestimmt werden, die eine noch feinere Klassifizierung und sicherere Aussagen zu einer möglichen Sedimentherkunft ermöglichen. Damit ergeben sich außerdem verbesserte Aussagen zu Zusammensetzungen und Entstehungsprozessen der abgelagerten Sedimente. Die Studie verdeutlicht, dass die Sedimentherkunft innerhalb des Untersuchungsgebietes sowie die ablaufenden Prozesse zum Teil stark von lokalen Gegebenheiten abhängen. Die Heterogenität der Geologie und die Größe des Einzugsgebietes sowie die daraus resultierende Komplexität der Sedimentgenese, machen exakte Zuordnungen zu klar definierten Sedimentquellen sehr schwer. Dennoch zeigen die Ergebnisse, dass die Sedimentzufuhr in das Ejina-Becken in erster Linie durch fluviale klastische Sedimente des Heihe aus dem Qilian Shan erfolgt sein muss. Die Untersuchungsergebnisse zeigen jedoch ebenso die Notwendigkeit einer ergänzenden Bearbeitung angrenzender Untersuchungsgebiete, wie beispielsweise den Gobi-Altai im Norden oder den Beishan im Westen, sowie die Verdichtung der Oberflächenbeprobung zur feineren Auflösung von lokalen Sedimentquellen.

Description / Table of Contents: Die MOSAiC-Expedition verschiebt die Grenzen des Machbaren und markiert einen historischen Meilenstein der Polarforschung. In den Fußstapfen von Fridtjof Nansens bahnrechender Pionierleistung in den Jahren 1893 bis 1896 mit seinem hölzernen Segelschiff »Fram« bringt sie erstmals einen modernen Forschungseisbrecher im Winter in die direkte Umgebung des Nordpols. 20 Nationen haben sich zusammengetan, um die Geheimnisse des dramatischen Klimawandels der Arktis zu entschlüsseln. Untertützt wird das Flaggschiff der Expedition, der deutsche Forschungseisbrecher »Polarstern«, von sechs weiteren Schiffen und Eisbrechern, Flugzeugen und Helikoptern. Insgesamt fünfhundert Menschen nehmen an den verschiedenen Phasen der Expedition teil. Markus Rex, Kopf des Vorhabens und Expeditionsleiter, berichtet anschaulich vom oft genug dramatischen Verlauf dieser Expedition, aber auch von überwältigend faszinierenden Eindrücken aus der Arktis während der langen winterlichen Polarnacht und während des sommerlichen Polartags. Und er beschreibt die unvorstellbaren Herausforderungen, denen sich die Expeditionsteilnehmer eingefroren im polaren Eis gestellt haben - immer geleitet von dem Ziel, Licht in die Prozesse des globalen Klimawandels zu bringen, der nirgends so auseprägt ist wie in der Arktis.