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SolClim II: Solare Einflüsse auf das Klima des letzten und vorletzten Glazials

Laufzeit:
15.02.2020 - 14.02.2023
Projektleitung:
Prof. Dr. Helge Arz
Finanzierung:
DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft
Forschungsschwerpunkt:
Beteiligung:

Die Sonne ist der Hauptenergielieferant für das Klimasystem der Erde. Ihre Einstrahlung variiert um 1 W m-2 während des ~11-jährigen ‚Schwabezyklus‘. Trotz dieser energetisch geringen Schwankung weisen instrumentelle Observationen, Paläoklimarekonstruktionen und Resultate aus Klimamodellen auf Sonne-Klimazusammenhänge auf Zeitskalen von Jahren bis Jahrtausende hin. Diese Einflüsse werden durch komplexe Interaktionen mit verschiedenen Klimaforcings und Hintergrundklimata modifiziert. Trotz der vorhandenen Informationen ist ein umfassendes Verständnis der möglichen Sonne-Klima Zusammenhänge limitiert. Der Hauptgrund dafür ist der fast ausschließliche Fokus auf das klimatologisch vergleichsweise stabile Holozän.

Kosmogene Radionuklide wie 10Be und 14C werden in der oberen Atmosphäre durch galaktische kosmische Strahlung produziert. Die Produktionssrate dieser Isotope hängt von der variierenden Abschirmung der galaktischen kosmischen Strahlung durch das Sonnen- und Erdmagnetfeld ab. Abgelagert in natürlichen Umweltarchiven bieten 10Be und 14C daher Proxyzeitreihen von beidem, der Sonnenaktivität und Stärke des Erdmagnetfelds.

Während der letzten Dekaden wurden kosmogene Radionuklidzeitreihen routinemäßig an Baumringen und Eiskernen gemessen. Allerdings tragen diese Archive kein eigenes paleomagnetisches Signal, was zu Unsicherheiten bei Sonnenaktivitätsrekonstruktionen führt. Zudem sind gut datierte 14C Produktionszeitreihen aus Bäumen limitiert auf die letzten 14000 Jahre und 10Be Serien aus Eiskernen verlieren durch lateralen Eisfluss zeitliche Auflösung in älteren Zeiträumen. Sedimentkerne hingegen ermöglichen die Messung von parallelen 10Be und Paleointensitätserien weit in die Vergangenheit, ohne Verlust der zeitlichen Auflösung.

In diesem Projekt beabsichtigen wir die Erstellung neuartiger Proxyzeitreihen der solaren Aktivität durch gepaarte 10Be und Paläointensitätsmessungen an Sedimenten des Schwarzen Meers mit 40-jähriger Auflösung für Teile des letzten und vorletzten Glazials. Damit produzieren wir die ersten 10Be Zeitreihen aus marinen Sedimenten mit einer zeitlichen Auflösung die die Rekonstruktion multi-dekadischer Schwankungen der solaren Variabilität ermöglichen. Ein Ansatz basierend auf parallelen Paläointensitäts-, 9Be-, und Umweltproxyserien vom selben Archiv, sowie Vergleiche mit vorhandenen kosmogenen Radionuklidzeitreihen, wird es uns ermöglichen solare von geomagnetischen und umweltbedingten Einflüssen auf unsere 10Be Zeitreihen zu differenzieren und das Sonnenvariabilitätssignal zu isolieren.

Finales Ziel des Projekts ist die Untersuchung solarer Einflüsse auf das Klima während drei spezifischer Klimaphasen - dem Letzten Glazialen Maximum (22-28 ka BP), einer Periode starker Dansgaard-Oeschger Variabilität (40-55 ka BP) und Termination II (128-134 ka BP) - auf Basis systematischer Vergleiche unserer neuartigen Sonnenvariabilitätsrekonstruktionen mit Paläoklimazeitreihen von Sedimenten des Schwarzen Meer selbst und weltweit. Die Resultate werden unser Wissen über mögliche Sonne-Klima Zusammenhänge und, somit, die Rolle der Sonne im anthropogenen Klimawandel des 21. Jahrhunderts verbessern.