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Modelling the transfer of long-term temperature changes in the atmosphere to the vadose zone of karst regions: from glacial cycles to the ongoing global warming

Projektbeschreibung

Modellierung des Verlaufs von Höhlentemperaturen während eines langfristigen Klimawandels

Karstlandschaften bedecken etwa 20 % der Erdoberfläche, und die meisten Höhlen befinden sich in diesen Regionen. Experimentelle Studien in Karstgebieten haben gezeigt, dass Wärmeleitungsmodelle die Höhlentemperaturen der vergangenen Jahrzehnte emulieren können. Das EU-finanzierte Projekt MOTKA wird Simulationen der Höhlentemperaturen während langfristiger Klimaänderungen mit Wärmeleitungsmodellen durchführen und die Auswirkungen auf paläoklimatische d18O-Aufzeichnungen aus Speläothemen untersuchen. Bei diesem neuartigen Ansatz werden paläoklimatische Aufzeichnungen der Ozeane mit Kenntnissen der Höhlenumgebungen kombiniert, um die Temperaturverläufe einstiger Höhlen nachzubilden. Die über das Forschungsstipendium verfügende Person wird erstmalig thermische Modelle im Hinblick auf langfristige Klimaveränderungen nutzen, einschließlich glazialer Zyklen, Jahrtausendschwankungen, der fortschreitenden globalen Erwärmung und ihrer Projektion in die Zukunft. Durch die Nutzung von Simulationen wird der komplexen Dynamik in unterirdischen Umgebungen eine zeitliche Dimension hinzugefügt.

Ziel

Karst covers approximately 20% of land on Earth, and most caves are in these regions. Temperature records of most caves in the vadose zone (above the phreatic level) have a limited variability through the year and its value is close to the mean annual temperature of the atmosphere above the cave. This thermal coupling is the result of the atmospheric thermal signal being transferred underground by conduction and its anomalies being attenuated and delayed with depth. However, during persistent climate changes, cave and external atmosphere temperatures are temporarily decoupled. The change in cave temperatures (and in the full vadose zone) has major implications for numerous disciplines: ecology of underground environments, conservation of cave art, endurance/formation of ice in alpine caves or in permafrost regions, geochemistry of groundwater and paleoclimate records of speleothems, and also climate change because of the radiation of ground heat to the atmosphere. Experimental studies in karst regions already confirmed that thermal conduction models reproduce the cave temperature of past decades. So, the MOTKA proposal aims to simulate the temperature of caves during long-term climate changes using thermal conduction models, as well as to study the consequences of those changes in one particular discipline: paleoclimate d18O records from speleothems. Our integrated view of ocean paleoclimate records and cave environments is pioneer and enables to simulate past cave temperature records. The MOTKA proposal will apply for the first time thermal models to long-term climate changes, including glacial cycles, millennial oscillations, the ongoing global warming and its projection into the future. The simulations of this research will add a temporal dimension to the complex dynamics in underground environments. As an applied example, MOTKA proposal will explore the impact of thermal decoupling in the paleoclimate interpretation of speleothem d18O records.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

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Koordinator

UNIVERSIDAD DE SALAMANCA
Netto-EU-Beitrag
€ 160 932,48
Adresse
CALLE PATIO DE ESCUELAS 1
37008 Salamanca
Spanien

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Region
Centro (ES) Castilla y León Salamanca
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
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Gesamtkosten
€ 160 932,48