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Accumulation rates and predominant atmospheric sources of natural and anthropogenic trace elements on the Falkland Islands

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Historische Daten zu Staub sollen die Genauigkeit von Klimamodellen verbessern

Eine aktuelle Studie über Staubablagerungen im westlichen südatlantischen Ozean (wSAO) wird zu neuen Atmosphären- und Klimamodellen für die Region beitragen.

Klimawandel und Umwelt

Das EU-finanzierte Projekt SOUTHERNCHANCE hat das wissenschaftliche Verständnis des atmosphärischen Zyklus von Staub und Spurenelementen im westlichen südatlantischen Ozean vertieft. Das Projekt wurde in Zusammenarbeit mit dem Imperial College, der Universität Nottingham, dem Natural History Museum of London sowie dem South Atlantic Research Institute durchgeführt und wurde durch das Marie-Curie-Programm unterstützt. Die Projektpartner hatten das Ziel, die ersten hochauflösenden Aufzeichnungen von vergangenen und gegenwärtigen Ablagerungsströmen zu erstellen, die das gesamte Holozän abdecken, die Epoche seit dem Ende der letzten großen Eiszeit vor fast 12 000 Jahren. „Dies wurde erreicht, indem die Geochemie von Torfmooren, Flechten und Aerosolen untersucht und deren Elementkonzentrationen sowie Anteile radiogener Isotope charakterisiert wurden“, so der Projektkoordinator Prof. Dominik Weiss. Die Forscher charakterisierten die natürlichen Schwankungen der chemischen Zusammensetzung und der Ablagerungsraten atmosphärischen Staubs sowie verbundener Spurenelemente, der während des Holozäns im westlichen südatlantischen Ozean niederging, indem sie einen Torfbohrkern von den Falklandinseln verwendeten. „Wir untersuchten das Ausmaß des menschlichen Einflusses auf die Ablagerung von Spurenelementen, indem wir die geochemische Zusammensetzung der natürlichen Hintergrundaerosole, die wir aus den Torfproben ableiteten, mit der Zusammensetzung von Proben aktueller atmosphärischer Ablagerungen verglichen“, erklärt Prof. Weiss. Eine genaue Datierung wurde erreicht Zunächst quantifizierten die Wissenschaftler die atmosphärischen Ablagerungsströme sowie deren Schwankungen im Laufe der Zeit und bestimmten natürliche Einwirkungsquellen und Quellen aufgrund von menschlicher Aktivität wie die Verbrennung fossiler Brennstoffe, den Bergbau und die Verhüttung. „Diese Informationen ermöglichten es uns, genau zu datieren, wann Luftverunreinigungen zum ersten Mal den westlichen südatlantischen Ozean über weiträumige Transportwege aus Südamerika erreichten“, zeigt Prof. Weiss auf. Das Projekt bestimmte auch die aktuellen Niveaus der Anreicherung mit Spurenmetallen in atmosphärischen Ablagerungen auf den Falklandinseln, indem Metallkonzentrationen in Flechten und oberflächlichen Torfschichten analysiert wurden, die im Rahmen des Projekts gesammelt worden waren. Diese wurden mit dem natürlichen Hintergrund verglichen, der aus den historischen Torfproben abgeleitet wurde. Die zwei wesentlichen natürlichen Komponenten des atmosphärischen Staubs in Ablagerungen auf den Falklandinseln waren mineralischer Staub und vulkanische Asche. Prof. Weiss dazu: „Mithilfe von Indikatoren wie Anreicherungen in den Asche-, Titan- und Kaliumgehalten und dem Isotopenverhältnis von Neodym konnten wir Einträge von vulkanischer Asche klar unterscheiden.“ Auswirkungen von vergangenen Vulkanausbrüchen Die Forscher entdeckten, dass Pyroklasten, die bei den fünf größten explosiven Ausbrüchen von Vulkanen in den Südanden, die sich in den letzten 15 000 Jahren ereigneten, ausgeschieden wurden, die mehr als 1 000 km entfernten Falklandinseln erreichten, während die vielen kleineren Ausbrüche nicht festgestellt werden konnten. „Diese Ergebnisse deuteten darauf hin, dass große Vulkanausbrüche in den Südanden die atmosphärischen Einträge von Spurenelementen in der Region des westlichen südatlantischen Ozeans während des Holozäns maßgeblich beeinflussten“, kommentiert Prof. Weiss. Darüber hinaus wurde auf den Falklandinseln zum ersten Mal eine Anreicherung von Spurenmetallen in aktuellen atmosphärischen Ablagerungen festgestellt. Diese Funde liefern wichtige Informationen, um einzuschätzen, wie sich zukünftige Veränderungen der Emissionen in Südamerika oder in der unmittelbaren Umgebung auf atmosphärische Einträge von Spurenmetallen auswirken. SOUTHERNCHANGE liefert einzigartige Bezugs- und Ausgangsdaten für die zukünftige Umwelt- und Klimaforschung im südatlantischen Ozean und schließt eine wichtige Lücke in bestehenden Aufzeichnungen über Staub im Holozän. „Die Ergebnisse bieten neue Einblicke bezüglich der Frage, wie die Staubdynamik in der wSAO-Region auf Schwankungen des Klimas und der atmosphärischen Zirkulation im südlichen Südamerika reagiert. So können wir unser Verständnis der Sachverhalte vertiefen und zur Modellierung zukünftiger Veränderungen des Staubzyklus in der Region beitragen“, schließt Prof. Weiss.

Schlüsselbegriffe

SOUTHERNCHANGE, Staub, Ablagerung, westlicher südatlantischer Ozean (wSAO), Falklandinseln, Torf, Holozän

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4 Dezember 2019