Isotope als Zwangsbedingung für die Abschätzung der rückläufigen ozeanischen Nährstoffbestände und der Schwächung der biologischen Kohlenstoffpumpe im Ozean während der letzten Deglaziation

• Antragsteller: Christopher Somes, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Physik, Chemie und Biologie des Meeres ; Paläontologie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 445549720

Eine große Herausforderung in der Paläozeanographie ist es jene Mechanismen zu verstehen, die den Anstieg der atmosphärischen Kohlendioxid (CO2)-Konzentrationen um fast 80 ppm während der letzten Deglaziation (19.000 bis 9.000 Jahre vor der Gegenwart) erklären. Es wird angenommen, dass etwa die Hälfte des atmosphärischen CO2-Anstiegs der biologischen Kohlenstoffpumpe im Ozean zugeschrieben werden kann, aufgrund der Sequestrierung von CO2 im tiefen Ozean, bedingt durch die Primärproduktion und den Export von organischem Kohlenstoff. Bislang wurden mehrere unterschiedliche Mechanismen und Nährstoffkreisläufe für die biologische Kohlenstoffpumpe im Ozean vorgeschlagen, welche zu der deglazialen Klimaänderung beigetragen haben könnten. Das Thema wird intensiv diskutiert und das Problem ist weitestgehend ungelöst. Viele Studien beschränken sich auf einzelne Mechanismen während es an kohärenten Erklärungen mangelt. In diesem Forschungsprojekt werden wir ein Ozeanmodell (MOBI) verwenden, das biogeochemische Prozesse sowie Isotope explizit auflöst. Das Ozeanmodell ist an ein Erdsystemklimamodell gekoppelt, so dass es möglich ist abzuschätzen, wie sehr sich die Nährstoffzyklen von Stickstoff, Eisen und Kieselsäure auf die organische biologische Kohlenstoffpumpe auswirken. Untersucht wird dies insbesondere in einer Übergangssimulation der letzten Deglaziation. Der neuartige Ansatz unseres Projekts besteht darin, die Isotopentracer von Kohlenstoff (13C, 14C) und Stickstoff (15N) in unserem Modell aufzulösen, so dass Simulationsergebnisse direkt mit gemessenen Sedimentdaten abgeglichen werden können. Dieser Ansatz ermöglicht es, die Auswirkung verschiedener Mechanismen der Nährstoffkreisläufe quantitativ einzuschränken. Die im Modell beschriebenen Mechanismen sollen Auswirkungen auf die großräumige organische biologische Kohlenstoffpumpe und das Klima haben. Wir werden eine erste umfassende Analyse erstellen, um jene wichtigsten Mechanismen zu identifizieren, die die biologischen Kohlenstoffpumpe steuern während der letzten deglazialen Klimaänderung. Die Analyse basiert auf einem kohärenten Daten-Modell Vergleich der verschiedenen Isotopentracer (Multi-Proxy Vergleich). Dieses Projekt liefert wichtige Informationen über diejenigen wichtigsten klimasensitiven biogeochemischen Prozesse im Ozean, die in globale Klimamodelle integriert werden sollten, um Vorhersagen über die zukünftige Entwicklung des Ozeans und des Klimas zu verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen