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Die Rekonstruktion von vergangener Klimavariabilität im NW Indischen Ozean basierend auf einer Korallenproxy-Zeitreihe von den Malediven

By David Storz

Abstract

Until now, the NW Indian Ocean was sparsely covered with coral proxy records, and records from the Maldives Archipelago do not exist. The first such coral proxy record from the central Maldives is presented in this study. It originates from a massive Porites lutea (Quoy and Gaimard, 1833) colony that was sampled March 2007 in the lagoon of Rasdhoo Atoll (4°N/ 73°W), which is located in the central Maldives. The record spans a period of 90 yrs and reaches back to 1917 AD with monthly to bimonthly resolution. This study investigates temporal variations of the skeletal stable oxygen (delta18O) and carbon (delta13C) isotopes, the strontium-to-calcium (Sr/Ca), and the annual extension-rates, and their relationship to historical climate variations 1917-2007. Annual extension-rates show an increase over the 20th century, and are correlated with instrumental sea surface temperatures (SST). The interannual variation of the extension-rates within 2.5-4 years is driven by the El Niño-Southern Oscillation (ENSO). The amount of skeletal extension during the summer months is triggered by variations in the strength of the SW monsoon. Interannual and decadal variability in monsoon current activity (18-19 yrs) and rainfall over India are an expression of the summer monsoon strength. This is the reason why a statistical link between coral extension-rates and precipitation over India can be established. This implies that annual extension-rates in corals can be used as a new proxy for Indian monsoon variability on decadal resolution. The delta18O record exhibits the 20th century warming trend that is influenced by the effect of monsoon-induced cooling. delta18O also reveals interannual ENSO triggered variability, which is due to ENSO-forced variations in SST and sea surface salinity (SSS). A decadal variation at 12-14 yrs cannot be linked to SST variations in the NW Indian Ocean, but with decadal variations of SSS. They could be caused by ENSO- forced variations of the monsoon currents during the mature phase of ENSO teleconnections in the Indian Ocean in boreal winter. The Sr/Ca record does not indicate a significant warming, in spite of the observed SST rise at the sampling site. Changes in seawater Sr/Ca cannot be excluded. Nevertheless, interannual ENSO forcing is still evident. Evidence for the Pacific Decadal Oscillation (PDO) is found during 1917-1955. Afterwards, the Sr/Ca data indicate the disappearance of PDO forcing. By the combination of Sr/Ca and delta18O it is possible to detect ~80% of historical El Niño and La Niña events at the sample site. This study confirms the notion that interannual to multi-decadal climate fluctuations in the Pacific play a crucial role for climate variability in the Indian Ocean.Bis jetzt gibt es im nordwestlichen Indischen Ozean nur sehr wenige Arbeiten, die historische Klimavariabilität mit Korallenarchiven rekonstruieren. In dieser Arbeit werden die ersten Korallenproxy-Aufzeichnungen von den Malediven vorgestellt. Sie stammen aus einem Kern einer massiven Koralle der Art Porites lutea (Quoy und Gaimard, 1833), welche in der Lagune von Rasdhoo (4°N/73°W), eines Atolls im zentralen Bereich des Archipels, im März 2007 beprobt wurde. Die Zeitreihe umfasst 90 Jahre, und reicht mit monatlicher bis zweimonatlicher Auflösung zurück bis in das Jahr 1917. Diese Arbeit untersucht die zeitlichen Variationen der stabilen Isotopenverhältnisse von Sauerstoff (delta18O) und Kohlenstoff (delta13C), und des Strontium/Calcium (Sr/Ca)-Verhältnis im Skelettmaterial, sowie der jährlichen Wachstumsraten (jährliche Dicke eines Inkrements) zwischen 1917-2007 und stellt diese in den Bezug zu historischen Klimavariabilität im nordwestlichen Indischen Ozean. Die jährlichen Wachstumsraten nehmen über die Beobachtungszeit zu, was mit der Erwärmung des Meerwassers im nordwestlichen Indischen Ozean im 20. Jahrhundert erklärt werden kann. Es kann gezeigt werde, dass die zwischenjährlichen Variationen des Wachstums des Korallenskeletts innerhalb der Periodizität von 2.5-4 Jahren durch Variationen des Klimaphänomens El Niño-Southern Oscillation (ENSO) gesteuert werden. Ein Zusammenhang zwischen dem Korallenwachstum während des Sommermonsuns und dem Niederschlag über Südindien konnte gefunden werden, da das Wachstum in den Sommermonaten von der Stärke der Monsunströmungen gesteuert wird. Zwischenjährliche und dekadische Variabilität von Monsunniederschlägen und -strömungen sind Ausdruck der Monsunstärke. Die Ergebnisse zeigen daher, dass die jährliche Wachstumsrate der Koralle als neues Archiv für dekadische und zwischenjährliche Variationen der Sommermonsunstärke verwendet werden kann. Die Zunahme der Meerwassertemperaturen über das 20. Jahrhundert zeigt sich auch in der Zeitreihe von delta18O, welche einen Trend zu leichteren Isotopenverhältnissen aufweißt. Der Effekt der windinduzierten Kühlung durch den Monsun im nordwestlichen Indischen Ozean hat einen Einfluss auf den Langzeittrend von delta18O. Außerdem unterliegt delta18O ebenfalls zwischenjährlichen Schwankungen, die vom ENSO System gesteuert werden. Sie wurden durch die Variationen in den Meerwassertemperaturen (SST) und der Salinität verursacht. Es kann gezeigt werden, dass ein dekadisches Signal mit der Periodizität von 12-14 Jahren nicht temperaturgesteuert ist, sondern von dekadischen Schwankungen des Salzgehaltes herrührt, möglicherweise verursacht durch ENSO-gesteuerte Variationen der zonalen Strömungen während der Wintermonsunzeit. Die Sr/Ca-Daten zeigen keinen Langzeittrend, wie man es eigentlich erwarten sollte, da eine signifikante Zunahme der SST durch die instrumentellen Klimadaten und delta18O angezeigt wird. Es ist nicht auszuschließen, dass das Sr/Ca-Verhältnis im Meerwasser während des letzten Jahrhunderts variiert hat. Trotzdem zeigt die Sr/Ca Zeitreihe zwischenjährige Variabilität, die mit ENSO verbunden werden kann, und Hinweise auf die Pazifische Dekadische Oszillation (PDO), ein Klimaphänomen, welches die Klimavariabilität im Indio-pazifischen Bereich steuert. Die Sr/Ca-Zeitreihe zeigt, dass dieses Phänomen nach 1955 das Klima in den zentralen Malediven nicht mehr beeinflusst. Mit der Kombination von Sr/Ca und delta18O ist es möglich, 80% der historische El Niño- und La Niña Ereignisse auf den Malediven zu rekonstruieren. Diese Arbeit bestätigt die Annahme, dass zwischenjährige bis dekadische Klimavariationen im Pazifik eine wichtige Rolle für Variabilität der SSTs im Indischen Ozean spielen

Topics: Korallen, Historische Klimatologie, Indischer Ozean <Nordwest>, Monsun, El-Niño-Phänomen, La-Niña-Phänomen, Malediven, Paläoklima, Meereskunde, ddc:550
Year: 2010
OAI identifier: oai:publikationen.ub.uni-frankfurt.de:7733

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