Freitag, Heiko

German

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Heiko Freitag: Proxydaten zur Bestimmung der meteorologisch- hydrologisch gesteuertenVariabilitäten des alpinen und nicht-alpinen Abflusses im Rheineinzugsgebiet während derletzten 150 Jahre. 2003Da die Extremereignisse des Niederschlages und Abflusses im Rheineinzugsgebiet während derjüngeren Vergangenheit zugenommen haben, soll im Rahmen dieser Arbeit gezeigt werden, in wieweit sich diese Änderungen während der letzten 150 Jahre bemerkbar gemacht haben undAuswirkungen auf das Klima anzeigen.Meteorologische und hydrologische Variabilitäten des alpinen- und nicht- alpinenRheineinzugsgebietes lassen sich mit Hilfe von stabilen Sauerstoffisotopen-Signaturenkarbonatbildender Süßwassermuscheln der Gattung Unio bzw. der Unterart Unio crassus nanus(LAMARCK, 1819) nachweisen. Das saisonale Abflussverhalten des Rheins weist charakteristischeAbflusstrends für das Sommer- und Winterhalbjahr auf. Im Winterhalbjahr dominieren nicht-alpineNiederschlagsabflüsse mit ca. 80%, da die alpinen Niederschläge in den Höhenlagen akkumuliertwerden. Der Abfluss des Sommerhalbjahres hingegen besteht zu ca. 80% aus alpinen Schmelzwässernund nur noch zu 20% aus nicht-alpinen Niederschlagswässern.Die in diesem Habitat lebenden Süßwassermuscheln filtrieren das Rheinwasser bis zu einerMindestwassertemperatur von nahezu +10°C und bauen aus dem so gewonnenen Karbonat ihre Schaleauf. In den Wintermonaten werden nur Wassertemperaturen von um +4 °C erreicht. Daher legen dieMuscheln während dieser Zeit eine Wachstumsruhephase ein. Die gemessenen Sauerstoffisotopen-Werte rezenter und sub-rezenter karbonatbildender Süßwassermuscheln liegen während desSommerhalbjahres zwischen -6.95 und -10.98?, was gut mit den gemessenenSauerstoffisotopen-Werten des Rheinwassers übereinstimmt. Somit spiegeln dieSauerstoffisotopen-Signaturen des Karbonates die Sauerstoffisotopen-Signaturen des Rheinwasserswider, anhand derer ein Rückschluss auf das Abflussgebiet und die saisonale Verteilung desWasserdargebotes vorgenommen werden kann.Da die meteorologischen und hydrologischen Parameter u.a. Abfluss, Niederschlag, Temperatur undNordatlantische-Oszillation des Rheineinzugsgebietes während der letzten 150 Jahren relativenSchwankungen unterlagen, deren Großtrend allerdings einen tendenziellen Anstieg sowie eineUmverteilung aufweist, lassen sich diese Variabilitäten anhand der gemessenenSauerstoffisotopen-Signaturen nachweisen.Mittels Frequenz-Analysen konnte gezeigt werden, welche Winter- und Sommerzyklenniederschlagsteuernd sind und sich somit im Abflussgeschehen des alpinen sowie im nicht-alpinenRheineinzugsgebiet widerspiegeln. Des Weiteren zeigen die saisonalen Zyklen derNordatlantischen-Oszillation ein charakteristisches Muster, welches die Niederschlagszyklen sowiedie des Abflusses mitsteuert.Die Frequenz-Analysen der meteorologischen und hydrologischen Datenreihen zeigen eine Steuerungdes saisonalen Einzugsgebiets spezifischen Abflusses auf, der sich durch die Zeit mittels Änderung derSauerstoffisotopen- Signatur der Proxydaten nachweisen lässt. The past 150 years show an increase in discharge and precipitation for the total catchment area of theriver Rhine which is dominantly related to climatic change.Meteorological and hydrological fluctuations for the alpine and non-alpine catchment area are, forexample, recorded in the stable oxygen isotope composition of fresh-water bivalves Unio crassusnanus (LAMARCK, 1819). The seasonal discharge of the river Rhine shows typical trends andvariations between meteorological and hydrological summer and winter. During winter, discharge isdominated by up to 80% of non-alpine precipitation-discharge, because alpine precipitation is stored asice and snow. Summer discharge is in general characterized by 80% alpine melt-water and 20%non-alpine precipitation-water.Carbonate shell secretion of the fresh-water bivalves requires river water temperature of 10+°C, ormore. The measured stable oxygen isotopes values of recent and sub-recent bivalve shells range duringsummer between -6.95 and -10.98?, which correlates with oxygen isotope values of the river water.The observed results show a good correlation between the two discharge areas, alpine and non-alpine,and the seasonal variations of the water masses.Based on meteorological and hydrological data sets discharge, precipitation, and temperature, as wellas the North Atlantics Oscillation influence the total catchment area of the river Rhine. Theseparameters show significant fluctuations during the past 150 years and a general increase andredistribution. The fluctuations recorded in the historical records can be recognized in the stableoxygen isotopes composition of the bivalves shells.Frequency analyses of winter- and summer cycles show distinct precipitation cycles controlled bydischarge events for the alpine and non-alpine catchment area. Seasonal cycles modulated by theNorth Atlantics Oscillation show a characteristic pattern of precipitation and discharge.The results of this study show that the oxygen isotope record preserved in recent and sub-recentfresh-water bivalves shells can serve as a proxy for seasonal and temporal discharge events of alpineand non-alpine catchment areas at the river Rhine. Thus, research developed a tool which allows todecipher the Rhine discharge record prior to the historical compilations. 

Proxydaten zur Bestimmung der meteorologisch- hydrologisch gesteuerten Variabilitäten des alpinen und nicht-alpinen Abflusses im Rheineinzugsgebiet während der letzten 150 Jahre

Proxydaten zur Bestimmung der meteorologisch- hydrologisch gesteuerten Variabilitäten des alpinen und nicht-alpinen Abflusses im Rheineinzugsgebiet während der letzten 150 Jahre

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