Dendro-Isotope und Jahrringbreiten als Klimaproxis der letzten 1200 Jahre im Karakorumgebirge, Pakistan:
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Jülich
Forschungszentrum Jülich, Zentralbibliothek
2003
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| adam_text | Titel: Dendro-Isotope und Jahrringbreiten als Klimaproxis der letzten 1200 Jahre im Karakorumgebirge, Pakis
Autor: Treydte, Kerstin Susanne
Jahr: 2003
Inhalt
Inhalt
Vorwort III
Abbildungsverzeichnis VIII
Tabellenverzeichnis XII
1 Einleitung 1
1.1 Problemstellung 1
1.2 Zielsetzung und Konzeption 5
2 Wesentliche Aspekte des Natur- und Kulturraumes 7
2.1 Lage und Abgrenzung 7
2.2 Klimatologisch-ökologische Bedingungen 9
2.3 Vegetation 13
2.4 Anthropogene Faktoren 15
2.5 Standorte 15
2.5.1 Talschaft Rama (RAM/hoch) 16
2.5.2 Talschaft Bagrot (BAG/hoch und BAG/tief) 17
2.5.3 Talschaft Boibar (MOR/hoch) 19
3 Stabile Isotope in Jahrringen 20
3.1 Nomenklatur 21
3.2 Photosynthese und CO^Assimilation 22
3.3 5 C-Variationen 23
3.4 518O-Variationen 29
4 Material 35
4.1 Probenmaterial von Bäumen 35
4.2 Jahrringbreiten-Datensätze 36
4.3 Klimadaten 38
4.4 Atmosphärische 513C- und pCCVDaten 43
Inhalt
Methoden 44
5.1 Datenerhebung 44
5.1.1 Jahrringbreiten 44
5.1.2 Isotopenverhältnisse 45
5.2 Datenbearbeitung 49
5.2.1 CO2-Korrektur der 513CJahhring-Werte 49
5.2.2 Standardisierung 51
5.2.3 Klima-Jahrring-Beziehungen 56
Ergebnisse 57
6.1 Jahrringbreiten 57
6.1.1 Standortinterne und standortübergreifende Merkmale 57
6.1.2 1400-jährige Jahrringbreitenchronologie PAK/hoch 62
6.1.3 Jahrringbreiten der „Isotopenbäume 67
6.2 613C-Variationen 72
6.2.1 Standortinterne und standortübergreifende Merkmale 72
6.2.2 1200-jährige S13C-Chronologie MOR/hoch 78
6.3 518O-Variationen 83
6.3.1 Standortinterne und standortübergreifende Merkmale 83
6.3.2 1200-jährige S18O-Chronologie MOR/hoch 87
6.4 Vergleich der Jahrringparameter 91
6.4.1 Standortbezogener Vergleich 91
6.4.1.1 RAM/hoch 92
6.4.1.2 BAG/hoch 94
6.4.1.3 BAG/tief 96
6.4.1.4 MOR/hoch 98
6.4.2 1200-jährige Chronologien 101
6.5 Klima/Jahrring-Beziehungen 105
6.5.1 Jahrringparameter und intramontane Klimazeitreihen 105
6.5.2 Vergleich mit langen extramontanen Klimazeitreihen 111
6.5.3 Klimatische Steuerung niederfrequenter Signale 115
VI
Inhalt
6.6 Rekonstruktion von Temperatur und Niederschlag seit 828 AD 123
6.6.1 Transfermodelle und ihre Anwendung 123
6.6.2 Klimarekonstruktion 128
Diskussion 135
7.1 Chronologiebildung und Langfristtrends 135
7.2 Klimatologisch-ökologische Aspekte 138
7.1 Niederfrequente Klimainformation 141
Zusammenfassung und Ausblick 146
Literaturverzeichnis 151
Anhang i
vii
Abbildungsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Abb. 1.1 Temperaturveränderungen (a) der letzten 140 Jahre
und (b) der letzten 1000 Jahre; Quelle: IPCC (2001)
Abb. 1.2 Temperaturentwicklung der letzten 1000 Jahre nach Mann et al. (1999)
und Esper et al. (2002a) (Quelle: Esper et al. 2002a)
Abb. 1.3 Temperaturentwicklung im westlichen Zentralasien seit 618 AD
(Quelle: Esper 2000a)
Abb. 2.1 Untersuchungsraum Karakorum und Himalaja 8
Abb. 2.2 Lage der Standorte und ihre Anordnung im Ökogramm 16
Abb. 2.3 Blick auf die Untersuchungsflächen im Bagrottal 18
Abb. 2.4 Blick auf die Untersuchungsfläche im Boibartal 19
Abb. 3.1 Einfluss von Witterungsverhältnissen auf die S13C-Variationen im Blatt 27
Abb. 3.2 Veränderungen der 818O-Werte im Niederschlag mit geogr. Breite, Höhe 30
und Jahreszeit
Abb. 3.3 Einflüsse auf den 818O-Wert im Jahrring 30
Abb. 4.1 Ausgewählte Jahrringbreiten-Datensätze von Esper 37
Abb. 4.2 Charakterisierung der meteorologischen Reihen von Temperatur und 39
Niederschlag
Abb. 4.3 Regionale Temperatur- und Niederschlagsreihen innerhalb und außerhalb 42
des Nordpakistanischen Hochgebirgsraumes
Abb. 4.4 Korrelationskoeffizienten zwischen den Regionalreihen von Temperatur 42
und Niederschlag auf Monatsbasis
Abb. 4.5 Atmosphärische 513C- und pCO2-Daten zur Korrektur von Langfristtrends 43
in den ö13C-Jahrringzeitreihen
VIII
Abbildungsverzeichnis
Abb. 5.1 (a) 513C-Kurve aus Mischproben mehrerer Bäume und Einzelbäume 48
(b) Einbeziehung der Einzelbäume in die Mischkurve nach der Formel
im Test
Abb. 5.2 Korrekturfaktoren für die Veränderungen im atmosphärischen C02 51
(813Catm und pCO2) und ihre Anwendung auf die ö13Cjahhnng-Kurven
Abb. 6.1 JRB-Rohwertkurven und 51d-standardisierte Indexserien der vier Unter- 59
suchungsflächen 1900-1998 AD
Abb. 6.2 51d-standardisierte Zuwachsmittelkurven der vier Untersuchungsflächen 61
Abb. 6.3 Standortvergleich auf der Basis von Korrelationskoeffizienten und Gleich- 62
läufigkeiten
Abb. 6.4 Datensätze der „1000-jährigen Wacholder - (a) Rohwerte, (b) gefilterte 64
Zeitreihen
Abb. 6.5 Jahrringbreitenchronologie Karakorum (standardisiert an den individuellen 66
Mittelwerten)
Abb. 6.6 Rohwertkurven aller für Isotopenuntersuchungen verwendeten Bäume 68
Abb. 6.7 Rohwertmittelkurven aller Bäume pro Standort und der Isotopenbäume 69
Abb. 6.8 Jahrringbreiten der Isotopenbäume 1900 bis 1998 AD 70
Abb. 6.9 613C-Variationen der Einzelbäume am Standort BAG/tief (Rohwerterhebung 72
Welscher 2001) - Rohwerte und Indizes
Abb. 6.10 Standortmittelkurve BAG/tief - roh und mit unterschiedlichen Ansätzen, 74
CO2-korrigiert
Abb. 6.11 613C-Standortmischkurven - (a) Rohwerte, (b) 5 3Cam-korrigiert 75
Abb. 6.12 51 d-standardisierte 613C-Mittelkurven der vier Untersuchungsflächen 76
(1900-1998AD) und 15-jährige Filter
Abb. 6.13 Standortvergleich auf der Basis von Korrelationskoeffizienten und Gleich- 77
läufigkeiten
Abb. 6.14 (a) JRB-Langzeittrends der Isotopenbäume MOR/hoch 79
(b) Zusammensetzung der 513C-Chronologie MOR/hoch
Abb. 6.15 Vergleich der 513C-Variationen von Pool- und Einzelkurven an MOR/hoch 80
Abb. 6.16 613C-Chronologie MOR/hoch - roh und mit verschiedenen CO2-Korrekturen 81
IX
Abbildungsverzeichnis
Abb. 6.17 818O-Variationen der Einzelbäume an BAG/tief (Rohwerterhebung 83
Welscher 2001) - (a) Rohwerte, (b) Indizes
Abb. 6.18 818O-Standortchronologien der vier Untersuchungsflächen 85
Abb. 6.19 51d-standardisierte 518O-Mittelkurven der vier Untersuchungsflächen 86
(1900-1998AD) und 15-jährige Filter
Abb. 6.20 Standortvergleich auf der Basis von Korrelationskoeffizienten und 87
Gleichläufigkeiten
Abb. 6.21 (a) JRB-Langzeittrends der Isotopenbäume MOR/hoch 88
(b) 8180-Chronologie MOR/hoch
Abb. 6.22 Vergleich der ö13C-Variationen von Pool- und Einzelkurven an MOR/hoch 89
Abb. 6.23 518O-Chronologie MOR/hoch 90
Abb. 6.24 Zusammenhang zwischen den Jahrringparametern am Standort RAM/hoch 93
Abb. 6.25 Zusammenhang zwischen den Jahrringparametern am Standort BAG/hoch 95
Abb. 6.26 Zusammenhang zwischen den Jahrringparametern am Standort BAG/tief 97
Abb. 6.27 Zusammenhang zwischen den Jahrringparametern am Standort MOR/hoch 99
Abb. 6.28 1200-jährige Zeitreihen der drei Jahrringparameter 102
Abb. 6.29 Pearson sche Korrelationskoeffizienten zwischen den regionalen Tempe- 107
ratur- und Niederschlagsreihen sowie den Jahrringparametern auf Stand-
ortbasis für verschiedene Monatskombinationen
Abb. 6.30 Pearson sche Korrelationskoeffizienten zwischen den regionalen Tempe- 113
ratur- und Niederschlagsreihen (a) „Inner und (b und c) „Außer und den
Jahrringparametern von MOR/hoch bzw. PAK
Abb. 6.31 Beziehungen zwischen den intramontanen („Inner ) und außerhalb des 114
Hochgebirgsraumes („Außer ) ermittelten Temperatur- und Niederschlags-
zeitreihen im Jahresverlauf
Abb. 6.32 Zusammenhang zwischen der Jahrringbreitenchronologie PAK/hoch 117
und den Jahrestemperaturen „Außer und „Inner als Abweichungen vom
Mittelwert 1874 bis 1990 AD
Abbildungsverzeichnis
Abb. 6.33 Zusammenhang zwischen der gefilterten 613C-Chronologie MOR/hoch 119
und Temperatur sowie Niederschlag -
(a) 8t3C-lndizes (51 d) und Juli+August-Temperatur „Außer und lnner
(b) CO2-korrigierte und invers dargestellte 813C-Chronologien und
Juli+August-Temperatur „Außer undinner
(c) 513C-lndizes (51 d) und Juni+Juli-Niederschlag „Außer und Inner
Abb. 6.34 CO2-korrigierte S13C-Chronologie MOR/hoch und Juni+Juli-Niederschläge 120
Abb. 6.35 Zusammenhang zwischen der S18O-Chronologie MOR/hoch und den 122
z-transformierten Dezemberniederschlägen „Außer und „Inner
Abb. 6.36 (a) Regression Jahrringbreite (PAK/hoch) zu Jahresmitteltemperaturen 125
„Außer für den Zeitraum 1890-1990 AD
(b) Rekonstruktion der Jahresmitteltemperaturen unter Anwendung der
in Tab. 6.9 vorgestellten Transfermodelle
Abb. 6.37 (a) Regression 813C (MOR/hoch) zu Juni+Juli-Niederschlägen „Außer für 126
den Zeitraum 1890-1990 AD
(b) Rekonstruktion der Juni+Juli-Niederschläge unter Anwendung der in
Tab. 6.10 vorgestellten Transfermodelle
Abb. 6.38 (a) Regression 818O (MOR/hoch) zu Dezemberniederschlägen „Außer für 127
den Zeitraum 1890-1990 AD
(b) Rekonstruktion der Dezemberniederschläge unter Anwendung der in
Tab. 6.11 vorgestellten Transfermodelle
Abb. 6.39 Dekadische Temperatur- und Niederschlagsschwankungen im Karakorum- 129
gebirge/Pakistan seit 828 AD
Abb. 6.40 Erster Ansatz zur Klimarekonstruktion im Karakorumgebirge/Pakistan für 131
den Zeitraum 828-1998 AD aus den Jahrringparametern Breite, 813C
und 818O
Abb. 7.1 813C-Chronologie MOR/hoch und S13C-Chronologie Tibetischer Wacholder 136
(Standort Qamdo)
Abb. 8.1 613C-Chronologie MOR/hoch, Jahrringbreiten PAK/hoch und 150
Nordhemisphärische Temperaturrekonstruktion (Quelle: Esper et al. 2002a)
XI
Tabellenverzeichnis
Tabellenverzeichnis
Tab. 4.1 Zusammenstellung der wichtigsten Informationen der untersuchten 36
Standorte und Bäume
Tab. 4.2 Zusammenstellung der wichtigsten Informationen des Materials von Esper 36
Tab. 4.3 Korrelationskoeffizienten für den Zusammenhang zwischen Temperatur- 40
und Niederschlagsreihen
Tab. 6.1 Statistische Ähnlichkeitsmaße der Rohwerte und 51d-lndizes im 20. Jh. 60
Tab. 6.2 Zusammensetzung der Jahrringbreitendatensätze für die 1400-jährige 63
Karakorumchronologie
Tab. 6.4 Standortinteme Gleichläufigkeiten und Korrelationskoeffizienten 71
Tab. 6.5 Statistische Kennziffern der 813C-Serien an BAG/tief 73
Tab. 6.6 Statistische Zusammenhänge zwischen den vier 513C-Standortkurven 77
auf der Basis von Gleichläufigkaten und Korrelationskoeffizienten
Tab. 6.7 Statistische Kennziffern der 518O-Serien an BAG/tief 84
Tab. 6.8 Statistische Zusammenhänge zwischen den vier 513C-Standortkurven 87
auf der Basis von Gleichläufigkeiten und Korrelationskoeffizienten
Tab. 6.9 Transfermodelle für die Rekonstruktion von Jahremitteltemperaturen aus 125
Jahrringbreiten
Tab. 6.10 Transfermodelle für die Rekonstruktion von Juni+Juli-Niederschlägen aus 126
513C-Variationen
Tab. 6.11 Transfermodelle für die Rekonstruktion von Dezember-Niederschlägen aus 127
618O-Variationen
XII
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