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«Changing Polar Regions 25th International Congress on Polar Research March 17-22, 2013, Hamburg, Germany German Society for Polar Research Edited by ...»

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(WEST-GRÖNLAND)

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Seit 1991 bis 2011 haben 11 Kampagnen stattgefunden, um die Fließgeschwindigkeit des Eises und die Höhenänderung bzw. Massenbilanz des Inlandeises im Bereich Paakitsoq (Westgrönland) zu untersuchen. Dabei handelt es sich um präzise GPS-Messungen von Pegelnetzen in zwei Untersuchungsgebieten.

Eines befindet sich beim Swiss-Camp in einer Meereshöhe von ca. 1170 Meter, wo ursprünglich die Gleichgewichtslinie vermutet wurde. Das zweite Gebiet, genannt ST2, liegt etwa in Fließrichtung in tieferer Lage bei ca. 1000 m ü.NN. Dieses Pegelnetz wurde erst 2004 angelegt. Hier fanden bislang 4 Wiederholungsmessungen 2005, 2006, 2008 und 2011 statt. Das Resultat der Höhenänderungen zeigt sehr deutlich eine stark beschleunigte Höhenabnahme der Eisoberfläche. Während bei Swiss-Camp im Zeitraum 1991-2002 sich -0,25 m/Jahr ergab, waren es 2002-2006 bereits -0,60 m/Jahr und zuletzt in 2006-2011 sogar m/Jahr. Bei ST2 ergab sich eine Höhenabnahme 2004-2006 von -0,34 m/Jahr und 2006-2011 -1,31 m/Jahr, somit ebenfalls eine starke Beschleunigung. Generell ist die Eisdickenabnahme jetzt dreimal größer als der Trend der früheren Jahre. Aus den Höhenänderungen wurden Massenbilanzen zwischen den Messkampagnen berechnet und mit meteorologischen Daten der AWS des GC-Netzes verglichen.

Höhenänderungen wurden auch aus flächenhaften digitalen Höhenmodellen abgeleitet. Hierbei zeigte sich, dass lokale Unterschiede der Höhenänderungen auftreten, die vermutlich durch Variationen der örtlichen Albedo begründet sind. Die Fließbewegung des Eises wurde am Swiss-Camp im gesamten Zeitraum 1991 bis 2011 ermittelt. Es zeigt sich eine signifikante Zunahme der Fließgeschwindigkeit.

Dieser Langzeittrend wurde auch in der letzten Messung 2011 bestätigt. Die dynamische Komponente des Eisverlustes vergrößert sich somit. Verglichen wird dieser Befund mit Modellrechnungen, z. B. mit (COLGAN et al., JoGlac. 2011), wobei auch auf saisonale Effekte eingegangen wird. Aus der horizontalen Deformation der Pegelnetze wurden die Strain-Komponenten bestimmt. Unter Anwendung der Inkompressibiltätsbedingung ist damit auch die vertikale Komponente bestimmbar, aus der sich eine vertikale dynamisch bedingte Höhenänderung bestimmen lässt. Die digitalen Höhenmodelle konnten auch zur Validierung von Satelliten-Altimetrie genutzt werden. Beispiele für ICESat und CryoSat-2 werden gezeigt. Das Projekt wurde 2010-2012 mit Mitteln der DFG gefördert.

Diatoms of the genus Staurosira and related fragilaroid species dominate many cold and shallow waters in the Arctic. These minute taxa are morphologically very similar and thus hardly to distinguish. Our morphological studies confirmed the dominance of diatoms from the Staurosira species complex in surface and core sediment samples from shallow thermokarst lakes in north–western Yakutia, Siberia. In this study we utilize molecular genetic analyses of the ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase large subunit (rbcL) gene to refine the microscopic results and to provide insights into the genetic diversity of Staurosira lineages. The genetic diversity was investigated by two different approaches a.) a spatial approach, analyzing the genetic diversity along three transects (in total 21 lakes) spreading from typical tundra to northern taiga using a 191bp rbcL fragment and b.) a temporal approach that discovered the genetic diversity through a sediment core (covering approximately the last 8000 years of lake history) availing a shorter 73bp rbcL fragment. Our analyses showed that sedimentary DNA in arctic sediments can detect inter and intra specific diatom diversity utilizing short rbcL fragments as barcoding markers. Both markers (191bp and 73bp) detected group specific genetic diversity in Staurosira and showed evolutionary distinct lineages in space and time. Our analysis indicated that the occurrence of these distinct genetic lineages might be correlated to environmental changes, like differences in water chemistry and/or in the surrounding terrestrial vegetation that is either dominated by typical tundra or northern taiga.

Hence this study, for the first time, uses species-specific genetic lineages of diatoms as a paleolimnological proxy inferring past environmental changes in sedimentary records of the Arctic.

"Changing Polar Regions" - 25th International Congress on Polar Research 2013 TRANSIENT TRACERS IN THE SOUTHERN OCEAN AND THE

BENEFITS OF A CONSTRAINED TTD MODEL.

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The Transit-Time-Distribution (TTD) model is used for the determination of water mass mean ages and in second order as an approach of the anthropogenic carbon(CANT) column inventory. The TTD model can be applied to transient tracers, e.g. CFC’s, SF6 or further components with a time varying source in the atmosphere and without sinks in the ocean’s interior. For meaningful results it is indispensable to constrain the TTD model with a tracer couple such as CFC-12 and SF6. Both tracers were measured during the Polarstern-Expedition ANT-XXVIII/3 in 2012 as part of the Eddy-Pump-Project. The data set includes several full depth zonal and meridional sections in the Southern Ocean and thusprovides information about transport processes, mean ages and the column inventory of CANT.

"Changing Polar Regions" - 25th International Congress on Polar Research 2013 BRÜCKENPROBLEME ZWISCHEN WISSENSCHAFT UND SCHULE.





EIN KRITISCHER ERFAHRUNGSBERICHT VON „COOLE KLASSEN“

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Seit dem IPY 2007-2009 läuft das Projekt „Coole Klassen“. Ein wichtiges Element ist die Vermittlung von aktuellen Forschungsansätzen in die Schulen durch die Beteiligung von Lehrern an Polar-Expeditionen. Ein weiteres Feld ist inzwischen mit Lehrerfortbildungen hinzugekommen, die in Zusammenarbeit mit pädagogischen Instituten der Länder durchgeführt werden. „Coole Klassen“ konnte bisher den Personalanforderungen auf beiden Feldern, sowohl auf Lehrer- wie auf Wissenschaftlerseite, gerecht werden.

Zunehmend treten aber Probleme in der Zusammenarbeit auf, die oft im mangelnden Verständnis beider Seiten für die wechselseitigen Arbeitsumstände begründet sind.

Zeitrahmen und Freiheitsgrade in der Arbeitsgestaltung sind auf beiden Seiten sehr verschieden, was besonders bei Tagungen und Vorträgen deutlich wird. Gravierend sind auch unterschiedliche Auffassungen hinsichtlich der Weitergabe von Ergebnissen. Es werden Beispiele um die Stichworte Expeditionen, Tagungen, Vorträge und Forschungsergebnisse diskutiert.

Ziel des Vortrags ist es, durch eine offene Diskussion um mehr Verständnis bei der Zusammenarbeit zu werben.

"Changing Polar Regions" - 25th International Congress on Polar Research 2013 EAST SIBERIAN RIVER RUN-OFF AND ITS IMPACT ON THE

HISTORY OF THE ARCTIC SEA ICE COVER

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Extent and thickness of the Arctic sea ice cover are presently subject of fast changes. During the late summer of 2012 the extent of the sea ice cover was reduced substantially beyond the minimum of September 2007. The reduction is exceeding far what models predicted, and speculations exist that it may disappear much earlier than assumed hitherto. At the same time the Siberian river run-off is changing in response to the dynamics of the ongoing global change.

From Arctic Ocean sediment cores we know that a sea ice cover existed for the past 48 Mio. yrs., much earlier than assumed hitherto. It is an unresolved question if it existed the entire time span because the stratigraphic record is interrupted by 2 long lasting hiatusses. Strangely its early origin is preceded by a stratigraphic interval where Sediments are flooded with the spores of a fresh water fern (Azolla) adapted to subtropical climatic zones - indicating that the Arctic Ocean during the Early Eocene suddenly received large amount of fresh water. We believe that this event marked the plate tectonic collision of the Indian plate with the southern Eurasian Continental margin, resulting in the initial built-up of mountain chains to the South of the Siberian platform and the generation of a drainage pattern of the Siberian rivers to the North. The large amounts of fresh water entering the Arctic Ocean then generated an environment conducive for the initiation of a sea ice cover in the Arctic much earlier than the formation of the Antarctic ice cover. The later part of the Tertiary history of the Siberian river run-off is still shrouded in mystery.

During the Neogene and Quaternary the Arctic Ocean sediment record formed frequently under the influence of intensive melt water events from the glacial ice sheets. The events of the past 200 000 years are known in considerable detail, but it is difficult to link them to the history of the large rivers draining the Siberian hinterland. As part of a major study of the paleomorphology of Northernmost Eurasia we have therefore initiated a project aiming at resolving the history of the Lena River from its upper to the lowermost reaches. During 2 expeditions in 2011 and 2012 we have sampled a substantial number of sections from a large variety of sedimentary environments. Since the sampled materials still await dating, our report can be considered preliminary only.

The late Quaternary history of the upper Lena is complicated by the hypothesis (supported by the distribution of sedimentary facies) that a river transport across Lake Baikal was possible. This hypothesis is in contradiction to most stratigraphic data of Lake Baikal Sediments and of our understanding of age and nature of origin of Lake Baikal itself.

"Changing Polar Regions" - 25th International Congress on Polar Research 2013 PHASE-FIELD THEORY OF BRINE ENTRAPMENT IN SEA ICE:

SHORT-TIME FROZEN MICROSTRUCTURES

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We analyze the early phase of brine entrapment in sea ice, using a phase field model. This model for a first-order phase transition couples non-conserved order parameter kinetics to salt diffusion. The evolution equations are derived from a Landau-Ginzburg order parameter gradient dynamics together with salinity conservation. The numerical solution of model equations by an exponential time differencing scheme describes the time evolution of phase separation between liquid water with high salinity and the ice phase with low salinity. The numerical solution in one and two dimensions indicates the formation of one dominant wavelength, which sets the length scale of the short-time frozen structures. A stability analysis provides the phase diagram in terms of two Landau parameters. It is distinguished an uniform ice phase, a homogeneous liquid saline water solution and a phase where solidification structures can be formed. The Landau parameters are extracted from the supercooling and superheating as well as the freezing point temperature of water.

With the help of realistic parameters the distribution of brine inclusions is calculated and found in agreement with the measured samples. The size of the ice domains separating regions of concentrated seawater depends on salinity and temperature and corresponds to the size of sea ice platelets obtained from a morphological stability analysis for the solidification of salt water.

"Changing Polar Regions" - 25th International Congress on Polar Research 2013 WAS BEDEUTET KLIMAWANDEL FÜR JUNGE MENSCHEN AUF

DER GANZEN WELT?

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Was bedeutet Klimawandel für junge Menschen auf der ganzen Welt? Wer ist für die Klimaveränderungen verantwortlich und wer trägt die Konsequenzen? Um diese Aspekte rund um das Thema „Klimagerechtigkeit“ besser nachvollziehbar zu machen, hat das Klimabüro für Polargebiete und Meeresspiegelanstieg am AlfredWegener-Institut im Jahr 2011 das von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt geförderte Projekt „climateXperience“ durchgeführt. Darüber hinaus organisiert das Klimabüro im Oktober 2012 den Deutsch-Französischen Workshop „Gateway to the Arctic“ am AWI in Bremerhaven, der junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus unterschiedlichen Disziplinen der Natur und Sozialwissenschaften mit Schwerpunkt Arktis zusammenbringt, um ihnen einen Blick und Austausch über die eigene Disziplin hinaus zu ermöglichen. Der Tagungsbeitrag soll einen Einblick in die Arbeit des Klimabüros geben."

"Changing Polar Regions" - 25th International Congress on Polar Research 2013 AMUNDSEN SEA, SOUTH PACIFIC: DISTRIBUTION AND

DEPOSITIONAL PATTERNS AS AN ARCHIVE OF PALAEOCLIMATE

AND PALAEOCEANOGRAPHY

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The distribution of sedimentary sequences at the Antarctic continental slope and rise documents sediment transport and deposition via dynamic bottom currents and ice sheets. Analysing seismic reflection data we try to reconstruct sediment input (path and hence provenance, amount) and sediment transport patterns as an indication for climate changes and modifications in palaeoceanography. Depocentres and sedimentation rates of four sedimentary units show distinct differences in location and shape. The oldest unit ASR-I ( 21 Ma) shows a narrow depocentre parallel to the continental slope interpreted to represent low energy material input via a river estuary, which later formed Pine Island Trough East (PITE). Sediment drifts observed in the elevated Marie Byrd Seamount area point towards a significant sea ice cover but not full glacial conditions for the period before 21 Ma.



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