Sedimentology and age determinations on core PS2813-1

Die Rekonstruktion des Einflusses von Strömungen und glazialmarinen Prozessen auf das Sedimentationsgeschehen am Kontinentalhang der Antarktischen Halbinsel im westlichen Weddellmeer basiert auf sedimentologischen und geophysikalischen Daten eines Kolbenlotkerns. Der Sedimentkern wurde während des Fahrtabschnitts ANT-XIV/3 mit dem FS "Polarstern" aus einer mächtigen Levee-Struktur eines Rinnen-Rückensystems gewonnen. Es wurden sedimentologische sowie sedimentphysikalische Untersuchungen an dem Kernmaterial durchgeführt. Die texturellen Änderungen im Kern und die Variationen der gemessenen Parameter ermöglichen eine lithofazielle Gliederung und stratigraphische Einstufung der Sedimentabfolge. Die untersuchten Sedimente umfassen den Zeitraum der vier letzten Klimazyklen bis heute und repräsentieren die Ablagerungsbedingungen von mehr als 340 000 Jahren. Vier Faziestypen wurden unterschieden, die sowohl glaziale als auch interglaziale Ablagerungsräume charakterisieren. (1) Die überwiegend groblaminierten Sedimentabfolgen wurden der Laminitfazies zugeordnet. Unter glazialen Umweltbedingungen kam es infolge schwacher Bodenströmungen zur Ablagerung feinkörniger, laminierter, strömungsbetonter Sedimente. (2) Strukturlose, sehr homogene Sedimentabfolgen des Kems beschreiben einen weiteren, den Kaltzeiten zugeordneten, Faziestyp, der durch geringe Variationen in den Sedimenteigenschaften charakterisiert ist. (3) Kernabschnitte, die weitgehend strukturlos sind bzw. leichte Bioturbationen und relativ viel eistransportiertes Material aufweisen, wurden als IRD-Fazies bezeichnet. Sie repräsentiert den Übergang vom Glazial zum Interglazial, in dem sich das Schelfeis und die Meereisbeckung zurückzogen. In den Sedimenten kam es infolge der gesteigerten Kalbungsrate zur Anreicherung der Eisfracht. (4) Die relativ biogenreichen, hellen Ablagerungen wurden der interglazialzeitlichen Karbonatfazies zugeteilt. Der signifikant erhöhte Anteil planktischer Foraminiferen weist auf eine gesteigerte Bioproduktivität im Oberflächenwasser hin, die aus verstärkten jahreszeitlichen Schwankungen der Meereisbedeckung resultiert. Die betrachteten Sedimentationsprozesse, wie biologische Produktivität, Umlagerungsprozesse durch Meeresströmungen, gravitativer Sedimenttransport und Eistransport, sind das Abbild komplexer Wechselwirkungen aus Meeresspiegelschwankungen, Änderungen ozeanographischer Bedingungen und der Vereisungsdynamik. Das Sedimentationsgeschehen im Untersuchungsgebiet wurde folglich durch die Variationen der vorherrschenden Umweltbedingungen bestimmt. Im Glazial kam es unter einer geschlossenen Meereisbedeckung zur Ablagerung feinkörniger, geschichteter Sedimente. Vorwiegend Turbiditströmungen kontrollierten das Sedimentationsgeschehen innerhalb des betrachteten Rinnen-Rückensystems. Unter dem Einfluß der Coriolis-Kraft und wahrscheinlich einer Konturströmung wurden die suspendierten, feinkörnigen Partikel aus dem zentralen Bereich der Rinne verdriftet und über dem nördlichen Uferwall abgelagert. Höherenergetische gravitative Prozesse beeinflußten das Sedimentationsgeschehen episodisch und sind durch gut sortierte Ablagerungen mit erhöhten Gehalten im Mittel- bis Grobsiltbereich dokumentiert. Höhere Sedimentationsraten in den Glazialen trugen verstärkt zur Bildung des Uferwalls bei. Die Ablagerungen der ebenfalls glazialzeitlichen homogenen Fazies belegen unterschiedliche Ablagerungsbedingungen und eine Verschiebung der dominierenden Prozesse. Während des Übergangs vom Glazial zum Interglazial nahm die Bodenwasserbildungsrate durch das Aufschwimmen des Schelfeises zu, wodurch die Strömungsintensität gesteigert wurde. Eine verstärkte Eisbergaktivität wird durch die Anreichung des IRD-Materials dokumentiert. Während interglazialer Zeiten ermöglichten offen-marine Bedingungen im Südsommer eine leicht erhöhte biologische Produktivität, so daß der Ablagerungsraum durch die Sedimentation biogener Komponenten verstärkt beeinflußt wurde.

(Table 1) Geochemistry of glass shards at DSDP Leg 84 Holes

Three Leg 84 sites provided a good record of explosive volcanism onshore (in Central America). Ash layers and many ashy pods are interbedded in Recent to Oligocene strata. Evidence of the main periods of activity was noted in Recent to upper Pleistocene, Pliocene-Pleistocene, lower Pliocene to upper Miocene, lower Miocene, and upper Oligocene. Noticeable traces of older volcanism were found in upper Eocene strata. The chemical analyses of glass shards show a dacitic to rhyolitic composition with a low to moderate calc-alkalinity. A preliminary distinction of samples in three geochemical groups according to their K2O/SiO2 contents is done to test a magmatic evolution. Comparisons are made with Leg 67 and on-land data.

Downwelling spectral irradiance as measured in different depths, remote sensing reflectance and phytoplankton pigment concentration during POLARSTERN cruises ANT-XXIV/1, ANT-XXIV/4, ANT-XXVI/4 and Maria S. Merian cruise MSM18/3

The composition and abundance of algal pigments provide information on phytoplankton community characteristics such as photoacclimation, overall biomass and taxonomic composition. In particular, pigments play a major role in photoprotection and in the light-driven part of photosynthesis. Most phytoplankton pigments can be measured by high-performance liquid chromatography (HPLC) techniques applied to filtered water samples. This method, as well as other laboratory analyses, is time consuming and therefore limits the number of samples that can be processed in a given time. In order to receive information on phytoplankton pigment composition with a higher temporal and spatial resolution, we have developed a method to assess pigment concentrations from continuous optical measurements. The method applies an empirical orthogonal function (EOF) analysis to remote-sensing reflectance data derived from ship-based hyperspectral underwater radiometry and from multispectral satellite data (using the Medium Resolution Imaging Spectrometer - MERIS - Polymer product developed by Steinmetz et al., 2011, doi:10.1364/OE.19.009783) measured in the Atlantic Ocean. Subsequently we developed multiple linear regression models with measured (collocated) pigment concentrations as the response variable and EOF loadings as predictor variables. The model results show that surface concentrations of a suite of pigments and pigment groups can be well predicted from the ship-based reflectance measurements, even when only a multispectral resolution is chosen (i.e., eight bands, similar to those used by MERIS). Based on the MERIS reflectance data, concentrations of total and monovinyl chlorophyll a and the groups of photoprotective and photosynthetic carotenoids can be predicted with high quality. As a demonstration of the utility of the approach, the fitted model based on satellite reflectance data as input was applied to 1 month of MERIS Polymer data to predict the concentration of those pigment groups for the whole eastern tropical Atlantic area. Bootstrapping explorations of cross-validation error indicate that the method can produce reliable predictions with relatively small data sets (e.g., < 50 collocated values of reflectance and pigment concentration). The method allows for the derivation of time series from continuous reflectance data of various pigment groups at various regions, which can be used to study variability and change of phytoplankton composition and photophysiology.