Stable isotopes, Mg/Ca-ratios, and biogenic opal of five sediment cores from the subarctic northwest Pacific

Based on models and proxy data it has been proposed that salinity-driven stratification weakened in the subarctic North Pacific during the last deglaciation, which potentially contributed to the deglacial rise in atmospheric carbon dioxide. We present high-resolution subsurface temperature (TMg/Ca) and subsurface salinity-approximating (d18Oivc-sw) records across the last 20,000 years from the subarctic North Pacific and its marginal seas, derived from combined stable oxygen isotopes and Mg/Ca ratios of the planktonic foraminiferal species Neogloboquadrina pachyderma (sin.). Our results indicate regionally differing changes of subsurface conditions. During the Heinrich Stadial 1 and the Younger Dryas cold phases our sites were subject to reduced thermal stratification, brine rejection due to sea-ice formation, and increased advection of low-salinity water from the Alaskan Stream. In contrast, the Bølling-Allerød warm phase was characterized by strengthened thermal stratification, stronger sea-ice melting, and influence of surface waters that were less diluted by the Alaskan Stream. From direct comparison with alkenone-based sea surface temperature estimates (SSTUk'37), we suggest deglacial thermocline changes that were closely related to changes in seasonal contrasts and stratification of the mixed layer. The modern upper-ocean conditions seem to have developed only since the early Holocene.

Benthic foraminiferal assemblages and paleoproductivity reconstructions for the last 550 kyr of the Ontong Java Plateau, western equatorial Pacific

We analyzed foraminiferal and nannofossil assemblages and stable isotopes in samples from ODP Hole 807A on the Ontong Java Plateau in order to evaluate productivity and carbonate dissolution cycles over the last 550 kyr (kilo year) in the western equatorial Pacific. Our results indicate that productivity was generally higher in glacials than during interglacials, and gradually increased since MIS 13. Carbonate dissolution was weak in deglacial intervals, but often reached a maximum during interglacial to glacial transitions. Carbonate cycles in the western equatorial Pacific were mainly influenced by changes of deep-water properties rather than by local primary productivity. Fluctuations of the estimated thermocline depth were not related to glacial to interglacial alternations, but changed distinctly at ~280 kyr. Before that time the thermocline was relatively shallow and its depth fluctuated at a comparatively high amplitude and low frequency. After 280 kyr, the thermocline was deeper, and its fluctuations were at lower amplitude and higher frequency. These different patterns in productivity and thermocline variability suggest that thermocline dynamics probably were not a controlling factor of biological productivity in the western equatorial Pacific Ocean. In this region, upwelling, the influx of cool, nutrient-rich waters from the eastern equatorial Pacific or of fresh waters from rivers have probably never been important, and their influence on productivity has been negligible over the studied period. Variations in the inferred productivity in general are well correlated with fluctuations in the eolian flux as recorded in the northwestern Pacific, a proxy for the late Quaternary history of the central East Asian dust flux into the Pacific. Therefore, we suggest that the dust flux from the central East Asian continent may have been an important driver of productivity in the western Pacific.

Benthic foraminifera in the Tasman Sea, Emerald Basin and Challenger Plateau

Im Rahmen des TASQWA-Projektes (Quarternary Variability of Water Masses in the Southern Tasman Sea and the Southern Ocean) wurde eine erstmalige quantitative und taxonomische Bestandsaufnahme der rezenten, benthischen Tiefseeforaminiferen der Korngrößenfraktion > 250 µm in 27 Sedimentoberflächenproben aus dem austral-antarktischen Gebiet durchgeführt. Es konnten 137 Arten bestimmt werden, wobei aber keine Art dominante Anteile in den Proben erreichte. Über benthische Tiefseeforaminiferen im untersuchten Gebiet existiert kaum Literatur. Es gibt zwar aus dem 19. Jhrd. sehr gut dokumentierte Foraminiferen in diesem Bereich, diese decken aber längst nicht alle gefundenen Exemplare ab. Erst um die Jahrtausendwende beschäftigten sich Autoren wieder intensiver mit den australischen und neuseeländischen, benthischen Foraminiferen. Aber auch sie drangen nicht bis in die Tiefsee vor, sondern blieben vorwiegend im Schelfbereich. Aufgrund dieser spärlichen Literatur ist jede einzelne Art ausführlich mit Synonymieliste und Abbildung dokumentiert worden. Die PAST-Analyse generierte mit den 137 Arten und den 27 Stationen sechs Faunenvergesellschaftungen, die überwiegend bathymetrisch zoniert sind. Ab 562 m beginnt am Campbell Plateau in der Hochproduktionszone die Bulimina-Vergesellschaftung. Diese Vergesellschaftung zeichnet sich durch die höchste Individuenzahl aus. Ab 959 m findet sich die Rhizammina-Vergesellschaftung, die im Untersuchungsgebiet am weitesten verbreitet ist. Die weniger oft anzutreffende Cibicides-Vergesellschaftung läßt sich ab 1660 m Tiefe finden. Nur in einer einzigen Probe an der Tasmanschwelle in 2146 m Tiefe, tritt die Reophax-Vergesellschaftung auf, in der die Textulariina überwiegen. Die weniger oft anzutreffende Ehrenbergina-Vergesellschaftung läßt sich ab 1841 m finden. In dieser Vergesellschaftung, in der die Artenanzahl fast an das Niveau der Hochproduktionszone heranreicht, halten sich Rotaliina und Textulariina die Waage. Im Emerald Becken ab 3909 m Tiefe beginnt die Jaculella- Vergesellschaftung. Diese liegt in einem echten Hungergebiet und besteht hauptsächlich aus Textulariina. Im gesamten Untersuchungsgebiet lassen sich durch die Probenauswertung vier unterschiedliche Lebensräume (Challenger Plateau, Campbell Plateau, Emerald Becken und Tasmanschwelle) ausmachen. Da jedoch nur zwei Sedimentoberflächenproben am Challenger Plateau genommen wurden, konnte dieser Bereich nur eingeschränkt mit den anderen drei Bereichen verglichen werden. Die Foraminiferengemeinschaften des Challenger Plateaus und der Tasmanschwelle können jedoch im oberen Bereich der Wassersäule auch nur eingeschränkt miteinander verglichen werden, da man an der Tasmanschwelle Sedimentoberflächenproben erst ab 1634 m genommen hat und am Campbell Plateau Proben ab 562 m vorhanden sind. Die oberen Bereiche (ab 562 m bis ca. 1300 m) des Campbell Plateaus sind Hochproduktionsbereiche, die die höchsten Individuenzahlen pro 10 cm**3 Sediment und die höchste Artenvielfalt aufweisen. Am Südwesthang des Campbell Plateaus läßt sich eine Abfolge der verschiedenen Foraminiferenvergesellschaftungen bis hinunter in das Emerald Becken nachweisen. An der Tasmanschwelle selbst läßt sich keine ausgeprägte Hochproduktionszone erkennen. Generell gibt es hier weniger Arten und weniger Individuen pro 10 cm**3 Sediment als am Cambell Plateau. Das Emerald Becken, als tiefster Bereich des Untersuchungsgebietes und als echtes Hungergebiet, nimmt eine Sonderrolle ein.