Arctic Siberia: Modern pollen dataset and pollen spectra changes over the last 7,000 years from a lacustrine sediment core (southern Taymyr region)

Palaeoecological investigations in the larch forest-tundra ecotone in northern Siberia have the potential to reveal Holocene environmental variations, which likely have consequences for global climate change because of the strong high-latitude feedback mechanisms. A sediment core, collected from a small lake (radius ~100 m), was used to reconstruct the development of the lake and its catchment as well as vegetation and summer temperatures over the last 7100 calibrated years. A multi-proxy approach was taken including pollen and sedimentological analyses. Our data indicate a gradual replacement of open larch forests by tundra with scattered single trees as found today in the vicinity of the lake. An overall trend of cooling summer temperature from a ~2 °C warmer-than-present mid-Holocene summer temperatures until the establishment of modern conditions around 3000 years ago is reconstructed based on a regional pollen-climate transfer function. The inference of regional vegetation changes was compared to local changes in the lake's catchment. An initial small water depression occurred from 7100 to 6500 cal years BP. Afterwards, a small lake formed and deepened, probably due to thermokarst processes. Although the general trends of local and regional environmental change match, the lake catchment changes show higher variability. Furthermore, changes in the lake catchment slightly precede those in the regional vegetation. Both proxies highlight that marked environmental changes occurred in the Siberian forest-tundra ecotone over the course of the Holocene.

Oxygen isotope composition of planktonic foraminifer Globigerinoides ruber in sediment core GeoB1413 from the eastern edge of the South Atlantic central gyre

Die Paläozeanographie versucht die Klimageschichte des Quartärs zu rekonstruieren und die Zusammenhänge zwischen Klimaänderungen und ozeanischer Zirkulation besser zu verstehen. Ein wichtiges Hilfsmittel stellen die planktischen Foraminiferen dar. Die Analyse planktischer Foraminiferengemeinschaften hat gezeigt, daß die Verbreitung dieser Protozoa durch die Umweltbedingungen in den Oberflächenwasserströmen bestimmt wird (BoLTOVSKOY, 1969; CIFELLI& BENIER, 1976; OTIENS, 1991). Durch ihre Ablagerung und Erhaltung am Meeresboden speichern sie diese Informationen und bilden einen Indikator für Wassermassen und Oberflächenwassertemperaturschichtung. Zeitliche und räumliche Veränderungen der Faunenvergesellschaftungen und der Verhältnisse stabiler Sauerstoff- und Kohlenstoffisotope einzelner Foraminiferenarten haben damit einen maßgeblichen Beitrag zur Kenntnis der spätquartären Temperatur- und Zirkulationsänderungen der Oberflächenströme geliefert (SHACKLETON & OPDYKE, 1973; BE et al., 1976; RUDDIMAN & McooYRE, 1976; VINCENT & BERGER, 1981; CLIMAP, 1981; RA VELO et al., 1990). Mit Hilfe der planktischen Foraminiferen soll diese Arbeit einen Beitrag zur Rekonstruktion der spätquartären Ozeanographie des Südatlantiks liefern. Die Oberflächenströme des Südatlantiks sind das Bindeglied im Wärmeaustausch zwischen niederen und hohen Breiten. Durch den Südäquatorialstrom (SEC) werden warme Wassermassen, die sich aufgrund der hohen Sonneneinstrahlung im tropischen Atlantik gebildet haben, in den Nordatlantik transportiert. Die Wärme wird im Nordatlantik unter Bildung des Nordatlantischen-Tiefenwassers (NADW) an die Atmosphäre abgegeben. Durch dieses Ereignis wird maßgeblich das nordeuropäische Klima beeinflußt (BROECKER & DENTON, 1989). Die Intensität des SEC wird durch den saisonal variierenden SE-, NE-Passat gesteuert, der hauptsächlich durch die Präzession der geneigten Erdachse bzw. durch die Insolation auf der Nordhalbkugel kontrolliert wird (Mc OOYRE et aI., 1989; MOLFINO & Mc INTYRE, 1990). Der SEC fließt entlang des Äquators von Ost nach West und kalte, nährstotfreiche, tiefere Wassermassen (Südatlantisches-Zentralwasser (SACW)) steigen vor allem im Osten auf und erzeugen das hochproduktive äquatoriale Auftriebsgebiet. Im Osten ist der Temperaturgradient in der Wassersäule steiler, und die Thermoklinentiefe nimmt von Ost nach West zu. Die Lage der Thermokline ist damit ein wesentlicher Faktor, der den Wärmehaushalt im Atlantik mitbestimmt. So wird z. B. im äquatorialen Auftriebsgebiet und im Auftriebsgebiet des küstennahen Benguela-Stroms, wo die Thermoklinentiefe durch aufsteigende kalte Wassermassen gering ist, eine Wärmezunahme von 100 W/qm im Wärmehaushalt erreicht (PETERSON & STRAMMA, 1991). Zur spätquartären Rekonstruktion des Wärmeflusses und der Oberflächenzirkulation im Südostatlantik ist es daher wichtig, auch die zeitlichen und räumlichen Veränderungen tieferer Wasserschichten (bis 300 m) zu erfassen.

Physico-chemical parameters of sediment core PG1975-1 (09-Tik-05) from a Tundra Lake, Northeastern Siberia

The relationships between thermokarst activity, limnogeological processes and climate change in the Siberian Arctic are not well understood. The objective of this paper is to identify the factors controlling the patterns of deposition, using grain size distribution, organic content, elemental composition and mineralogical composition of a 137-cm long sediment core with a maximum age of ~10.9 cal. kyr BP from Lake El'gene-Kyuele in the tundra of northeastern Siberia. Eight fine sand layers are attributed to depositional events associated with thaw slump activity acting upon orthogonally oriented patterns of ice-wedge networks in the ice-rich permafrost on the NW margin of the lake catchment. Sr/Rb ratios, which correspond to the total feldspar and illite content, serve as high-resolution grain size proxies. The Br content relates to the total organic carbon content, and the Fe/Mn ratio reflects the degree of oxidisation. Our results indicate a relationship between repeated phases of fine sand input and retrogressive thaw slumping dependent on hydroclimate variability and orthogonally oriented ice-wedge networks within the catchment.