Glacial geomorphology of the Altai and Western Sayan Mountains, Central Asia

In this article, we present a map of the glacial geomorphology of the Altai andWestern Sayan Mountains, covering an area of almost 600,000 km2. Although numerous studies provide evidence for restricted Pleistocene glaciations in this area, others have hypothesized the past existence of an extensive ice sheet. To provide a framework for accurate glacial reconstructions of the Altai and Western Sayan Mountains, we present a map at a scale of 1:1,000,000 based on a mapping from 30 m resolution ASTER DEM and 15 m/30 mresolution Landsat ETM+ satellite imagery. Four landform classes have been mapped: marginal moraines, glacial lineations, hummocky terrain, and glacial valleys. Our mapping reveals an abundance of glacial erosional and depositional landforms. The distribution of these glacial landforms indicates that the Altai and Western Sayan Mountains have experienced predominantly alpine-style glaciations, with some small ice caps centred on the higher mountain peaks. Large marginal moraine complexes mark glacial advances in intermontane basins. By tracing the outer limits of present-day glaciers, glacial valleys, and moraines, we estimate that the past glacier coverage have totalled to 65,000 km2 (10.9% of the mapped area), whereas present-day glacier coverage totals only 1300 km2 (0.2% of the mapped area). This demonstrates the usefulness of remote sensing techniques for mapping the glacial geomorphology in remote mountain areas and for quantifying the past glacier dimensions. The glacial geomorphological map presented here will be used for further detailed reconstructions of the paleoglaciology and paleoclimate of the region.

西天山造山带古生代构造演化与地壳增生—来自花岗岩和蛇绿岩的证据

The Central Asian Orogen Belt (CAOB), which is different from the subductional orogen and the collisional orogen, is known as the most important site of crustal growth in the Phanerozoic, and it has been a ‘hot spot’ for studying the orogenic belts. The Chinese West Tianshan Orogen is occupying the west-southern part of the CAOB and is of great importances to understand the orogenic processes and the continental growth in the Central Asia. The West Tianshan Orogen had undergone complex tectonic evolutional processes in Paleozoic times and large volumes granitic rocks have recorded important information about these processes. Litter is known about Phanerozoic continental growth in the Western Tianshan area so far, compared with the other areas of the CAOB, such as eastern Junggar, western Junggar, Altai and Alakol. The aim of this dissertation is to set up the chronology frame of granitoids in western Tianshan, provide new evidence for the tectonic evolution and discuss the Paleozoic continental growth in this area, on the basis of the studies on the isotopic chronology, major element, trace element and Nd-Sr isotopic geochemistry of granitoids and the isotopic chronology and geochemistry of the ophiolites in this area, especially the Kule Lake ophiolites. 25 precise SHRIMP U-Pb zircon and LA-ICPMS U-Pb zircon ages have been obtained in this dissertation. The granitic rocks in western Tianshan had been formed during two periods: the granitic gneiss with an age of 896Ma, possibly representing the forming age of the Precambrian basement; the granitic rocks with ages varying from 479Ma to 247Ma, recording the Paleozoic orogenic process of western Tianshan. The granitoids in western Tianshan are composed of intermediate-basic rocks, intermediate rocks, intermediate-acid rocks and acid rocks, mainly intermediate-acid rocks and acid rocks. They are mostly granite, granodiorite, quartz syenite and monzodiorite. Different types of granitic rocks are exposed in different tectonic units. The granitoids on the northern margin of the Yili Plate mainly formed in late Paleozoic (413Ma ~ 281Ma), those with ages varying from 413Ma to 297Ma show continental arc affinities and the magnesian calc-alkalic metaluminous diorite of 281Ma display the geochemical characteristics similar to those of granites formed during the post-orogenic period. The granitiods on the southern margin of the Yili Plate include the adakite diorite of 470Ma which was formd by partial melting of thickened lower crust, the post-collisional alkali-feldspar granite of 430Ma, the volcanic arc granite of 348Ma and the Triassic post-collisional granite. The granitoids in the Central Tianshan Plate formed in 479Ma ~ 247Ma, mainly in 433Ma ~ 321Ma. The granitic rocks with ages of 479Ma ~ 321Ma are magnesian calc-alkalic to alkalic rocks with continental arc affinities. A few post-collisional granitoids of 276Ma ~ 247Ma may have inherited the geochemical characteristics of pre-existing arc magma. The granitic rocks in Southern Tianshan (northern margin of the Tarim plate) formed two stages, 420Ma ~ 411Ma and ca. 285Ma. The magnesian calcic to alkalic granites of 420Ma ~ 411Ma may formed during the extension process of the continental margin. The granite of 285Ma includes mostly ferroan calc-alkalic to alkali-calcic rocks with high SiO2 and high alkaline contents, and obviously negative anomaly of Eu, Ba, Sr, P, Ti, similar to the geochemical characteristics of the A-type granite which is formed during post-collisional extension. The Kule Lake ophiolite in southern Tianshan shows the affinity of N-MORB. A SHRIMP zircon U-Pb age of 425±8Ma has obtained for gabbros. Some zircons have given another group of 206Pb/238U age 918Ma, which may indicate the information of the pre-exist old basement rock. The small oceanic basin represented by Kule Lake ophiolite probably developed on the split northern margin of Tarim block. A model for Paleozoic tectonic evolution of the West Tianshan Orogen has been proposed here on the basis of the new results obtained in this dissertation and the previous published data. In Early Cambrian, the Terskey Ocean occurred along the North Nalati fault (NNF), and it separated the Yili plate from the Central Tianshan plate which was probably connected with the Tarim plate. The Terskey Ocean probably subducted towards south under the Central Tianshan plate and towards north under the Yili plate simultaneously. In the early stage of Late Ordovician, the Terskey Ocean had been closed, and the Yili and Central Tianshan plates collided. Meanwhile, extension happened within the joint Central Tianshan and Tarim plates gradually and the Paleo-South Tianshan Ocean had been formed. In Early Silurian, the Paleo-South Tianshan Ocean began to subduct beneath the composite Yili-Central Tianshan plate, which was intruded by volcanic arc granitoids. In Middle Silurian, the Paleo-South Tianshan Ocean, which had reached a certain width, was subducting strongly. And this subduction may have produced voluminous granitoids in the Central Tianshan plate. In the latest stage of Carboniferous, the Paleo-South Tianshan ocean closed, and the Yili-Central Tianshan plate and Tarim plate collided. In Late Cambrian, Paleo-Junggar Ocean occurred to north of the Yili plate; and started to subduct towards south under the Yili plate in Ordovician. This subduction may have produced a magma arc on the northern margin of the Yili plate. In Late Carboniferous, the Paleo-Junggar Ocean had been closed. The Yili-Central and Junggar plates amalgamated together. The West Tianhan Orogen may undergo a post-collisional collapse since Permian. And the magmatic activities may continue to early Triassic. The initial 87Sr/86Sr ration of the granitic rocks in the western Tianshan Mountains varies from 0.703226 to 0.716343, and Nd（t）from -6.50 to 2.03. The characteristics of Sr-Nd isotope indicate that the source of granitic material is not a sole source, which may be produced by mantle-crust magma mixing. In Paleozoic time, lateral growth of the continental crust along active continental margins was dominant, whereas the vertical growth of continental crust resulted from post- collisional mantle derived magmas was not obvious.

Einfluß der Gewässerversauerung auf Hyporheos und Bryorheos: Untersuchungen an zwei Waldbächen im Westharz

Im Rahmen der Fallstudie Harz sollte an der Schnittstelle zwischen Grundlagenforschung und angewandter Forschung ein Beitrag zur Klärung der Frage geleistet werden, inwieweit zwei Zuläufe der Sösetalsperre im Westharz versauert bzw. versauerungsgefährdet sind; aus diesem Stausee wird Trinkwasser für mehrere Gemeinden in Norddeutschland gewonnen. Die Belastung des fast vollständig bewaldeten Einzugsgebiets der Sösetalsperre mit luftbürtigen Schadstoffen (Saurer Regen) zählte zu den höchsten in Mitteleuropa. An jeweils drei Untersuchungsstellen der beiden Bäche Alte Riefensbeek (R1 bis R3) und Große Söse (S1 bis S3) wurden zwischen März 1987 und November 1988 Proben aus Moospolstern und dem hyporheischen Interstitial entnommen und physikalisch, chemisch und biologisch untersucht. Ergänzend wurden Wasserproben zwischen März 1986 und Oktober 1991 sowie vom April 1998 ebenso wie qualitative Fänge von Makroinvertebraten zwischen November 1986 und Juli 1990 sowie vom April 1998 ausgewertet. Die Analyse der tierischen Besiedlung der Moos- und Interstitialproben beschränkte sich auf die taxonomischen Gruppen Turbellaria (Strudelwürmer), Mollusca (Weichtiere), Amphipoda (Flohkrebse), Ephemeroptera (Eintagsfliegen), Plecoptera (Steinfliegen), Heteroptera (Wanzen), Megaloptera (Schlammfliegen), Coleoptera (Käfer), Trichoptera (Köcherfliegen) und Diptera (Zweiflügler). Der Grundsatz, daß normalverteilte und nicht normalverteilte Daten statistisch unterschiedlich behandelt werden müssen, wurde konsequent angewandt. Am Beispiel der Choriotopstruktur wurde gezeigt, daß die Auswahl des Analyseverfahrens das Ergebnis der ökologischen Interpretation multivariater statistischer Auswertung beeinflußt. Die Daten der Korngrößen-Verteilung wurden vergleichend einer univariaten und einer multivariaten statistischen Analyse unterworfen. Mit dem univariaten Verfahren wurden die Gradienten der ökologisch relevanten Korngrößen-Parameter eher erkannt als mit dem multivariaten Verfahren. Die Auswirkungen von Gewässerversauerung sowie anderer Umweltfaktoren (insgesamt 42 Faktoren) auf die Lebensgemeinschaften wurden anhand der Parameter Artenzahl, Besiedlungsdichte, Körpergröße und Biomasse untersucht. Abundanz, Biomasse und Körpergröße sowie die Umweltfaktoren wurden auf einem horizontalen Gradienten, d.h. im Längslauf der Bäche, und auf einem vertikalen Gradienten, d.h. fließende Welle / Bryorheon / Benthon versus Hyporheon, untersucht. Es wurde ein terminologisches System für die Kompartimente in der Fließgewässer-Aue vorgeschlagen, das in sich einheitlich ist. Es wurde ein neuer Moos-Vitalitätsindex für die Moospolster vorgestellt. Es wurden Bestimmungsschlüssel für die Larven der Chloroperlidae (Steinfliegen-Familie) und der Empididae (Tanzfliegen) in den beiden Harzbächen entwickelt. Die untersuchten Bachstrecken waren frei von Abwasserbelastung. An zwei Stellen wurde Wasser für einen Forellenteich ausgeleitet. Abgesehen von zwei meterhohen Abstürzen in der Großen Söse waren wasserbauliche Veränderungen ohne große Bedeutung. Das Abfluß-Regime war insofern nicht mehr natürlich, als beide Bäche in das System der bergbaulichen Bewässerungsgräben des Oberharzes eingebunden sind. Die Söse hatte ein F-nivopluviales Abfluß-Regime, der abflußreichste Doppelmonat war der März / April, die Unregelmäßigkeit des Abfluß-Regimes war sehr hoch, die Vorhersagbarkeit sehr niedrig, die monatlichen Abfluß-Maxima wiesen eine sehr geringe Konstanz auf. Der Zeitraum der biologischen Probenahme wurde von überdurchschnittlich vielen Tagen mit mäßig erhöhten Abflüssen geprägt, sehr große Hochwasser-Wellen fehlten aber. Die Abfluß-Dynamik wurde statistisch beschrieben. Das hydraulische Regime wurde anhand der Meßgrößen Fließgeschwindigkeit, Fließkraft und FROUDE-Zahl dargestellt. Der Zusammenhang zwischen Abfluß und Fließgeschwindigkeit auf der einen Seite und der Korngrößen-Verteilung auf der anderen Seite wurde statistisch untersucht, ebenfalls zwischen dem Abfluß und dem Kohlenstoff- und Stickstoff-Gehalt der Feinstpartikel sowie dem Wasserchemismus. In den Phasen ohne Hochwasser hatte das Hyporheal die Funktion einer Senke für Feinstkörner. Das Bachbett der Alten Riefensbeek war stabiler als das der Großen Söse. Insgesamt gesehen war das hyporheische Sediment in den quellnahen Abschnitten grobkörniger und auf den quellfernen Strecken feinkörniger. Der prozentuale Anteil der Feinstkörner im Hyporheal und Benthal nahm aber im Längslauf der Bäche ab. Dies ist ungewöhnlich, konnte aber nicht plausibel mit geologischen und hydrologischen Meßgrößen erklärt werden. Beide Bäche waren sommerkalt. Der Einfluß der Wassertemperatur auf die Larvalentwicklung wurde beispielhaft an den Taxa Baetis spp. und Leuctra gr. inermis untersucht. Es gab eine Tendenz, daß der Kohlenstoff- und Stickstoff-Gehalt der Feinstpartikel vom Benthal in das Hyporheal anstieg. Dies war ein weiterer Hinweis darauf, daß das Hyporheal die Funktion einer Senke und Vorratskammer für Nährstoffe hat. Der Zusammenhang zwischen partikulärer und gelöster Kohlenstoff-Fraktion wurde diskutiert. Im Hyporheon war die Nitrifikation nicht stärker als in der fließenden Welle. Es gab Hinweise, daß die sauren pH-Werte in der Großen Söse die Nitrifikation hemmten. Die Valenzen der Moos- und Tier-Taxa bezüglich Fließgeschwindigkeit, pH-Wert, Alkalinität sowie der Gehalte von Sauerstoff, Calcium, Magnesium, Kalium und Natrium wurden zusammengestellt. Das hyporheische Sediment war sehr grob und hatte eine hohe Porosität. Der Austausch zwischen fließender Welle und hyporheischem Wasser konnte deshalb sehr schnell erfolgen, es gab keine intergranulare Sprungschicht, die physikalischen und chemischen Tiefengradienten waren in den meisten Fällen gar nicht ausgeprägt oder nur sehr flach. Die Wassertemperatur des Freiwassers unterschied sich nicht signifikant von derjenigen im hyporheischen Wasser. Es gab -- von wenigen Ausnahmen bei pH-Wert, Leitfähigkeit und Sauerstoffgehalt abgesehen -- keine signifikanten Unterschiede zwischen dem Wasserchemismus der fließenden Welle und dem des Hyporheals. Die physikalischen und chemischen Voraussetzungen für die Refugialfunktion des Hyporheons waren deshalb für versauerungsempfindliche Taxa nicht gegeben. In der Tiefenverteilung der untersuchten Tiergruppen im Hyporheal lag das Maximum der Abundanz bzw. Biomasse häufiger in 10 cm als in 30 cm Tiefe. Daraus läßt sich aber keine allgemeine Gesetzmäßigkeit ableiten. Es wurde durchgehend die Definition angewendet, daß die Gewässerversauerung durch den Verlust an Pufferkapazität charakterisiert ist. Saure Gewässer können, müssen aber nicht versauert sein; versauerte Gewässer können, müssen aber nicht saures Wasser haben. Maßstab für das Pufferungsvermögen eines Gewässers ist nicht der pH-Wert, sondern sind die Alkalinität und andere chemische Versauerungsparameter. Der pH-Wert war auch operativ nicht als Indikator für Gewässerversauerung anwendbar. Die chemische Qualität des Bachwassers der Großen Söse entsprach aufgrund der Versauerung nicht den umweltrechtlichen Vorgaben bezüglich der Parameter pH-Wert, Aluminium, Eisen und Mangan, bzgl. Zink galt dies nur an S1. In der Alten Riefensbeek genügte das Hyporheal-Wasser in 30 cm Tiefe an R2 bzgl. des Sauerstoff-Gehalts nicht den umweltrechtlichen Anforderungen. Nur im Freiwasser an R1 genügten die Ammonium-Werte den Vorgaben der EG-Fischgewässer-Richtlinie, der Grenzwert wurde an allen anderen Meßstellen und Entnahmetiefen überschritten. Das BSB-Regime in allen Entnahmetiefen an R2, im Freiwasser an R3 und S1, im Hyporheal an R1 sowie in 30 cm Tiefe an R3 genügte nicht den Anforderungen der Fischgewässer-Richtlinie. Der Grenzwert für Gesamt-Phosphor wurde an S3 überschritten. In der Großen Söse war der Aluminium-Gehalt so hoch, daß anorganisches und organisches Aluminium unterschieden werden konnten. Besonders hohe Gehalte an toxischem anorganischen Aluminium wurden an Tagen mit Spitzen-Abflüssen und Versauerungsschüben gemessen. Erst die Ermittlung verschiedener chemischer Versauerungsparameter zeigte, daß auch die alkalischen Probestellen R2 und R3 mindestens versauerungsempfindlich waren. Die Messung bzw. Berechnung von chemischen Versauerungsparametern sollte deshalb zum Routineprogramm bei der Untersuchung von Gewässerversauerung gehören. Zu Beginn des Untersuchungsprogramms war angenommen worden, daß die mittleren und unteren Abschnitte der Alten Riefensbeek unversauert sind. Dieser Ansatz des Untersuchungsprogramms, einen unversauerten Referenzbach (Alte Riefensbeek) mit einem versauerten Bach (Große Söse) zu vergleichen, mußte nach der Berechnung von chemischen Versauerungsindikatoren sowie der Analyse der Abundanz- und Biomasse-Werte modifiziert werden. Es gab einen Versauerungsgradienten entlang der Probestellen: R1 (unversauert) R2 und R3 (versauerungsempfindlich bis episodisch leicht versauert) S2 und S3 (dauerhaft versauert) S1 (dauerhaft stark versauert). An S1 war das Hydrogencarbonat-Puffersystem vollständig, an S2 und S3 zeitweise ausgefallen. Die Versauerungslage an R2 und R3 war also schlechter als vorausgesehen. Unterschiede im Versauerungsgrad zwischen den Meßstellen waren nicht so sehr in unterschiedlichen Eintragsraten von versauernden Stoffen aus der Luft begründet, sondern in unterschiedlichen Grundgesteinen mit unterschiedlichem Puffervermögen. Der Anteil der verschiedenen sauren Anionen an der Versauerung wurde untersucht, die chemischen Versauerungsmechanismen wurden mit Hilfe von Ionenbilanzen und verschiedenen Versauerungsquotienten analysiert. Die beiden untersuchten Bäche waren von anthropogener Versauerung betroffen. Dabei spielte die Schwefel-Deposition (Sulfat) eine größere Rolle als die Stickstoff-Deposition (Nitrat). Die Probestelle S1 war immer schon in unbekanntem Maß natürlich sauer. Dieser natürlich saure Zustand wurde von der hinzugekommenen anthropogenen Versauerung bei weitem überragt. Die wenigen gewässerökologischen Daten, die im Wassereinzugsgebiet der Söse vor 1986 gewonnen wurden, deuten darauf hin, daß die Versauerung in den 70er und in der ersten Hälfte der 80er Jahre vom Boden und Gestein in die Bäche durchgeschlagen war. Dieser Versauerungsprozeß begann vermutlich vor 1973 in den Quellen auf dem Acker-Bruchberg und bewegte sich im Laufe der Jahre immer weiter talwärts in Richtung Trinkwasser-Talsperre. Der Mangel an (historischen) freilandökologischen Grundlagendaten war nicht nur im Untersuchungsgebiet, sondern ist allgemein in der Versauerungsforschung ein Problem. Wenn sich das Vorkommen von nah verwandten Arten (weitgehend) ausschließt, kann dies an der Versauerung liegen, z.B. war die Alte Riefensbeek ein Gammarus-Bach, die Große Söse ein Niphargus-Bach; dieses muß aber nicht an der Versauerung liegen, z.B. fehlte Habroleptoides confusa im Hyporheos an R3, Habrophlebia lauta hatte dagegen ihr Abundanz- und Biomasse-Maximum an R3. Zugleich lag das Maximum des prozentualen Anteils von Grobsand an R3, eine mögliche Ursache für diese interspezifische Konkurrenz. Die biologische Indikation von Gewässerversauerung mit Hilfe der Säurezustandsklassen funktionierte nicht in den beiden Harzbächen. Es wurde deshalb ein biologischer Versauerungsindex vorgeschlagen; dieser wurde nicht am pH-Wert kalibriert, sondern an der chemischen Versauerungslage, gekennzeichnet durch die Alkalinität und andere chemische Meßgrößen der Versauerung. Dafür wurden aufgrund der qualitativen und quantitativen Daten die häufigeren Taxa in die vier Klassen deutlich versauerungsempfindlich, mäßig versauerungsempfindlich, mäßig versauerungstolerant und deutlich versauerungstolerant eingeteilt. Es reicht nicht aus, die biologischen Folgen von Gewässerversauerung sowie Veränderungen in der Nährstoff-Verfügbarkeit und im sonstigen Wasserchemismus nur anhand der Artenzahl oder des Artenspektrums abzuschätzen. Vielmehr müssen quantitative Methoden wie die Ermittlung der Abundanzen angewandt werden, um anthropogene und natürliche Störungen des Ökosystems zu erfassen. Es wurde eine Strategie für die behördliche Gewässergüteüberwachung von Bachoberläufen vorgeschlagen, die flächendeckend die Versauerungsgefährdung erfassen kann. Die Auswirkungen der zeitlichen Dynamik des Versauerungschemismus wurden am Beispiel des versauerungsempfindlichen Taxons Baetis spp. (Eintagsfliegen) dargestellt. An S2 und S3 kam es zu starken Versauerungsschüben. Baetis konnte sich nicht ganzjährig halten, sondern nur in versauerungsarmen Phasen im Sommer und im Herbst; es gab einen Besiedlungskreislauf aus Ausrottungs- und Wiederbesiedlungsphasen. Die temporäre Population von Baetis an S2 und S3 bestand nur aus ersten Larvenstadien. Die Probestellen wurden auf horizontalen Gradienten der Umweltfaktoren angeordnet. Bei einigen Parametern gab es keinen Gradienten (z.B. Sauerstoff-Gehalt), bei anderen Parametern waren die Meßstellen auf sehr flachen Gradienten angeordnet (z.B. C:N-Quotient der Feinstkörner), bei den restlichen Meßgrößen waren die Gradienten sehr deutlich (z.B. Alkalinität). Bei den Längsgradienten von Abundanz und Biomasse waren alle Möglichkeiten vertreten: Zunahme (z.B. Leuctra pseudosignifera), Abnahme (z.B. Gammarus pulex), Maximum an der mittleren Probestelle (z.B. Leuctra pseudocingulata) und kein signifikanter Trend (z.B. Nemoura spp.). Abundanz und Biomasse zahlreicher taxonomischer Einheiten hatten ihr Maximum im Längslauf an den quellnächsten Probestellen R1 und S1, z.B. Protonemura spp. und Plectrocnemia spp. Die Lebensgemeinschaften an R1 und S1 waren allerdings völlig unterschiedlich zusammengesetzt. Die häufig vertretene Annahme, versauerte Gewässer seien biologisch tot, ist falsch. Unter Anwendung des 3. biozönotischen Grundprinzips wurde das Maximum von Abundanz und Biomasse in den quellnahen Abschnitten mit dem eustatistischen (stabilen) Regime von Wassertemperatur, Abfluß und Protonen-Gehalt, in der Alten Riefensbeek auch von Alkalinität und ALMER-Relation erklärt. Aufgrund der natürlichen und anthropogenen Störungen war im Längslauf der untersuchten Bäche keine natürliche biozönotische Gliederung des Artenbestands erkennbar. Die Korrelationsberechnungen zwischen den Umweltfaktoren und der Taxazahl ergaben, daß in erster Linie versauerungsrelevante Parameter -- Gehalte saurer Anionen, basischer Kationen und von Metallen, Alkalinität usw. -- die höchsten Korrelationskoeffizienten mit der Taxa-Zahl hatten; unter den natürlichen Meßgrößen zählten nur die Gehalte von DOC und TIC sowie der Anteil der Sande zu der Gruppe mit den höchsten Korrelationskoeffizienten. Die Korrelationsberechnungen zwischen den Umweltfaktoren und den Abundanzen ergab dagegen, daß die quantitative Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft nicht nur durch die anthropogene Gewässerversauerung, sondern mindestens genauso durch einige natürliche Meßgrößen beeinflußt wurde. Es gab in den Harzbächen keinen ökologischen Superfaktor, der die quantitative Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft überwiegend bestimmte. Auch die Meßgrößen der anthropogenen Gewässerversauerung waren nicht solch ein Superfaktor. Einen ähnlich hohen Einfluß auf die quantitative Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft hatten die geologisch bestimmten Umweltfaktoren Leitfähigkeit und TIC-Gehalt, der von der Landnutzung bestimmte DOC-Gehalt sowie der Chlorid-Gehalt, der geologisch, möglicherweise aber auch durch den Eintrag von Straßensalz bestimmt wird. Die Mischung von anthropogenen und natürlichen Faktoren wurde in einem Modell der Wirkung von abiotischen Faktoren auf Bryorheos und Hyporheos dargestellt. Als Beispiel für die zeitliche Nutzung ökologischer Nischen wurde die Verteilung der Larven und Adulten der Dryopidae (Hakenkäfer) im Hyporheos und Bryorheos untersucht. Die Larven wurden vorzugsweise im Hyporheon, die Adulten im Bryorheon angetroffen. Die untersuchten Taxa wurden in die Varianten bryorheobiont, bryorheophil, bryorheotolerant, bryorheoxen und bryorheophob bzw. hyporheobiont, hyporheophil, hyporheotolerant, hyporheoxen und hyporheophob eingeteilt, um ihre räumliche Nutzung ökologischer Nischen zu beschreiben. Die gängige Lehrmeinung, daß das Hyporheon die Kinderstube benthaler Makroinvertebraten ist, konnte für zahlreiche Taxa bestätigt werden (z.B. Habrophlebia lauta). Für die bryorheophilen Taxa (z.B. Gammarus pulex und Baetis spp.) trifft diese Lehrmeinung in den beiden Harzbächen nicht zu. Vielmehr übernimmt das Bryorheon die Funktion einer Kinderstube. Die Larven von Plectrocnemia conspersa / geniculata sowie von Baetis spp. und Amphinemura spp. / Protonemura spp. neben Gammarus pulex zeigten eine Habitatbindung, die erstgenannte Gattung an das Hyporheal, die letztgenannten 3 Taxa an untergetauchte Moospolster (Bryorheal). Die Idee von der Funktion des Hyporheals als Kinderstube der Larven und Jungtiere, als Schutzraum gegen die Verdriftung durch Strömung und vor Fraßdruck durch Räuber sowie als Ort hohen Nahrungsangebots mußte für die letztgenannten 3 Taxa abgelehnt werden. Für sie übernahm das Bryorheal diese Aufgaben. Zwar waren die beiden Bäche oligotroph und die Nahrungsqualität der Feinstkörner im Hyporheal war niedrig. Die Abundanz- und Biomasse-Werte im Bryorheos und Hyporheos gehörten aber zu den weltweit höchsten. Es wurde das Paradoxon diskutiert, daß im Hyporheon der beiden Bäche Diatomeen-Rasen gefunden wurden, obwohl das Hyporheon lichtlos sein soll. Das Hyporheon wurde als ein Ökoton zwischen Benthon / Rheon und Stygon angesehen. Es wurden vier Haupttypen des Hyporheons beschrieben. Wegen des sehr unterschiedlichen Charakters des Hyporheons in verschiedenen Fließgewässern gibt es keinen einheitlichen Satz von abiotischen und biotischen Faktoren, mit denen das Hyporheon vom Benthon und Stygon abgegrenzt werden kann. In den beiden Harzbächen ähnelte das Hyporheon mehr dem Benthon als dem Stygon. Es konnte nicht anhand der chemischen Meßgrößen vom Benthon abgegrenzt werden, sondern anhand der physikalischen Meßgrößen Trübung und der Anteile von Feinsand und Schluffe/Tone sowie anhand der biologischen Parameter Summen-Abundanz und Summen-Biomasse. Aus der Typologie des Hyporheons folgt, daß ein bestimmtes Hyporheon nicht alle in der Literatur beschriebenen Funktionen innerhalb der Fließgewässer-Aue übernehmen kann. Es wurde ein Schema entwickelt, mit dem sich die optimale Liste der Parameter für die Untersuchung eines bestimmten Hyporheons auswählen läßt. Der Tendenz in der Fließgewässer-Ökologie, immer neue Konzepte zu entwickeln, die allgemeingültig sein sollen, wurde das Konzept vom individuellen Charakter von Fließgewässer-Ökosystemen entgegengestellt.

Will the South Asian monsoon overturning circulation stabilize any further?

Understanding the response of the South Asian monsoon (SAM) system to global climate change is an interesting scientific problem that has enormous implications from the societal viewpoint. While the CMIP3 projections of future changes in monsoon precipitation used in the IPCC AR4 show major uncertainties, there is a growing recognition that the rapid increase of moisture in a warming climate can potentially enhance the stability of the large-scale tropical circulations. In this work, the authors have examined the stability of the SAM circulation based on diagnostic analysis of climate datasets over the past half century; and addressed the issue of likely future changes in the SAM in response to global warming using simulations from an ultrahigh resolution (20 km) global climate model. Additional sensitivity experiments using a simplified atmospheric model have been presented to supplement the overall findings. The results here suggest that the intensity of the boreal summer monsoon overturning circulation and the associated southwesterly monsoon flow have significantly weakened during the past 50-years. The weakening trend of the monsoon circulation is further corroborated by a significant decrease in the frequency of moderate-to-heavy monsoon rainfall days and upward vertical velocities particularly over the narrow mountain ranges of the Western Ghats. Based on simulations from the 20-km ultra high-resolution model, it is argued that a stabilization (weakening) of the summer monsoon Hadley-type circulation in response to global warming can potentially lead to a weakened large-scale monsoon flow thereby resulting in weaker vertical velocities and reduced orographic precipitation over the narrow Western Ghat mountains by the end of the twenty-first century. Supplementary experiments using a simplified atmospheric model indicate a high sensitivity of the large-scale monsoon circulation to atmospheric stability in comparison with the effects of condensational heating.

Seasonal intercomparison of observational rainfall datasets over India during the southwest monsoon season

The Indian monsoon is an important component of Earth's climate system, accurate forecasting of its mean rainfall being essential for regional food and water security. Accurate measurement of the rainfall is essential for various water-related applications, the evaluation of numerical models and detection and attribution of trends, but a variety of different gridded rainfall datasets are available for these purposes. In this study, six gridded rainfall datasets are compared against the India Meteorological Department (IMD) gridded rainfall dataset, chosen as the most representative of the observed system due to its high gauge density. The datasets comprise those based solely on rain gauge observations and those merging rain gauge data with satellite-derived products. Various skill scores and subjective comparisons are carried out for the Indian region during the south-west monsoon season (June to September). Relative biases and skill metrics are documented at all-India and sub-regional scales. In the gauge-based (land-only) category, Asian Precipitation-Highly-Resolved Observational Data Integration Towards Evaluation of water resources (APHRODITE) and Global Precipitation Climatology Center (GPCC) datasets perform better relative to the others in terms of a variety of skill metrics. In the merged category, the Global Precipitation Climatology Project (GPCP) dataset is shown to perform better than the Climate Prediction Center Merged Analysis of Precipitation (CMAP) for the Indian monsoon in terms of various metrics, when compared with the IMD gridded data. Most of the datasets have difficulty in representing rainfall over orographic regions including the Western Ghats mountains, in north-east India and the Himalayan foothills. The wide range of skill scores seen among the datasets and even the change of sign of bias found in some years are causes of concern. This uncertainty between datasets is largest in north-east India. These results will help those studying the Indian monsoon region to select an appropriate dataset depending on their application and focus of research.

Strontium isotopes and sedimentology of a marine Triassic succession (upper Ladinian) of the westernmost Tethys, Spain

Chemical Stratigraphy, or the study of the variation of chemical elements within sedimentary sequences, has gradually become an experienced tool in the research and correlation of global geologic events. In this paper 87Sr/ 86Sr ratios of the Triassic marine carbonates (Muschelkalk facies) of southeast Iberian Ranges, Iberian Peninsula, are presented and the representative Sr-isotopic curve constructed for the upper Ladinian interval. The studied stratigraphic succession is 102 meters thick, continuous, and well preserved. Previous paleontological data from macro and micro, ammonites, bivalves, foraminifera, conodonts and palynological assemblages, suggest a Fassanian-Longobardian age (Late Ladinian). Although diagenetic minerals are present in small amounts, the elemental data content of bulk carbonate samples, especially Sr contents, show a major variation that probably reflects palaeoenvironmental changes. The 87Sr/86Sr ratios curve shows a rise from 0.707649 near the base of the section to 0.707741 and then declines rapidly to 0.707624, with a final values rise up to 0.70787 in the upper part. The data up to meter 80 in the studied succession is broadly concurrent with 87Sr/86Sr ratios of sequences of similar age and complements these data. Moreover, the sequence stratigraphic framework and its key surfaces, which are difficult to be recognised just based in the facies analysis, are characterised by combining variations of the Ca, Mg, Mn, Sr and CaCO3 contents

Ecophysiology of Adonis distorta, a high-mountain species endemic of the Central Apennines

Morphological, anatomical and physiological plant and leaf traits of A. distorta, an endemic species of the Central Apennines on the Majella Massif, growing at 2,675 m a.s.l, were analyzed. The length of the phenological cycle starts immediately after the snowmelt at the end of May, lasting 128 ± 10 days. The low A. distorta height  (Hmax= 64 ± 4 mm) and total leaf area (TLA= 38 ± 9 cm2) associated to a high leaf mass area (LMA =11.8±0.6 mg cm−2) and a relatively high leaf tissue density (LTD = 124.6±14.3 mg cm−3) seem to be adaptive traits to the stress factors of the environment where it grows. From a physiological point of view, the high A. distorta photosynthetic rates (PN =19.6 ± 2.3 µmol m−2 s−1) and total chlorophyll content (Chla+b = 0.88 ± 0.13 mg g−1) in July are justified by the favorable temperature. PN decreases by 87% in September at the beginning of plant senescence. Photosynthesis and leaf respiration (RD) variations allow A. distorta to maintain a positive carbon balance during the growing season becoming indicative of the efficiency of plant carbon use. The results could be an important tool for conservation programmes of the A. distorta wild populations.