Trendek és eredmények a paleoklimatológiai kutatás területén Demény Attila, Kele Sándor, Kern Zoltán, Schöll-Barna Gabriella
Cél Éghajlati tényezık (pl. hımérséklet, csapadék, napfénytartam, szélirány, szélerısség, tengerfelszíni hımérséklet, stb.) múltbeli váltakozásának rekonstrukciója: relatív változások (pl. hideg-meleg, száraz-nedves) kvantitatív meghatározás
Vizsgá Vizsgálandó landó képzı pzıdmé dmények Jégfúrómagok Korallok Tengeri üledékek, foraminiferák Tavi üledékek, biogén és autigén karbonátok Travertínók, mésztufák Barlangi karbonátok, cseppkövek Faévgyőrők Kagylók
Geoké Geokémiai mó módszerek
Nyomelem-geokémia (Mg, Sr, P, ritkaföldfémek, stb.)
Stabilizotóp-geokémia (H,C,O)
Stabilizotó Stabilizotópos vizsgá vizsgálatok Méréstechnika: izotóparánymérı tömegspektrométer Finnigan Delta +XP
D/H, 13C/12C, 15N/14N, 18O/16O és 34S/32S arányok változása a geoszférákban δ =
Rminta – Rsztenderd
∗ 1000
[‰],
Rsztenderd
Alkalmazási terület: - tengeri üledékek - szárazföldi képzıdmények (édesvízi mészkı, tavi üledék, cseppkı, kagyló, faévgyőrő, stb.)
Jégmagfú gmagfúrások Grönland, Antarktisz, stb GISP2 (Greenland Ice Sheet Project), GRIP (Greenland Ice Core Project), EPICA (European Project for Ice Coring in Antartica)
Petit et al. 1999
A jégmag mintáinak gázbuborékjaiban megırzıdött atmoszferikus δ18O összetétel fordítottan arányos a tengervíz δ18O összetételével, így alkalmas a jégtömeg becslésére. A jégfúrások adatai alapján a CO2-tartalom és a hımérséklet emelkedése között legfeljebb néhány évszázad lehet, ami a korhatározás hibájával egybeesik.
Mirıl ad információt a karbonátok stabilizotóp összetétele?
Karbonát δ18O értékének változása: változás a víz δ18O értékében és/vagy az üledékképzıdési hımérsékletben: esı, levegı hımérséklet, párolgás Karbonát δ13C értékének változása:
változás a forrásvíz δ13C-ben és/vagy a kalcit képzıdési folyamatban vagy változás a flórában és/vagy a produktivitásban; párolgás; hımérséklet; vegetáció változás a vízgyőjtı területén: C3-C4 növények
Mirıl ad információt a travertínók stabilizotóp összetétele? Travertínó képzıdés általában meleg, nedves klímán (hiánya pl. paleotalajosodás, szárazulati eseményre utalhat) δ13C és δ18O értékek szelvények közötti korrelációja
KLÍMA hatása
Általában a δ18O emelkedésével a δ13C csökken, ami a nagyobb talaj komponens hozzáadódását jelenti a meleg periódusok során. A travertínók δ18O értékeiben való különbségeket a csapadék δ18O értékének megváltozása okozza ami a levegı hımérsékletváltozásának tulajdonítható Pl. az édesvízi mészkövek estén a δ18O értékét egyensúlyi kiválás esetén tehát a lerakó víz hımérséklete és izotópos összetétele határozza meg és 1ºC hımérsékletváltozás a vízben 0,24 ‰ δ18O változásnak felel meg a képzıdı karbonátban
NyomelemNyomelem-geoké geokémia Mésztufa üledékek Mg/Ca
Mg/Ca, Sr/Ca: hımérséklet, vízösszetétel
Növekvı Mg/Ca, Sr/Ca és δ13C értékek. Megnövekedett tartózkodási idı a rezervorában.
Stabilizotó Stabilizotóp-geoké geokémia Mésztufa üledékek
Andrews (2006)
Sr/Ca
δ13C
Forrá Forráshá shát tí típusú pusú travertí travertínók
Kamara-forráshát, Törökország
Akkö Akköy forrá forráshá shát (Tö (Törökorszá kország) ~18 000 év
U/Th elemzések alapján: ~45 000 év
44
Akkö Akköy forrá forráshá shát (Tö (Törökorszá kország)
Uysal et al. (2009): a forráshátak a hideg/száraz idıszakok üledékei
45
Akkö Akköy forrá forráshá shát (Tö (Törökorszá kország)
TEKTONIKA >>> klíma
46
A GERECSE ÉDESVÍZI MÉSZKİ ELİFORDULÁSAI
KORRELÁCIÓ JÉGMAGFÚRÁSSAL
22 21 20 19 18 17 16 15
A gerecsei édesvízi mészkövek stabil oxigénizotópos összetételének illeszkedése a Vostok jégmagfúrás alapján rekonstruált paleohımérsékleti görbéhez.
KORRELÁCIÓ SPECMAP-al
A SPECMAP görbéje az északi félgömb jégtömegének változását jelzi a plankton foraminiferák δ18O értéke alapján. Öt különbözı mélytengeri fúrás δ18O eredményeinek átlagolásával hozták létre korolása pedig számos tényezı alapján, indirekt módon, interpolációval történt.
Klímaváltozás a középsı bronzkorban
É Ny
K D
Trió-barlang, Mecsek
Siklósy et al. 2009
Klímaváltozási esemény?
Trió-barlang, Mecsek
(ages, yr BP)
(ages, yr BP)
δ13C (‰, PDB)
18
δ O (‰, V-SMOW)
3440
3440 3860
3860
3500
3500
Vulkáni hatás? P2O5 wt% La ppm
Al2O3 wt%
Távolság (mm)
Sr ppm
Jó korreláció a Spannagel (Ausztria, Vollweiler et al., 2006) és a Sofular (Törökország, Fleitmann et al., 2009) barlangok cseppköveivel.
Trió & Sofular caves -6
-9.5 -10
-7
-11 -11.5
-9
-12
-10
-12.5 -13
-11
-13.5
-12 3000
-14
3500
4000
4500
age (yr BP)
Szénizotópos összetétel → talajaktivitás Siklósy et al. 2009
Melegedési esemény egyaránt kimutatható
13 δ C (PDB)
13 δ C (PDB)
-10.5
-8
Ordacsehi, bronzkor
A cseppkıadatokkal egyezıen a kagylóadatok meleg/száraz fázist jeleznek ~3700 évvel ezelıtt.
GISP2 ice core data -33
18
δ O (SMOW)
-33.5 -34 -34.5 -35 -35.5 -36 -36.5 -37 0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
age (yr BP) ftp://ftp.ncdc.noa.gov
A jégfúrásban alig érzékelhetı felmelegedési fázis jelentıs hatása mutatható ki Közép-Európában.
9000
Növényi makro- és mikrofosszíliák nagy felbontású elemzése
Biogé Biogén karboná karbonátok alkalmazá alkalmazása a paleoklimatoló paleoklimatológiá giában
Élılények által kiválasztott (pl. kagylók, csigák, korallok, tüskésbırőek, Foraminifera)
Széles elterjedés: tenger-édesvíz-szárazföld Módszerek:
Stabilizotóp-geokémia Nyomelemek
Mire következtethetünk? Hımérséklet Tengeráramlások/Csapadék/vízbefolyások hatása Biológiai produktivitás változása Klimatikus változékonyság
Régészeti hé héjak vizsgá vizsgálata – Paleoklimatoló Paleoklimatológiai alkalmazá alkalmazás Kagylóhéjak nagy felbontású vizsgálatával, a nagyobb változásokon túl, kis léptékő változások és szezonális különbségek is kimutathatók Elınye: gyakori, archeológiai lelıhelyeken (táplálkozás része egyes korokban)
Régészeti feltárásból származó Unio héjak
Esettanulmány: Balatonkeresztúr-Réti-dőlı késı rézkori telepe
Balatonkeresztú Balatonkeresztúr Ré Rétiti-dőlı késı rézkori lelı lelıhely
M7 autópálya építése során 2003-2004 MTA Régészeti Intézet
-Ásatási gödrökbıl származó héjak (Unio sp.) -Kormeghatározás: gödrök edény-tipológiával, illetve radiokarbonnal
Késı rézkor: Baden I-IV 5040-4780 calBP
– Késı klasszikus Baden III-IV – Kora klasszikus Baden IIb-IIIa
5310-5060 calBP
átmeneti: IIa, IIb
~5310 calBP
– Boleráz Ib, Ib-IIa
5460-5310 calBP
Régészeti há hátté ttér Bolerázi idıszak
Késıi klasszikus Baden
Lazább, szórtabb szerkezet
Már csak egy szők területre koncentrálódnak, kp.-i része platón
A domboldal, mai mocsaras Nagyberek széléhez közel esı részei is kihasználva
Településnyomok elhelyezkedése
A löszhát alsó régiói kihasználatlanok Pollen – újra-erdısödés
Száraz éghajlatot kedvelı juh és kecske dominál
Állatcsontok
vadászott állatok aránya nı nedvesebb mocsarasabb körülményeket kedvelı sertés tartás
Éghajlatbeli változás???
Párolgás
Csapadék hatása
Régészeti háttérrel összhangban, δ18O, δ13C jelentıs változás: átmeneti fázisok során: csapadékosabb éghajlat A kora/késı klasszikus bádeni során újra szárazodás, amit a régészeti anyag nem jelez A csapadék hatását azonnali alkalmazkodás követte
− a δ18O és a Mg/Ca jól tükrözi a hımérsékletet, de erıs az egyedfejlıdési hatás − Sr/Ca nem alkalmas hımérsékletjelzésre (metabolikus folyamatok) Mg/Ca − T: fajfüggı
Pinna nobilis
Freitas et al. (2005)
Erı Erısödı trendek a paleoklí paleoklíma kutatá kutatásban… sban….
A proxi adatokból kiolvasható változásokból számszerősített éghajlati rekonstrukció
Globális vs helyi/regionális
Az utóbbi 1000-2000 év: mert a jelen és közeljövı éghajlatváltozásainak értékeléséhez ez a leginkább referencia értékőnek tekinthetı éghajlati állapot.
Proxi - model összehasonlí sszehasonlítás
Fontos: a proxi alapján számszerősített rekonstrukció Elengedhetetlen: a bizonytalanság megadása (lásd pl. SUPRAnet) A pontosabb rekonstrukciók segíthetnek kiválasztani a meglehetısen széles tartományban ingadozó éghajlati modell(eredmény)ek közül azokat amelyek esetében az ingadozás a valóságos tartományon kívül esik (túl nagy vagy túl kicsi)
Nagy felbontá felbontású éghajlati rekonstrukció rekonstrukciók jelentı jelentısége
Pl. a nyert adatok és összefüggések figyelembevételével az éghajlati modellek becslése pontosítható
Köszönjük a figyelmet!
