Forschung
Unsere Forschungsprojekte reichen von Untersuchungen zu Kohlenstoff- und Umweltprozessen in arktischen Landschaften über biologische Prozesse in der Atacama-Wüste bis hin zur Rekonstruktion vergangener Klimaereignisse anhand mariner Archive. Durch unsere Expertise in der 14C-Analytik sind wir zudem in archäologische Forschungsfragen eingebunden.
MOMENTplus | Mikrobieller C-Umsatz mit 14CO2 | Evolution bei extremer Trockenheit | ENSO Modoki | Unser Weg nach Europa | Kopf | Der vergessene Teil des C-Kreislaufs | CARBOPERM | ULDETIS | Polar- und Gebirgsregionen im Klimawandel
MOMENT/MOMENTplus
BMFTR FKZ: 03F1002C | 2023-2029
Permafrostregionen sind ein wichtiger Bestandteil des globalen Klimasystems, da ihre Böden große Mengen Organik speichern, welche bisher größtenteils im dauerhaft gefrorenen Untergrund konserviert wurde. Das Auftauen des Permafrosts verändert zentrale biologische und chemische Prozesse im Boden sowie die Vegetation. Eine erhöhte Vegetationsproduktivität kann dabei zusätzliche CO2-Emissionen aus tauenden Böden fördern, während veränderte Bodenfeuchte das Gleichgewicht zwischen Aufnahme und Freisetzung von CO2, CH4 und N2O verschiebt. Wie sich diese gekoppelten Treibhausgasflüsse in den kommenden Jahrzehnten entwickeln, ist jedoch mit großen Unsicherheiten verbunden, was Prognosen für zukünftige klimatische Bedingungen erschwert.
Aufbauend auf dem Vorgängerprojekt MOMENT untersucht MOMENTplus, wie Vegetation, Mikroorganismen und Bodeneigenschaften die Flüsse der Treibhausgase CO2, CH4 und N2O beeinflussen. Dafür werden Feldmessungen auf Disko Island in Westgrönland mit Laborstudien und Modellierungen kombiniert. Das Projekt ist in drei eng miteinander verknüpfte Teilprojekte untergegliedert.
Teilprojekt 1, an dem die AG Rethemeyer beteiligt ist, untersucht, wie Vegetation, Mikroorganismen und Bodeneigenschaften die biogeochemischen Prozesse steuern, die zur Freisetzung oder Aufnahme von CO2, CH4 und N2O führen. Im Fokus stehen drei Fragestellungen, die von den Kölner Forschern zusammen mit Partner von der Uni Hamburg, Hannover und dem GFZ Potsdam bearbeitet werden:
1) Wie beeinflussen langfristige Änderungen von Temperatur und Bodenfeuchte die mikrobielle Gemeinschaft, deren Aktivität und die Qualität der organischen Bodensubstanz?
2) Wie wirken Vegetation und Wurzelexsudate auf mikrobielle Prozesse und die Treibhausgasbilanz?
3) Wie verändert sich die Stabilisierung organischen Kohlenstoffs an Mineralpartikeln unter sich wandelnden Klimabedingungen?
Mikrobieller Kohlenstoffumsatz und Treibhausgasfreisetzung anhand von 14CO2-Analysen
AWI KOP 171; RiS ID 10715 | 2017-2026
Die Arktis erwärmt sich vier Mal so schnell wie andere Regionen der Erde. Dadurch tauen Permafrostböden zunehmend auf, welche große Mengen organischen Kohlenstoffs speichern, wodurch die bisher gefrorene Organik für den mikrobiellen Abbau verfügbar wird. Dieser Prozess kann zur vermehrten Freisetzung von CO2 und CH4 führen und damit den Klimawandel zusätzlich verstärken. Wie stark diese Rückkopplung in den kommenden Jahrzehnten ausfallen wird, ist jedoch unsicher.
Die Temperatursensitivität der mikrobiellen Zersetzung, welche entscheidend dafür ist, in welchem Ausmaß organischer Kohlenstoff aus Permafrostböden freigesetzt wird, wurde bisher vor allem in Inkubationsexperimenten untersucht. Hinzu kommen unterschiedliche Kohlenstoffpools, da Organik mit zunehmender Bodentiefe häufig älter, stärker umgesetzt und potenziell weniger leicht verfügbar ist. Laborstudien können die hohe räumliche und biogeochemische Komplexität arktischer Landschaften allerdings nur begrenzt abbilden. Feldstudien sind daher dringend notwendig, bisher jedoch selten.
Vor diesem Hintergrund untersucht das Projekt die Abbaubarkeit organischer Substanz in hocharktischen Permafrostböden bei der vom AWI und französischen IPEV betriebenen Forschungsstation in Ny-Ålesund auf Spitzbergen. Im Vergleich zu Sibirien oder Alaska, sind hocharktische Standorte bisher weniger untersucht. Gleichzeitig wurde auf Spitzbergen bereits eine deutliche Erwärmung dokumentiert, während die Auswirkungen steigender Bodentemperaturen noch unzureichend erforscht sind.
Ziel des Projekts ist es, die Abbaubarkeit organischer Substanz in unterschiedlichen Bodentiefen zu bestimmen und zu untersuchen, wie empfindlich diese Prozesse auf veränderte Temperatur- und Feuchtebedingungen reagieren. Dazu wurden CO2-Proben mittels Bodenatmungskammern und Tiefensammlern entnommen, sowie Bodenproben für 14C-Analysen mikrobieller Membranlipide, Inkubationsexperimente und molekularbiologische Untersuchungen. Die Ergebnisse sollen Einblicke in die Herkunft und das Alter des mikrobiell genutzten Kohlenstoffs sowie in die Effekte erhöhter Temperatur- und Feuchtebedingungen auf den Kohlenstoffumsatz in Permafrostböden liefern.
Evolution bei extremer Trockenheit - Rekonstruktion von Wasserquellen und Wasserverfügbarkeit mittels Lipid-Biomarkern, stabiler Isotope und Radiokohlenstoffanalysen
DFG CRC 1211 | 2016-2024
Die hyperariden Böden der Atacama-Wüste dienen als Modellregion, um Leben und Landschaftsentwicklung unter extrem trockenen Bedingungen zu untersuchen. Wasserverfügbarkeit ist dabei der zentrale Faktor, welcher biologische Aktivität, Pflanzenvorkommen und Oberflächenprozesse steuert. Diese werden stark durch kurze Feuchtephasen beeinflusst, die vor allem durch Nebel sowie seltene Niederschlagsereignisse entstehen und unter anderem mit der ENSO und der Pacific Decadal Oscillation (PDO) zusammenhängen. Dadurch entstehen deutliche Gradienten entlang von Breiten- und Höhenlage. Obwohl flüssiges Wasser in der Atacama-Wüste nur selten verfügbar ist, können kurze Feuchtephasen langfristige Spuren in Landschaften und Böden hinterlassen. Wie solche Episoden biologische Besiedlung, Vegetationsentwicklung und langsame Oberflächenprozesse prägen, ist jedoch nur unzureichend erforscht.
In der ersten Projektphase untersuchte unsere Arbeitsgruppe die vergangene Wasserverfügbarkeit und die Auswirkungen für das Leben in den extrem kohlenstoffarmen Böden. Dafür wurden Lipid-Biomarker aus Pflanzen und Mikroorganismen analysiert und mit stabilen Kohlenstoffsotopen- und Radiokohlenstoffanalysen kombiniert. Die Ergebnisse zeigten, dass pflanzliches und mikrobielles Lebens stark vom hyperariden Kern der Atacama-Wüste hin zu feuchteren Standorten an Häufigkeit und Diversität zunimmt. Dabei erwiesen sich lebende und fossile Tillandsia-Pflanzen als geeignete Archive, um das Auftreten von Nebelfeuchte in der Vergangenheit anhand von Stickstoffisotopen im Pflanzengewebe und Wasserstoffisotopen in Blattwachsen zu rekonstruieren. Die Ergebnisse geben Hinweise auf eine ausgeprägte Trockenphase im späten Mittelalter, die mit langanhaltenden Dürren und einer größeren ENSO-Anomalie verbunden war.
In der zweiten Projektphase wurde untersucht, wie sich unterschiedliche Wasserquellen und Umweltbedingungen in stabilen Isotopensignaturen (δ2H, δ13C, δ15N, δ34S) lebender Tillandsia-Pflanzen widerspiegeln. Darüber hinaus wurden Spuren pflanzlichen und mikrobiellen Lebens entlang von Feuchte- und Tiefengradienten mithilfe von Lipid-Biomarker- und Radiokohlenstoffanalysen identifiziert und datiert. Hierbei wurden im Bereich der 14C-Datierung neue Methoden entwickelt mit denen ultra-kleine Probenmengen (1–20 µg C) datiert werden können.
Publikationen
Jaeschke, A. et al. (2024). Evaluating the isotopic composition of leaf organic compounds in fog-dependent Tillandsia landbeckii across the coastal Atacama Desert: Implications for hydroclimate reconstructions at the dry limit. Global and Planetary Change, 235. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2024.104393
Jaeschke, A. et al. (2024). Microbial hotspots in a relict fog-dependent Tillandsia landbeckii dune from the coastal Atacama Desert. Global and Planetary Change, 234. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2024.104383
Rosinger, C. et al. (2023). Rewetting the hyper-arid Atacama Desert soil reactivates a carbon-starved microbial decomposer community and also triggers archaeal metabolism. Science of The Total Environment, 892. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.164785
Wennrich, V. et al. (2024). Late Pleistocene to modern precipitation changes at the Paranal clay pan, central Atacama Desert. Global and Planetary Change, 233. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2023.104349
Contreras, S. et al. (2022). Leaf wax composition and distribution of Tillandsia landbeckii reflects moisture gradient across the hyperarid Atacama Desert. Plant Systematics and Evolution, 308. https://doi.org/10.1007/s00606-021-01800-0
Kusch, S. et al. (2020). Tracing life at the dry limit using phospholipid fatty acids – does sampling matter? Soil Biology and Biochemistry, 141. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2019.107661
Jaeschke, A. et al. (2019). Variation in δ15N of fog-dependent Tillandsia ecosystems reflect water availability across climate gradients in the hyperarid Atacama Desert. Global and Planetary Change, 183. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2019.103029
Rethemeyer, J. et al. (2019). Current sample preparation and analytical capabilities of the radiocarbon laboratory at CologneAMS. Radiocarbon, 61. https://doi.org/10.1017/RDC.2019.16
Stolz, A. et al. (2019). Improvements in the measurement of small 14CO2 samples at CologneAMS. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 439. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2018.12.008
Stolz, A. et al. (2017). Radiocarbon measurements of small gaseous samples at CologneAMS. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 406. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2017.03.031
Führt die globale Erwärmung zu einem stärkeren "ENSO Modoki"? Einsichten aus der geologischen Vergangenheit
DFG SPP 527 (IODP/ODP) | 2021-2024
PIs: Dr. Andrea Jaeschke und Prof. Dr. Oliver Friedrich
Neue Beobachtungen zeigen, dass neben der “klassischen” El Niño-Southern Oscillation (ENSO) eine weitere Ausprägung dieses Klimaphänomens auftritt: El Niño Modoki. Während klassische El Niño-/La Niña-Ereignisse vor allem durch erhöhte Meeresoberflächentemperaturen und eine Vertiefung der Thermokline im östlichen/westlichen tropischen Pazifik geprägt sind, liegt das Zentrum der Erwärmung und Thermoklinenvertiefung bei El Niño Modoki im zentralen tropischen Pazifik. Gleichzeitig kühlen der westliche und östliche tropische Pazifik ab; bei La Niña Modoki ist dieses Muster entsprechend umgekehrt. Diese veränderte Temperaturverteilung beeinflusst die atmosphärische Zirkulation so dass sich Niederschlagsmuster verändern, insbesondere im tropischen Südamerika und im westpazifischen Raum. Darüber hinaus können solche Ereignisse weitreichende klimatische Konsequenzen haben, etwa eine erhöhte Häufigkeit von Hurrikanen im Golf von Mexiko sowie eine Erwärmung subpolarer Gebiete beider Hemisphären, die das Abschmelzens der Eisschilde weiter beschleunigen könnte.
In diesem Projekt wurden geologische Klimaarchive genutzt, um die zukünftige Entwicklung von ENSO Modoki besser abschätzen zu können. Dazu wurden ENSO-Modoki-ähnliche Bedingungen für Zeitabschnitte mit unterschiedlichen klimatischen Rahmenbedingungen rekonstruiert, insbesondere im Hinblick auf atmosphärisches pCO2, globales Eisvolumen und Insolation. Diese Faktoren beeinflussen nachweislich die Ausprägung klassischer ENSO-Ereignisse und könnten daher auch für ENSO Modoki von Bedeutung sein.
Analytisch wurden hochaufgelöste Rekonstruktionen von Meeresoberflächentemperaturen (SST) und Thermoklinentemperaturen (subT) entlang eines Transekts von West nach Ost durch den tropischen Pazifik erstellt. Untersucht wurden der Zeitraum vom Mittelpleistozän bis zum Holozän (0–300.000 Jahre), geprägt durch vergleichsweise niedrige pCO₂-Konzentrationen und ein hohes Eisvolumen auf der Nordhemisphäre, und das frühe Pliozän (4,85–5,15 Mio. Jahre), eine wärmere Vergleichsperiode mit pCO2-Werten ähnlich den heutigen und auf der Nordhemisphäre weitgehend fehlenden Eisschilden. Die Wassertemperaturen wurden mithilfe von Mg/Ca-Analysen an planktonischer Foraminiferen sowie mit Alkenon-Analysen rekonstruiert. Aus den SST-Daten wird die ENSO-Modoki-Variabilität abgeleitet, während die subT-Daten Rückschlüsse auf damit verbundene Veränderungen der Thermoklinentiefe ermöglichen. Durch den Vergleich mit Referenzdatensätzen und die Anwendung linearer Modelle sollen neue Einblicke in die Steuerungsfaktoren der ENSO-Modoki-Variabilität gewonnen werden. Damit trägt das Projekt dazu bei, die Vorhersage zukünftiger Entwicklungen zu verbessern.
Unser Weg nach Europa
DFG-Sonderforschungsbereich 806 | 2013-2021
Der DFG-Sonderforschungsbereich 806 “Unser Weg nach Europa” untersuchte die Ausbreitung des anatomisch modernen Menschen aus Afrika nach Europa. Der untersuchte Zeitraum reicht regional unterschiedlich vom ersten Auftreten des anatomisch modernen Menschen in Ostafrika vor etwa 190.000 Jahren bis zur Besiedlung Mittel- und Südosteuropas im späten Pleistozän.
Von zentraler Bedeutung war die Frage, welche Faktoren menschliche Mobilität förderten oder begrenzten. Neben Klima und Umweltbedingungen spielten dabei auch kulturelle Entwicklungen, Bevölkerungsdichten und menschliche Entscheidungen eine wichtige Rolle. Diese Faktoren wirkten je nach Region und Zeitraum unterschiedlich zusammen und bestimmten, ob Populationen neue Lebensräume erschlossen, sich zurückzogen oder dauerhaft ansiedelten.
Dazu kombinierte das Projekt archäologische und geowissenschaftliche Methoden, um entlang wichtiger Migrationsrouten Klima, Umweltbedingungen, Kulturen und Siedlungsdynamiken zu rekonstruieren. Sedimentarchive aus Chew Bahir in Südäthiopien zeigten beispielsweise, dass auf ein feuchtes, aber stark schwankendes Klima am Ende des Marinen Isotopenstadiums 5 (MIS 5) trockenere und stabilere Bedingungen während MIS 4 und des frühen MIS 3 folgten. Diese Entwicklung fällt zeitlich mit genetischen Hinweisen auf eine erfolgreiche Ausbreitung des anatomisch modernen Menschen aus Ostafrika zusammen und stellt einen möglichen Zusammenhang zwischen Klima, Umweltstabilität und Migration dar.
Durch vergleichende Fallstudien auf lokaler, regionaler und kontinentaler Ebene trug das Projekt dazu bei, menschliche Migration als komplexes Zusammenspiel von Klima, Umwelt, kulturellen Entwicklungen und menschlichen Entscheidungen besser zu verstehen.
Publikationen
Sylvestre, F. et al. (2026). Decadal-scale droughts disrupted the African Humid Period in the Sahara. Nature, 652. https://doi.org/10.1038/s41586-026-10336-7
Jaeschke, A. et al. (2020). Holocene hydroclimate variability and vegetation response in the Ethiopian Highlands (Lake Dendi). Frontiers in Earth Science, 8. doi.org/10.3389/feart.2020.585770
Thienemann, M. et al. (2017). Organic geochemical and palynological evidence for Holocene natural and anthropogenic environmental change at Lake Dojran (Macedonia/Greece). The Holocene, 27. doi.org/10.1177/0959683616683261
Wagner, B. et al. (2016). Late Glacial and Holocene environmental history of the Ethiopian Highlands inferred from a 12 m long sediment record from Dendi crater lakes. Quaternary International, 404. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2015.08.103
Foerster, V. et al. (2012). Climatic change recorded in the sediments of the Chew Bahir basin, southern Ethiopia, during the last 45,000 years. Quaternary International, 274. doi.org/10.1016/j.quaint.2012.06.028
Kopf – Kohlenstoff im Permafrost
BMBF 03F0764E | 2017-2021
Permafrostregionen reagieren besonders empfindlich auf den Klimawandel und speichern zugleich große Mengen organischen Kohlenstoffs. Durch das Auftauen des Permafrosts kann diese organische Substanz mikrobiell abgebaut und als Treibhausgase freigesetzt werden. Gleichzeitig können steigende Temperaturen und veränderte Standortbedingungen das Pflanzenwachstum fördern und damit die Aufnahme von Kohlenstoff erhöhen. Ob Permafrostlandschaften zukünftig verstärkt als Quelle oder Senke von Treibhausgasen wirken, ist daher eine zentrale Unsicherheit für Klimaprojektionen.
Dazu untersuchte das Verbundprojekt KoPf, wie sich Treibhausgasflüsse in tauendem Permafrost verändern und aus welchen Kohlenstoffquellen sie stammen. Mithilfe von 14CO2- und 14CH4-Analysen lässt sich nachvollziehen, ob die freigesetzten Gase vor allem aus jungem organischem Material, etwa aktueller Vegetation, oder aus älteren, zuvor gefrorenen Kohlenstoffpools gebildet werden.
Publikationen
Melchert, J. O. et al. (2022). Sources of CO2 produced in freshly thawed Pleistocene-age Yedoma permafrost. Frontiers in Earth Science, 9. https://doi.org/10.3389/feart.2021.737237
Wotte, A. et al. (2017). 14CO2 analysis of soil gas: Evaluation of sample size limits and sampling devices. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 413. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2017.10.009
Wotte, A. et al. (2017). 14CO2 processing using an improved and robust molecular sieve cartridge. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 400. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2017.04.019
Höfle, S. T. et al. (2015). Characterisation of bacterial populations in Arctic permafrost soils using bacteriohopanepolyols. Organic Geochemistry, 88. https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2015.08.002
Höfle, S. et al. (2013). Organic matter composition and stabilization in a polygonal tundra soil of the Lena Delta. Biogeosciences, 10. doi.org/10.5194/bg-10-3145-2013
Der vergessene Teil des Kohlenstoffkreislaufs - Lagerung und Umsatz organischer Substanz im Unterboden
DFG Research Unit 1806 | 2013-2022
Böden speichern große Mengen organischen Kohlenstoffs, wovon ein erheblicher Anteil in 30 cm bis 2 m Tiefe lagert. Dieser Kohlenstoff ist häufig mehrere hundert bis tausend Jahre alt und gilt daher als vergleichsweise stabil gegenüber mikrobiellem Abbau. Gleichzeitig gelangen kontinuierlich frische organische Substanzen in den Unterboden, etwa über Wurzeln, ihre Exsudate oder gelöste organische Verbindungen. Dadurch können mikrobielle Abbauprozesse angeregt und ältere Kohlenstoffpools mobilisiert werden.
Bis heute ist nur unzureichend verstanden, weshalb Organik im Unterboden langfristig gespeichert wird. Mögliche Ursachen sind eine stärkere Bindung an Minerale, eine chemisch schwer abbaubare Zusammensetzung, geringe mikrobielle Aktivität oder ungünstige Umweltbedingungen wie niedrige Temperaturen und geringe Sauerstoffverfügbarkeit. Auch räumlich begrenzte „hot spots“ biologischer Aktivität, etwa im Bereich von Wurzeln oder Bodentieren, können eine wichtige Rolle spielen.
Das Projekt untersucht die Lagerung und den Umsatz organischer Substanz in Waldböden mittels abgestimmter Feld- und Laborexperimente. In mehreren Teilprojekten werden bodenphysikalische, bodenchemische und biologische Prozesse gemeinsam betrachtet, um ein konzeptionelles Modell zu entwickeln, welches das Wissen über die Lagerungs- und Umsatzprozesse der Organik im Unterboden verbessert.
Publikationen
Kalks, F. et al. (2021). Geogenic organic carbon in terrestrial sediments and its contribution to total soil carbon. SOIL, 7. doi.org/10.5194/soil-7-347-2021
Ahrens, B. et al. (2020). Combination of energy limitation and sorption capacity explains 14C depth gradients. Soil Biology and Biochemistry, 148. doi.org/10.1016/j.soilbio.2020.107912
Wordell-Dietrich, P. et al. (2019). Vertical partitioning of CO2 production in a Dystric Cambisol. Biogeosciences Discussions. doi.org/10.5194/bg-2019-143
Angst, G. et al. (2018). Soil organic carbon stocks in topsoil and subsoil controlled by parent material, carbon input in the rhizosphere, and microbial-derived compounds. Soil Biology and Biochemistry, 122. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2018.03.026
Angst, G. et al. (2016). Tracing the sources and spatial distribution of organic carbon in subsoils using a multi-biomarker approach. Scientific Reports, 6. doi.org/10.1038/srep29478
CARBOPERM: Kohlenstoff im Permafrost - Bildung, Umwandlung und Freisetzung
BMBF: 03G0836E | 2013-2016
In arktischen Permafrostböden wurden über geologische Zeiträume große Mengen Organik gespeichert. Diese Kohlenstoffvorräte sind bislang größtenteils im dauerhaft gefrorenen Untergrund konserviert, können durch zunehmende Erwärmung jedoch wieder für mikrobielle Abbauprozesse verfügbar werden. Dadurch könnten Permafrostlandschaften künftig verstärkt zur Freisetzung von Treibhausgasen beitragen und eine wichtige Rückkopplung im globalen Klimasystem auslösen.
Das Projekt CarboPerm untersucht die Bildung, Umwandlung, Abbaubarkeit und Freisetzung organischen Kohlenstoffs in nordsibirischen Permafrost. Ziel ist es, zu erforschen, wie klima- und umweltbedingte Veränderungen den Kohlenstoffkreislauf arktischer Ökosysteme beeinflussen und welchen Beitrag tauende Permafrostböden zum zukünftigen Kohlenstoff- und Spurengashaushalt leisten werden.
Dafür werden Untersuchungen des heutigen Kohlenstoffkreislaufs mit Rekonstruktionen vergangener Umwelt- und Bodenbildungsprozesse kombiniert. Geländemessungen und Permafrostkerne aus dem Lenadelta, dem Kolyma-Tiefland und den Neusibirischen Inseln ermöglichen Einblicke in Produktion, Abbau und Erhaltung organischer Substanz über die letzten ca. 200.000 Jahre. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf der Eem-Warmzeit vor rund 125.000 Jahren, deren Umweltbedingungen als mögliches Analog für zukünftige Entwicklungen in der Arktis gelten.
Durch die Kombination von Feldmessungen, bodenchemischen und organisch-geochemischen Analysen sowie Modellrechnungen trägt CarboPerm dazu bei, die Kohlenstoffdynamik im Permafrost besser zu erfassen. Die Ergebnisse sollen dabei helfen, zukünftige Veränderungen und deren Bedeutung für den globalen Kohlenstoffhaushalt verlässlicher abzuschätzen.
Publikationen
Höfle, S. T. et al. (2015). Characterisation of bacterial populations in Arctic permafrost soils using bacteriohopanepolyols. Organic Geochemistry, 88. https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2015.08.002
Höfle, S. et al. (2013). Organic matter composition and stabilization in a polygonal tundra soil of the Lena Delta. Biogeosciences, 10. doi.org/10.5194/bg-10-3145-2013
ULDETIS: Ultrasensitive Detection of Isotopes
Exzellenzinitiative Universität zu Köln, DFG | 2014-2017
ULDETIS ist eine Zusammenarbeit von Geowissenschaftlern und Kernphysikern, dessen Grundgedanke darin besteht, die komplementäre spezialistische Expertise dieser normalerweise voneinander isolierten Fachbereiche zur Lösung neuer wissenschaftlicher Fragestellungen zu bündeln.
Konkret sollen neue Techniken zur Ultraspurenanalyse von Isotopen entwickelt werden um sie in Schlüsselprojekten der Grundlagenforschung und der angewandten Forschung einzusetzen. Methodisch wird dies durch Weiterentwicklung und Kombination von Beschleunigermassenspektrometrie, ICP-Massenspektrometrie und hochauflösender Radiospektrometrie ermöglicht. Neue analytisch-präparative Ansätze und innovative digitale Datenakquisition werden diese Entwicklungen begleiten.
Die Forschungsziele sind entsprechend der avisierten Vielseitigkeit der zu entwickelnden Methoden divers und betreffen grundlegende Fragen in der Geo- und Kosmochemie, der Kernphysik, den Umweltwissenschaften und der Archäologie. Verbunden werden diese unterschiedlichen Felder durch einzigartige gemeinsame Forschungsinfrastruktur und Expertise an der Universität zu Köln.
Auswirkungen des Klimawandels auf Polar- und Gebirgsregionen - Von der Bewertung zum Handeln
IAEA Interregional Project 5153 | 2013-2014
Polar- und Gebirgsregionen gehören zu den Gebieten, die besonders stark vom Klimawandel betroffen sind. Trotz ihrer geographischen Vielfalt, teilen sie zentrale Merkmale der Kryosphäre: gefrorene Böden, Schnee, Gletscher und empfindliche Land-Wasser-Ökosysteme. Steigende Temperaturen verändern diese Systeme allerdings besonders schnell. Gletscher schrumpfen, Eisschilde verlieren an Masse, und Schmelzwässer tragen zum Anstieg des Meeresspiegels bei.
Diese Veränderungen betreffen nicht nur natürliche Ökosysteme, sondern auch die Lebensgrundlagen vieler Menschen. In Gebirgsregionen sind Gletscher und Schneespeicher wichtige Wasserquellen für Trinkwasser, Landwirtschaft, Energiegewinnung und Tourismus. Ihr Rückgang kann daher weitreichende Folgen für Wasserverfügbarkeit, Ernährungssicherheit und lokale Wirtschaftssysteme haben.
Ziel des Projekts ist es, die Auswirkungen des Klimawandels auf die Kryosphäre sowie auf die Qualität von Land-Wasser-Ökosystemen in Polar- und Gebirgsregionen zu untersuchen. Dafür werden internationale Vergleichsstandorte auf mehreren Kontinenten betrachtet, darunter Regionen in Kanada, Südamerika, Grönland, Europa, Zentralasien, China und Ostafrika. Der breite regionale Vergleich soll helfen, Veränderungen in unterschiedlichen Regionen besser zu bewerten und Grundlagen für konkrete Anpassungs- und Schutzmaßnahmen zu schaffen.