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Diese Studie untersucht den Einfluss vom ozeanographischen Phänomen Tiefenwasseraufstieg auf die küstennahen Lagunen im brasilianinschen Bundesstaat Rio de Janeiro. Das Ziel ist, die Beziehung zwischen dem lokalen Klima, der Karbonatausfällung und den biologischen Kreisläufen in den hypersalinen Lagunen zu definieren. Diese Ökosysteme interagieren mit regionalen Aquiferen, welche von meteorischem Wasser und Meerwasser gespeist werden. In den Lagunen entwickeln sich mikrobielle Matten and andere zahlreiche primäre Produzenten, welche die Basis der Nahrungskette für viele Vogelarten und andere Lebewesen bilden. Das Verstehen der Umweltauswirkungen von Klimaschwankungen auf die regionale Hydrologie in der Vergangenheit, ist von grossem Nutzen für die lokalen Regierungsplaner, die sich mit Nachhaltigkeitsproblemen beschäftigen. Dieses fachübergreifende Projekt umfasst die drei Forschungsgebiete der Geomikrobiologie, Biochemie und Klimageologie am geologischen Institut der ETH Zürich.
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Diese Studie untersucht die Auswirkung von Klimaschwankungen auf den regionalen Kohlenstoffkreislauf und die damit verbundenen biologisch beeinflussten Mineralformationsprozesse (Biomineralisation) in hypersalinen Lagunen entlang der Küste östlich von Rio de Janeiro. Dieses einzigartige System ist von einem semi-ariden Mikroklima dominiert, welches dem lokalen küstennahen Tiefenwasseraufstieg beim Cabo Frio zuzuschreiben ist. Das Aufsteigen von Tiefenwasser ist ein ozeanographisches Phänomen bei dem kaltes, nährstoffreiches Wasser aus der Tiefe Oberflächenwasser ersetzt, das zuvor von Winden weggestossen wurde. Die Intensität dieses Vorgangs beeinflusst die jährlichen Wasser- und biogeochemischen Kreisläufe in der küstennahen Lagunenumgebung und hinterlässt spezifische Spuren in Sedimenten landwärts und im offenen Meer, die gebraucht werden, um Klimaveränderungen zu verfolgen. Moderne Feldbeobachtungen zeigen, dass die Menge der Karbonatausfällung in den Lagunen mit den evaporitischen Bedingungnen zusammenhängt, welche während der Hochsaison des Tiefenwasserauftiegs am stärksten ausgeprägt sind. Organismen, die in Sedimenten erhalten geblieben sind, speichern die Wasserstoffisotopenzusammensetzung (δD) des Wassers während der Photosynthese. Deshalb kann mit Messungen von Alter und δD einer organischen Verbindung der hydrologische Kreislauf und z.B. die Salinität rekonstruiert werden. Ausserdem können mit diesen Daten Meeresoberflächentemperaturen zu bestimmten Zeitpunkten in der Vergangenheit berechnet werden und somit das Vorkommen von Tiefenwasseraufstiegphasen datiert werden. Die Studie von Tiefenwasseraufstieg und Lagunenumgebung kombiniert drei verschiedene wissenschaftliche Bereiche, Klimageologie, Geomikrobiologie und Biochemie, und ermöglicht, die Beziehung zwischen lokalem Klima, Karbonatausfällung und biologischen Kreisläufen in den Lagunen zu definieren.
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