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Permafrost thawing in a warming climate - reconstructions from Siberian stalagmites

Applicant Lechleitner Franziska
Number 172213
Funding scheme Early Postdoc.Mobility
Research institution Department of Earth Sciences University of Oxford
Institution of higher education Institution abroad - IACH
Main discipline Geochemistry
Start/End 01.02.2017 - 31.07.2018
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All Disciplines (2)

Discipline
Geochemistry
Other disciplines of Earth Sciences

Keywords (8)

permafrost; deglaciation; carbon cycle; climate change; warming; stalagmites; radiocarbon; Calcium isotopes

Lay Summary (German)

Lead
Permafrostböden bleiben mehrjährig gefroren und sind gewaltige Kohlenstoffspeicher, da unter Frost der Abbau organischer Komponenten verhindert wird. Das Auftauen von Permafrostböden durch grossräumig ansteigende Lufttemperatur befördert riesige Mengen an Treibhausgasen, besonders Kohlenstoffdioxid und Methan in die Atmosphäre. Der durch den Klimawandel befeuerte globale Rückgang von Permafrost kann somit zu einem positiven Rückkopplungsprozess führen, und damit zu einer weiteren Beschleunigung des Temperaturanstiegs.Genaue Voraussagen über das Verhalten von Permafrostregionen unter steigenden Temperaturen sind jedoch schwierig, da viele Faktoren eine Rolle spielen. Gezielte Studien an Paläoklimaarchiven wie Stalagmiten (Tropfsteinen) können zu wichtigen Erkenntnissen über Prozesse und Abläufe in der Vergangenheit führen, die als Indikator für die zukünftige Entwicklung dienen können.
Lay summary

Das Ziel dieses Forschungsprojekts ist es, detailliertere Erkenntnisse über den Kohlenstoffzyklus in Permafrostböden unter ansteigenden Temperaturen zu gewinnen. Dafür benutzen wir Stalagmiten aus der zentralsibirischen Permafrostregion, die seit dem Rückgang der letzten Vergletscherung (ca. 10’000 Jahre vor heute) gewachsen sind.

 Durch hochaufgelöste Analysen geochemischer Proxies (Radiokarbon, stabile Kohlenstoff- und Kalziumisotopen, sowie verschiedene Spurenelemente) werden wir detaillierte Informationen zum lokalen und regionalen Klima und dessen Einfluss auf den Kohlenstoffzyklus im Boden gewinnen.

Die Resultate dieser Studie werden von grosser Bedeutung für die genauere Voraussage des Verhaltens von Permafrostböden unter ansteigenden globalen Temperaturen sein. Der positive Rückkoppelungsmechanismus, der durch die Freilassung grosser Mengen an Treibhausgasen in die Atmosphäre entsteht, kann somit besser quantifiziert und in Klimamodellen berücksichtigt werden.

Direct link to Lay Summary Last update: 05.01.2017

Responsible applicant and co-applicants

Publications

Publication
Permafrost-related hiatuses in stalagmites: Evaluating the potential for reconstruction of carbon cycle dynamics
Lechleitner Franziska A., Mason Andrew J., Breitenbach Sebastian F.M., Vaks Anton, Haghipour Negar, Henderson Gideon M. (2020), Permafrost-related hiatuses in stalagmites: Evaluating the potential for reconstruction of carbon cycle dynamics, in Quaternary Geochronology, 56, 101037-101037.

Datasets

Data for: Permafrost-related hiatuses in stalagmites: Evaluating the potential for reconstruction of carbon cycle dynamics

Author Lechleitner, Franziska; Henderson, Gideon; Mason, Andrew; Breitenbach, Sebastian; Vaks, Anton; Haghipour, Negar
Publication date 12.11.2019
Persistent Identifier (PID) 10.17632/x4c8pp9wpd.1
Repository Mendeley Data
Abstract
Table containing all results from the geochemical analysis performed on stalagmites SOP-20, SOP-18, and SB-p7497.

Collaboration

Group / person Country
Types of collaboration
RLAHA, University of Oxford Great Britain and Northern Ireland (Europe)
- Research Infrastructure
Dr. Sebastian Breitenbach, University of Bochum Germany (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Publication
- Research Infrastructure
ASIAA NanoSIMS laboratory Taiwan (Asia)
- Research Infrastructure
LIP, ETH Zurich Switzerland (Europe)
- Research Infrastructure

Scientific events

Active participation

Title Type of contribution Title of article or contribution Date Place Persons involved
EGU General Assembly 2018 Talk given at a conference The underground legacy of permafrost carbon: speleothems as potential high-resolution archives of the local carbon cycle 12.04.2018 Wien, Austria Lechleitner Franziska;
Summer school for speleothem science (S4) Talk given at a conference Modern precipitation and cave monitoring for speleothem paleoclimate studies 21.08.2017 Burgos, Spain Lechleitner Franziska;
Climate and Chronology Seminar series Individual talk Stalagmite radiocarbon as an indicator for paleohydrology: Insights from tropical Belize 06.06.2017 Oxford, Great Britain and Northern Ireland Lechleitner Franziska;


Associated projects

Number Title Start Funding scheme
180789 Constraining the potential of stalagmites as quantitative archives for past soil carbon dynamics 01.08.2018 Postdoc.Mobility

Abstract

Rising global temperatures can trigger the release of large amounts of carbon stored in permafrost, leading to a positive climate feedback that would acerbate the global warming trend. To better understand the complicated response of permafrost to climate change, we propose a detailed study on stalagmites from the Siberian permafrost region. We focus on the last period of climatic warming, the last deglaciation, and pursue a multi-proxy study to characterize the response of permafrost, soil, and karst system during this period. Specifically, we will measure radiocarbon, calcium isotopes, trace elements, and stable carbon isotope ratios in stalagmite carbonate, and anchor our measurements in time with a suite of high-precision U-Th measurements. These geochemical proxies are still relatively novel, and our study will contribute to their better understanding, in addition of providing detailed information on permafrost stability over the last deglaciation.
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