Project

Discipline

terrestrial carbon cycle; paleoclimate science; stalagmites; soils; carbon isotopes; calcium isotopes; lithium isotopes

Lead
Böden speichern drei mal mehr Kohlenstoff als die Atmosphäre und sind somit der grösste aktive terrestrische Kohlenstoffspeicher der Erde. Geringe Änderungen im Kohlenstoffflux zwischen Böden und Atmosphäre können grosse Auswirkungen auf das globale Klima haben durch ihren Beitrag zum Treibhauseffekt. Die Reaktion von Böden auf Klimaänderungen sind jedoch immer noch nicht gut quantifiziert, was insbesondere auf die räumliche Heterogenität und chemische Komplexität von Böden zurückzuführen ist. Tropfsteine, und insbesondere Stalagmiten, bieten sich als neues und unkonventionelles geochemisches Archiv an, um die Reaktion von Böden auf Klimaveränderungen in der Vergangenheit zu erforschen und somit als Analog für zukünftige Rückkoppelungen zu fungieren.
Lay summary
Das Ziel dieses Projekt ist, den lokalen Kohlenstoffzylus in Böden anhand von Stalagmiten zu rekonstruieren, insbesondere über Zeitintervalle bekannter Klimaschwankungen in der Vergangenheit, wie der Rückgang der letzten Eiszeit.   Im Detail werden wir dazu hochaufgelöste geochemische Analysen (Radiokarbon, stabile Kohlenstoff-, Kalzium-, und Lithiumisotopen, Spurenelemente) an Stalagmiten aus verschiedenen Klimazonen ausführen. Der Fokus wird dabei auf Böden aus Klimazonen gelegt, wo besonders starke Auswirkungen durch den menschengemachten Klimawandel erwartet werden, wie z.B. boreal, monsunal, tropisch, und trocken. Die Resultate dieses Projekts werden von grosser Bedeutung sein für das genauere Verständnis des Verhaltens von Böden als Kohlenstoffquelle oder –senke mit ansteigenden globalen Temperaturen. Dieses Projekt wird zudem die Anwendung von Stalagmiten als Umweltarchiv für Bodenbedingungen testen.

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Last update: 09.07.2018

Spain_analysis

Author	Lechleitner, Franziska; Wilhelm, Micah
Publication date	13.09.2021
Persistent Identifier (PID)	10.5281/zenodo.5503041
Repository	Zenodo

DCF_calculator

Author	Lechleitner, Franziska
Publication date	13.09.2021
Persistent Identifier (PID)	10.5281/zenodo.5503025
Repository	Zenodo

Active participation

Self-organised

Title	Year

Number	Title	Start	Funding scheme

Soils are the largest active terrestrial carbon reservoir, storing at least three times as much carbon as the atmosphere. Thus, even small changes in the flux of carbon between soils and atmosphere can strongly impact on the greenhouse effect, making soils a crucial player in the modulation of Earth’s climate. The net response of soils to on-going anthropogenic climate change remains uncertain, due to the heterogeneous nature of soils and the strong imprint of local environmental conditions. Only a thorough understanding of the underlying biogeochemical processes will allow for accurate predictions of future global soil responses to changing climate.The aim of this project is to answer essential questions related to how soils respond to climate change, with an unconventional and novel approach. Stalagmites (cave carbonates) from different regions of the world, including key soil end-member regions (e.g., permafrost, arid, monsoonal), will serve as an archive for soil conditions in Earth’s past. Combining established and novel stalagmite proxies, processes occurring in soil, karst, and cave will be characterized and quantified. Stalagmite carbon isotope proxies (stable carbon isotope ratio: d13C, and radiocarbon: 14C) will provide information on the amount of carbon stored in the soil overlying the cave and its turnover time, while the calcium isotope ratio (d44/42Ca) helps quantifying processes occurring in the karst that often mask the carbon isotope signal. Lithium stable isotopes (d7Li) will be applied to constrain the rate of silicate weathering in the soil, another important carbon sequestration process sensitive to climate change. The geochemical results will be compared to model simulations of soil, karst, and cave processes, using the new software CaveCalc. I expect this project to provide a detailed and high-resolution assessment of the magnitude of changes in the soil carbon cycle related to climate forcing. More generally, this project could provide a new perspective on the response of soil processes to climate change, and open the door to the use of stalagmites as recorders of past soil conditions.