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Note: The following information is also available in German. See text below

Lead

This study explores the influence of climate and human perturbations on riverine transfer of carbon produced by the terrestrial biosphere to the oceans. Organic carbon discharged by rivers and buried in continental margin sediments represents an important C sink and a valuable record of information on past variations in the terrestrial environment. In this context, it is crucial to understand C sources in river basins and the factors that control the timescales of C delivery to the oceans.

Objectives

Samples from field campaigns and existing sediment cores will be used to investigate the provenance and age of terrestrial organic matter discharged from river basins. The technical approach involves measurement of the isotope compositions of specific organic “marker” compounds derived from plant and soil carbon pools. In particular, the radiocarbon ages of these compounds will be used to determine timescales of carbon storage and transport within river drainage basins. The Danube River will be examined as a model modern river system that is, and has been subject to the influence of recent climate variability and anthropogenic activity. Sediment cores collected from near the mouths of this and other river systems will be investigated to study how the timescale and magnitude of transfer of carbon from the terrestrial biosphere to the ocean has changed over recent millennia.

Scientific and Social Context of the Research Project

Continental margin sediments influenced by river inputs constitute important sinks of terrestrial carbon and archives of past environmental conditions. Establishing the sources and transfer times of carbon from the terrestrial biosphere that is discharged by rivers to the ocean is needed in order to assess their role in the global carbon cycle, and to accurately interpret sedimentary records. This project will directly address these issues and will represent the first rigorous investigation of the impact of past climate variability and human activity on carbon dynamics within river drainage basins during the Anthropocene. The resulting information will yield insights into the sensitivity of terrestrial carbon pools to climate and anthropogenic perturbations.

Keywords

Rivers, drainage basin, terrestrial biosphere, radiocarbon, biological markers, climate change, land use change, soils, Anthropocene, carbon cycle.

Project members

• Nora Gallarotti
• Hannah Gies

Klimatische und anthropogene Einflüsse auf den Kohlenstofffluss vom Land in die Ozeane

Lead

In diesem Projekt werden klimatische und anthropogene Einflüsse auf den Transport von terrestrischem Kohlenstoff entlang von Flusssystemen, von der biologischen Quelle bis in die Ozeane, untersucht. An Kontinentalrändern abgelagerter organischer Kohlenstoff stellt eine wichtige Kohlenstoffsenke und aussagekräftige Aufzeichnung früherer Umweltbedingungen dar. Daher ist es entscheidend, die Herkunft dieses Kohlenstoffes zu kennen und zu verstehen, welche Faktoren die Transportzeit beeinflussen.

Inhalt und Ziel des Forschungsprojekts

An Proben, die während Feldkampagnen gesammelt werden sowie an schon vorhandenen Sedimentkernen wird die Herkunft und das Alter des im Flusssystem transportierten organischen Kohlenstoff bestimmt. Technische Analysen beinhalten Messungen der Isotopenzusammensetzung von spezifischen ’Marker-Molekülen’, die von Pflanzen oder aus Böden stammen. Im Speziellen wird mit Hilfe von radioaktiven Kohlenstoffisotopen das Alter dieser ’Marker’ und dadurch die Speicherung und Transportdauer im Flusseinzugsgebiet bestimmt. Die Donau wird in diesem Projekt als rezentes Modellflusssystem untersucht. Sie war und ist bis heute Klimaänderungen und anthropogenen Einflüssen ausgesetzt. Zusätzlich wird an Sedimentkernen, die nahe der Mündung der Donau und weiteren grossen Flusssystemen in die Ozeane gesammelt wurden, untersucht, wie sich die Transportdauer und die Menge an transportiertem organischen Kohlenstoff über die letzten Jahrtausende verändert hat.

Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext des Forschungsprojekts

Sedimente an Kontinentalrändern, die durch Flusseinträge geprägt sind, sind eine wichtige Senke für terrestrischen Kohlenstoff und bilden mit der Ablagerung eine Art Archiv, in dem die Umweltbedingungen der Vergangenheit festgehalten sind. Wissen über die Herkunft und Transportdauer des Kohlenstoffs, der von der terrestrischen Biosphäre über Flusssysteme bis in die Ozeane transportiert wird, gibt Aufschluss darüber, welche Rolle Flusssysteme im globalen Kohlenstoffkreislauf einnehmen und hilft, die sedimentären Ablagerungen zu interpretieren. In diesem Projekt werden genau diese Themen behandelt. Dadurch wird es die erste umfangreiche Untersuchung der Einflüsse früherer Klimaschwankungen und menschlicher Aktivität auf den Kohlenstoffkreislauf in Flusseinzugsgebieten während dem Anthropozän. Die Resultate werden einen Einblick geben, wie sensibel terrestrische Kohlenstoffspeicher auf klimatische und anthropogene Einflüsse reagieren.

Keywords

Rivers, drainage basin, terrestrial biosphere, radiocarbon, biological markers, climate change, land use change, soils, Anthropocene.