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Kasten 4.9
Rekonstruktion der Paläoozeanzirkulation
Die heutige Ozeanzirkulation bedingt Gradi-
enten in den Nährstoffgehalten der Ozeane.
Da die Ozeanzirkulation andererseits auch
mit dem Klima gekoppelt ist, ist man daran
interessiert, sie genau zu verstehen. Wie aber
rekonstruiert man die Ozeanzirkulation in
der geologischen Vergangenheit? Am ein-
fachstengeschiehtdiesüberdenUmwegder
Nährstoffe: Wenn Paläo-Nährstoffgradien-
ten nachgewiesen werden können, so kann
man nach oben vorgestellter Argumentation
auf
Tiefenwasserzirkulation
schließen.
Oben wurde erwähnt, dass Cd sich wie ein
biolimitierender Tracer verhält. Dies ist des-
wegen der Fall, weil Cd anstelle von Ca in
das Karbonatgehäuse benthischer Foramini-
feren (einer Art von Zooplankton) einge-
baut wird und es somit eine lineare Korrela-
tion zwischen z.B. Phosphat und Cd gibt.
Gleichzeitig ist das Cd/Ca-Verhältnis in den
Foraminiferenschalen natürlich direkt mit
dem Cd/Ca-Verhältnis des Ozeanwassers kor-
reliert, in dem sie leben. Diese Korrelation ist
zwar nicht 1 : 1, sondern 2,8 : 1, was darauf
hindeutet, dass Cd besser in Foraminiferen-
schalen eingebaut wird als Ca, doch kann
man sie einfach verwenden, um Unter-
schiede in Ozeanwasserzusammensetzun-
gen zu rekonstruieren. In dem Beispiel aus
Abb. 4.38 ergibt sich, dass es während des
„
last glacial maximum
“, also dem Höhe-
punkt der letzten Kaltzeit, ebenfalls Nähr-
stoffgradienten gegeben hat. Diese waren
zwar geringer als heute, doch sie existierten
und belegen damit das Vorhandensein ozea-
nischer Tiefenwasserzirkulation auch wäh-
rend der Eiszeiten.
0
letztes glaziales
Maximum
10
20
30
0
0,1
0,2
0,3
Cd / Ca (μmol/mol)
4.38
Cd/Ca-Verhältnisse in Foraminiferenscha-
len aus nordatlantischen (graue Punkte) und
äquatornahen pazifischen (rote Punkte) Sedi-
menten aufgetragen gegen das Alter. Der
Sprung in den Daten um die Zeit des letzten
glazialen Maximums ist in den nordatlanti-
schen Proben gut zu erkennen, während die
Klimaänderung in äquatornahen Gebieten of-
fenbar keine Auswirkungen auf die Foramini-
feren hatte. Nach Boyle & Keigwin (1985).
-die
Thermosphäre
bis in ca. 500-600 km
Höhe und schließlich
-die
Exosphäre
, die kontinuierlich in den in-
terplanetaren Raum übergeht.
Die international und mehr oder weniger will-
kürlich festgelegte Grenze zwischen Atmosphäre
und Weltraum liegt allerdings bei 100 km. Man
beachte, dass z. B. in der Thermosphäre nomi-
nell Temperaturen von 1700 °C herrschen. Dies
hat aber keine praktische Bedeutung zum Bei-
spiel für Space Shuttles, die diese Zone durch-
fliegen: Die Temperatur wird ja über die kineti-
sche Energie der Teilchen definiert, also salopp
gesprochen über ihre Geschwindigkeit. Da aber
in der Thermosphäre die Teilchendichte so ex-
trem gering ist (die mittlere freie Weglänge von
Teilchen beträgt mehrere Kilometer!), ist der
Wärmeaustausch extrem gering.
Während die Homosphäre aus 78 % Stickstoff,
knapp 21 % Sauerstoff, 0,9 % Argon und ande-
ren Edelgasen, 0,038 % CO
2
sowie weiteren Ga-
senundAerosoleninkleinenMengenbesteht,
reichern sich in der Ionosphäre gravitationsbe-
dingt insbesondere
leichte Gase
wie Wasserstoff
man.ZudennurinkleinenMengenvorhande-
nen Gasen gehören Methan, Ozon, Fluorchlor-
kohlenwasserstoffe,
Schwefeldioxid
und
ver-
schiedene Stickstoffverbindungen.
Wasserdampf, der in der Atmosphäre zwischen
0 und 4 % ausmacht, sowie der geringe CO
2
-Ge-
