Wuermian glaciation and climate in the western Mediterranean based on investigations in the mountain chain of Corsica [Elektronische Ressource] / vorgelegt von Ingrid Krumrei

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• Publié par: eberhard_karls_universitat_tubingen
• Publié le: 01 janvier 2009
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Extrait

Wuermian glaciation and climate in the western
Mediterranean based on investigations in the mountain
chain of Corsica

Dissertation
zurErlangungdesGradeseinesDoktorsderNaturwissenschaften
derGeowissenschaftlichenFakultät
derEberhard-Karls-UniversitätTübingen
vorgelegtvon
IngridKrumrei
ausKöln
2009
TagdermündlichenPrüfung:27.April2009
Dekan:Prof.Dr.PeterGrathwohl
1.Berichterstatter:Prof.Dr.JoachimKuhlemann
2.Prof.Dr.WolfgangFrischAbstract
Based on new reconstructions of the ultimate glaciation and the corresponding ELA depression in Corsica
constrained by cosmogenic and luminescence age dating, a new climatic model is evolved for the Last Glacial
Maximum (LGM) in the Western Mediterranean.
Dating of Corsican glacial sediments and glacially abraded rock surfaces generally confirmed the previously
described four glacier advances during the Wuermian, but revealed mainly younger ages. Large, well preserved
moraines and moraine quartets belong to a widespread glaciation that started around 24 kyr and lasted until
19 kyr with subsequent moraine stabilisation by about 18 kyr. This glaciation correlates with the cold phase of
Heinrich event (HE) 2 and the LGM of the Mediterranean and the North Atlantic. Two subsequent phases of
smaller valley glacier advances from 17 to 14 kyr and from 13 to 11 kyr are correlated with the Oldest (OD) and
Younger Dryas (YD) continental cold spells, and marine cold spells of HE1 and HE0. Locally, the Wuermian
maximum ice extent precedes the global LGM as in few valleys one or two degraded moraines were found
down-valley below LGM moraines. Luminescence dating suggests an age around 30 kyr (HE3) whereas a gla-
cier advance in the early Wuermian (HE6/~MS4) is not confirmed by age dating. The difference in extent be-
tween HE3 and HE2/LGM is quite variable as in some cases the older moraines have a short distance to those of
the LGM; in other cases the pre-LGM moraine relics indicate advances 1 – 2.5 km further down-valley. Stronger
glacier advances during the penultimate and older glaciations, as postulated in older works particularly for the
Rissian (~MS6), has been substantiated with few more data, but the timing and the extent remain unknown for
most of Corsica.
Dating results and mapping enabled a reconstruction of the glacier extent for three phases of the Wuermian
glaciation, which are the LGM, the OD, and the YD. These results served as a base for equilibrium line alti-
tude (ELA) reconstructions. With an average ELA of 1573 m the LGM was 9.5 °C colder than the Present, if
the effect of precipitation of the ELA was excluded. The temperature lowering in the OD (8.2 °C) and the YD
(7.6 °C) show a temperature trend that is mainly in line with that of the sea surface temperature (SST) in the
Western Mediterranean. Regional changes in the ELA pattern and their associated first-order de-convolution of
underlying temperature and precipitation components of the three cold phases from the LGM over the Oldest
to the Younger Dryas revealed a trend towards a dryer Mistral (NW wind) and increasing moisture supply from
the SW. The climate reconstructions for the Oldest and Younger Dryas indicate a stepwise transition from full
glacial (LGM) to interglacial (Present) atmospheric conditions.
The climatic conditions especially at the margins of the island differ considerably between the LGM and
the Present and are explained by changes of the larger scale atmospheric circulation that is reflected by the ELA
pattern in Mediterranean scale. All available Mediterranean ELA data were incorporated in a new Mediter-
ranean ELA map of the LGM. The ELA depression as the elevation difference between the ELA in the LGM
and at Present was recalculated as temperature draw-down of the higher altitudes and combined with data on
LGM cooling at sea level (SST proxies), and low-elevation terrestrial proxy-data, in order to provide direct
constraints on the vertical structure of the LGM atmosphere. The glacial SST dropped considerably less than the
calculated T over part of the Mediterranean, which has implications for the atmospheric stability, circulation ELA
patterns and local precipitation. The new synoptic climate model suggests that cyclones followed preferential
storm tracks across the basin grossly similar to the Present. Due to the more southerly position of the polar
front over the western Mediterranean during cold phases like the LGM, northerly polar air outbreaks over the
western basin have probably been more frequent and/or persistent than today. The incursion of polar air masses
would have favoured convection of moist air in regions with relatively warm SSTs, so that considerable local
LGM precipitation can be predicted in eastern and northern Corsica, the Apennines, the Dinarides, and Greece.
The observed climate pattern in the LGM could be explained with a frequent occurrence of a strongly sinuous
Rossby wave lobe, forming a trough of polar air over the western Mediterranean basin. This setting would have
had strong impact on the accumulation of snow, and would superimpose the climatic effects of longer phases of
zonal circulation (westerlies) with lower and broadly scattered precipitation.

Zusammenfassung
Neue Rekonstruktionen der letzten Vergletscherung auf Korsika und deren dazugehörige Gleichgewich-
tshöhenverschiebung, die sich aus Datierungen mit kosmogenen Nukliden und Lumineszenz ergeben, sind die
Basis für ein neues Klimamodell des Letzen Glazialen Maximums (LGM) im westlichen Mittelmeer.
Die Datierung korsischer glazialer Sedimente und gletschergeschliffener Gesteinsoberflächen konnte die in
älterer Literatur vermutete Anzahl von vier Gletschervorstößen während des Würms bestätigen, ergab jedoch
meist jüngere Alter für die einzelnen Vorstöße. Große, gut erhaltene Moränen und vierfach gegliederte Moränen
gehören zu einer ausgedehnten Vergletscherung, die um 24 ka begann und bis ungefähr 19 ka dauerte, wobei
die anschließende Stabilisierung des Moränenmaterials bis 18 ka dauerte. Diese Vergletscherung korreliert mit
der Kaltphase während des Heinrich-Ereignisses (HE) 2 und des LGM sowohl des westlichen Mittelmeeres als
auch des Nordatlantiks. Zwei darauf folgende Phasen mit kleineren Talgletschern von 17 bis 14 ka und von 13
bis 11 ka korrelieren mit den kontinentalen Kaltphasen der Ältesten und Jüngeren Dryas sowie den marinen
Kaltphasen HE1 und HE0. Lokal ist der weiteste Gletschervorstoß während des Würms älter als das globale
LGM, da in einigen Tälern ein oder zwei stark degradierte Moränenwälle unterhalb der LGM Moränen ge-
funden wurden. Lumineszenzdatierungen deuten auf ein Alter von ungefähr 30 ka (HE3) hin, wohingegen ein
Gletschervorstoß im frühen Würm (HE6/~MS4) nicht mit Datierungen belegt werden konnte. Die Größenunter-
schiede zwischen den Vorstößen des HE3 und des HE2/LGM sind sehr unterschiedlich. n einigen Fällen liegen
die älteren Moränen in kleinem Abstand zu denen des LGM, in anderen Fällen zeigen die älteren Moränenreste
Vorstöße bis zu 1 - 2.5 km weiter vor an. Vergletscherungen älter und größer als die des Würm, wie sie in älteren
Arbeiten vor allem für das Riss (~MS6) vorgeschlagen wurden, konnte mit wenigen Altersdaten untermauert
werden. Das Alter und die Ausdehnung sind jedoch weiterhin unbekannt.
Mit den Datierungsergebnissen und Kartierungen konnte für drei Phasen des späten Würms die Ausbreitung
der Gletscher rekonstruiert werden: für LGM, Älteste Dryas und Jüngere Dryas. Diese Ergebnisse wiederum
dienten als Basis für Rekonstruktionen der Lage der Gleichgewichtshöhen (ELA). Mit einer durchschnittlichen
Gleichgewichtshöhe von 1573 m war das LGM 9.5 °C kälter als heute. Die Temperaturabsenkungen in Ältester
(8.2 °C) und Jüngerer Dryas (7.6 °C) zeigen eine Temperaturentwicklung, die größtenteils mit der der Meer-
wasseroberflächentempereatur (SST) im westlichen Mittelmeer übereinstimmt. Regionale Veränderungen im
ELA Muster der drei Kaltphasen und der ihnen zugrundeliegenden Temperatur- und Niederschlagskomponenten
lassen vom LGM über die Älteste Dryas bis zur Jüngeren Dyas eine Entwicklung hin zu trockenerem Mistral
(NW Wind) und zunehmend von SW kommender Feuchte erkennen. Die Klimarekonstruktionen für Älteste und
Jüngere Dryas zeigen den Übergang von voll glazialen (LGM) zu interglazialen Atmosphärenbedingungen.
Vor allem an den Rändern der nsel unterscheiden sich die klimatischen Bedingungen zwischen LGM und
heute deutlich. Sie werden anhand von großräumigen Zirkulationen in der Atmosphäre erklärt, wie sie sich im
Mittelmeer-weiten ELA Muster wiederspiegeln. Alle verfügbaren ELA Daten aus dem Mittelmeerraum wurden
in einer neuen ELA Karte für das LGM im Mittelmeer zusammengefasst. Die Verringerung der ELA als Höhen-
differenz zwischen der ELA des LGM und der heute wurde umgerechnet in eine Temperaturverringerung in
hohen Höhen und mit Daten der Abkühlung auf Meerespiegelniveau (SST-Proxies) im LGM u