German Title: Einblicke in die thermoklinen Temperaturen des Atlantik durch Kaltwasserkorallen seit dem letzten Glazial

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Abstract

The mean global ocean temperature increase since the last glacial maximum was recently estimated to be about 2.6 °C (Bereiter et al., 2018). This temperature increase is not homogeneously distributed throughout the ocean. While the surface and deep ocean are well studied, the dynamic thermocline ocean was long neglected. As cold-water corals (CWCs) inhabit these highly dynamic water depths, they are valuable archives for paleoceanographic studies. In this thesis, CWCs are used to reconstruct thermocline water temperatures using their Li/Mg ratio. A first study focuses on the Angolan margin. Here, glacial cooling of about 6 °C indicating a shoaling of the thermocline was found. Furthermore, CWCs from six locations throughout the Atlantic were studied. Similar temperature patterns over the last 40 ka were found at all locations. Radiocarbon data was used to estimate reservoir ages and changes in water mass pathways. An aging of thermocline waters south of 35 °N in the Atlantic is observed. During the LGM, extremely high Li/Mg ratios were found in regions with volcanic activity. These might be influenced through increased Li concentrations in the seawater. Thus, in the second part of the thesis, the hypothesis of locally increased Li input through hydrothermal fluids was tested. Therefore, the lithium isotopic composition of six CWCs was analysed. The isotopic composition of the CWCs does not vary, excluding an influence of hydrothermal fluids on the Li/Mg ratio of the CWCs. Hence, the origin of unusal high Li/Mg ratios of glacial corals remains unknown.

Translation of abstract (German)

Der mittlere, globale Temperaturanstieg des Ozeans seit dem letzten glazialen Maximum (LGM) wurde kürzlich auf etwa 2,6 °C abgeschätzt (Bereiter et al., 2018). Dieser Temperaturunterschied verteilt sich allerdings nicht gleichmäßig. Während der Oberflächen- und tiefe Ozean vergleichsweise gut untersucht ist, wurde der dynamische thermokline Ozean lange vernachlässigt. Kaltwasserkorallen (KWK) bewohnen diese dynamischen Wassertiefen, was sie zu wertvollen Archiven für paläoozeanographische Studien macht. In dieser Arbeit wird das Li/Mg-Verhältnis in KWK genutzt um Wassertemperaturen zu rekonstruieren. In einer ersten Studie wurden KWK vor der Küste Angolas untersucht. Es zeigt sich ein Temperaturunterschied von -6 °C während des Glazials im Vergleich zu heute, was auf eine flachere Thermokline während des Glazials hinweist. Zudem wurden KWK von sechs verschiedenen Lokationen im Atlantik untersucht. Dabei wurden überall ähnliche Temperaturmuster entdeckt. 14C Messungen wurden genutzt um Reservoiralter und Änderungen der Wasserbewegungen zu rekonstruieren. Während des LGM werden in Regionen hoher vulkanische Aktivität extrem hohe Li/Mg-Verhältnisse gemessen. Dies könnte auf eine erhöhte Li-Konzentration im Meerwasser hinweisen. Im zweiten Teil dieser Arbeit wird die Hypothese lokalen Li Eintrags durch hydrothermal Fluide als Ursache erhöhter Li-Konzentration in KWK untersucht. Die Li-Isotopie von sechs Korallen wurde analysiert. Alle KWK zeigen die gleiche Li-Isotopie. Ein Einfluss hydrothermaler Fluide auf das Li/Mg-Verhältnis der KWK ist daher unwahrscheinlich und der Ursprung hoher Li/Mg-Verhältnisse bleibt weiter unbekannt.