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Abstract

The deep Southern Ocean circulation is of major significance for our understanding of the ocean’s impact on Earth’s climate as uptake and release of CO2 strongly depend on the redistribution of well and poorly ventilated water masses. Authigenic neodymium isotopes (eNd) preserved in deep sea sediment have proven useful to study the deep ocean circulation and water mass provenance and are of special interest over major climate changes such as the Mid Pleistocene Transition (MPT). In this thesis, the authigenic Nd isotopic composition of two Atlantic sediment sites south of the Polar Front were investigated. The record at site ODP 1093 spans the last 1 Ma in millennial resolution, while ODP 1094 covers terminations I, II, V and the MPT. The results yield the first 1 Ma eNd benchmark in the southern Atlantic Ocean, which shows a variable behavior synchronous with climate. Based on the strong correlation with climate in ODP 1093, an age model was developed. The observed "Nd point to an interplay of advective and diffusive processes influencing the eNd signatures preserved in the authigenic coating. The interhemispheric eNd gradient was discussed, to investigate circulation strength changes across the Atlantic Ocean in the past 1 Ma. The gradient observations indicate a potential bi-stability of the circulation starting during the MPT with the occurrence of the first strong decrease in circulation strength.

Translation of abstract (German)

Die Tiefenzirkulation des Südlichen Ozeans hat einen großen Einfluss auf das Klima der Erde, da die Aufnahme und Abgabe von CO2 stark von der Verteilung der Wassermassen abhängt. Mit Hilfe der authigenen Neodym Isotope (eNd) in Tiefseesedimenten kann die Zirkulation im Ozean und die Herkunft von Wassermassen während großer Klimaänderungen wie dem mittelpleistozänen Übergang (MPT) untersucht werden. In dieser Arbeit wurde authigenes eNd in Sediment an zwei Orten südlich der Polarfront im Atlantik analysiert. ODP 1093 deckt die letzten 1 Mio. Jahre ab und ist mit dem Klima synchronisiert. Damit bildet dieser den ersten eNd Datensatz im südlichen Atlantik über diese Zeitspanne. Die eNd Daten in ODP 1094 decken die Klimaübergänge I, II, V und den MPT ab. Auf Basis der starken Korrelation mit dem Klima in ODP 1093 wurde ein Altersmodell entwickelt. Der beobachtete eNd Verlauf deutet auf ein Zusammenspiel von advektiven und diffusiven Prozessen hin, die die authigenen eNd Signaturen beeinflussen. Um die Veränderungen der Zirkulationsstärke im Atlantik in den letzten 1 Mio. Jahren zu untersuchen, wurde der interhemisphärische eNd Gradient diskutiert. Die Beobachtungen dessen deuten auf eine mögliche Bi-Stabilität der Zirkulation hin, die während des MPT mit dem Auftreten der ersten starken Abnahme der Zirkulationsstärke begann.