Natural climate variations in historical times up to 10.000 years ago Final report / Natuerliche Klimavariationen in historischen Zeiten bis 10.000 Jahre vor heute Abschlussbericht

The climatic information of the "2H and "1"3C concentrations of year rings of trees and plant material in general was investigated in climate chamber experiments, in which the influence of variations in the air temperature, relative humidity and water availability on the ratios between the stable isotopes of three different C_3 species (Brassica olearacea, Eucalyptus globulus, Vicia faba) was analyzed. The findings show that the #delta#"2H values of the plant stems depend mainly on the isotope ratio of the water that was taken up, as well as on the "2H concentration of the leaf water, which in turn was influenced by the relative humidity of the ambient air. The "1"3C concentrations in the plant stems were influenced by all three parameters and had a negative correlation both with the relative humidity and with temperature. The water availability status was shown to have great influence on the "1"3C discrimination of the plant insofar as higher availability of water caused lower "1"3C concentrations. The results of the isotope analysis were proved by cyclic gas supply measurements. - Further, callibration studies were carried out with #delta#"2H and #delta#"1"3C time series of pine trees (Picea abies) in two sites in southern Germany (Schussbach, Klosterreichenbach). A methodology for establishing long isotope series from year-rings of subfossil oak trees was developed. Investigations on subfossil wood take account of the different components of the year-rings, i.e. early and late wood, and of the sample preparation method (raw wood, wood without soluble constitutents, and cellulose nitrate). Further, possibilities of recording and correcting #delta#"2 growth trends are presented. Application of the methods resulted in steady and consistent #delta#"1"3C and #delta#"2H time series from partial sample series comprising different types of samples. The resulting time series cover the period from 8,230 BC for #delta#"1"3C resp. from 6,470 BC for #delta#"2H to AD 905, with a five-year resolution. The variations of #delta#"2H were interpreted as isotope signals of precipitation while the variations of #delta#"1"3C were seen as resulting from the availability of water to the trees. (orig.) / Die Arbeit befasst sich mit der klimatischen Aussagekraft der "2H- und "1"3C-Gehalte von Baum-Jahrringen und von Pflanzenmaterial allgemein. In Klimakammerexperimenten wurde der Einfluss von Variationen der Lufttemperatur, relativen Luftfeuchtigkeit und der Wasserverfuegbarkeit auf die Verhaeltnise der stabilen Isotope von drei verschiedenen C_3-Pflanzenarten (Brassica oleracea, Eucalyptus globulus, Vicia faba) untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass die #delta#"2H-Werte der Pflanzenstaengel vor allem vom Isotopenverhaeltnis des aufgenommenen Wassers abhingen, sowie von der "2H-Anreicherung des Blattwassers, die wiederum von der relativen Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft beeinflusst wurde. Die "1"3C-Gehalte der Pflanzenstaengel hingegen wurden durch alle drei Parameter beeinflusst und waren sowohl mit der relativen Luftfeuchtigkeit, als auch mit der Temperatur negativ korreliert. Es konnte gezeigt werden, dass auch der Bewaesserungsstatus auf die "1"3C-Diskriminierung der Pflanzen einen grossen Einfluss hatte. Hoehere Wasserverfuegbarkeit fuehrte zu niedrigeren "1"3C-Gehalten. Die Ergebnisse der Isotopenanalysen konnten durch Gaswechselmessungen untermauert werden. Weiterhin wurden Kalibrierungsstudien mit #delta#"2H- und #delta#"1"3C-Zeitreihen sueddeutscher Fichten (Picea abies) an zwei Standorten (Schussbach, Klosterreichenbach) durchgefuehrt. Es werden methodische Ansaetze fuer die Erstellung von langen Isotopenreihen aus Jahrringen subfossiler Eichen aufgezeigt. Die Untersuchungen am subfossilen Holz beruecksichtigen die verschiedenen Bestandteile der Jahrringe (Spaetholz, Fruehholz) und unterschiedlich aufbereitete Proben (Rohholz, Holz ohne loesliche Bestandteile und Zellulosenitrat). Ausserdem werden Moeglichkeiten der Erfassung und Korrektur von #delta#"2-Wuchstrends dargestellt. Die Anwendung der Methoden fuehrte zu stetigen und konsistenten #delta#"1"3C- und #delta#"2H-Zeitreihen aus Teilstuecken, die aus unterschiedlichen Probentypen bestehen. Die resultierenden Zeitreihen umfassen den Zeitraum von 8.230 BC (#delta#"1"3C), bzw. von 6.470 BC (#delta#"2H) bis AD 905 fuenfjaehrlicher Aufloesung. Die #delta#"2H-Variationen werden als Isotopensignal des Niederschlags gedeutet, waehrend die #delta#"1"3C-Werte als Mass fuer die Wasserverfuegbarkeit der Baeume interpretiert werden. (orig.) / SIGLE / Available from TIB Hannover: QN1(115,50) / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische Informationsbibliothek / Bundesministerium fuer Bildung und Forschung, Berlin (Germany) / DE / Germany