 |
Understanding loess particle mobilization, transport and deposition by wind and loess grain size distributions: implications for Quaternary paleoclimate reconstructions
|
Help 
Print 
|
Here you can view and search the projects funded by NKFI since 2004
Back »
|
| |
Details of project |
|
|
| Identifier |
108639 |
| Type |
PD |
| Principal investigator |
Újvári, Gábor |
| Title in Hungarian |
Lösz szemcsék szél általi mobilizációjának, transzportjának és depozíciós folyamatainak valamint a lösz szemcseösszetételének mélyebb megértése és jelentőségük negyedidőszaki paleoklíma rekonstrukciókban |
| Title in English |
Understanding loess particle mobilization, transport and deposition by wind and loess grain size distributions: implications for Quaternary paleoclimate reconstructions |
| Keywords in Hungarian |
lösz, eolikus folyamatok, negyedidőszak, hirtelen klímaesemények, por emisszió |
| Keywords in English |
loess, Aeolian processes, Quaternary, abrupt climatic events, dust emission |
| Discipline |
| Geology, Tectonics, Vulcanology (Council of Complex Environmental Sciences) | 90 % | | Ortelius classification: Sedimentology | | Geophysics, Physics of the Lithosphere, Seizmology (Council of Complex Environmental Sciences) | 10 % | | Ortelius classification: Geophysics |
|
| Panel |
Earth sciences 1 |
| Department or equivalent |
Institute for Geological and Geochemical Research (Research Centre for Astronomy and Earth Sciences) |
| Starting date |
2013-09-01 |
| Closing date |
2016-12-31 |
| Funding (in million HUF) |
10.745 |
| FTE (full time equivalent) |
2.49 |
| state |
closed project |
Summary in Hungarian A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
Az Észak-Atlantikumban az utolsó glaciális során lezajlott hirtelen klímaesemények és az európai löszsorozatokban kimutatott ezer éves skálájú környezeti változások párhuzamosíthatósága és ezek feltételezett egyidejű megjelenése ma is folyamatos vita tárgya. Korábban a lösz szemcseösszetételét használták a korrelációra főként a grönlandi jégfúrások poros eseményeivel (Ca++ proxy) anélkül, hogy behatóbban elemezték volna melyik proxy milyen mértékben befolyásolt a szél intenzitásváltozásai, a forrásoktól való távolság, a különböző szállítási és depozíciós folyamatok által. Enélkül pedig a mögöttes okok megértése aligha lehetséges. A projekt részben a fenti proxy-k értékelését tűzi ki célul az ásványszemcsék szél általi szállításának és depozíciós folyamatainak legújabb irodalmi eredményei alapján és kapcsolódó numerikus modellezések révén. Egy késő-pleisztocén lösz-paleotalaj sorozat nagy felbontású korolása és különböző proxy-jainak vizsgálata is a projekt része. A fenti eredmények fényében történne meg a szemcsösszetételi proxy-k interpretálása és a Kárpát-medencében megjelent hirtelen klímaesemények időbeliségének vizsgálata. Ez elvezethet a klimatikus kényszerek és az erre adott regionális szintű, kárpát-medencei környezeti válaszok jobb megértéséhez. További cél, hogy a löszök feltételezett forrását képező alluviális üledékek szemcseösszetételi adataira építve modellszámítások készüljenek a glaciális során történt, kárpát-medencei szemi-arid forrásokból származó por-emisszió nagyságát illetően. Ez alapinformációként szolgálhat por-ciklus modellek pontosításához és a glaciális során az atmoszférába kerülő por direkt és indirekt sugárzási hatásainak jobb modellezéséhez.
Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.
A grönlandi jégmagokban és az atlanti-óceáni fúrásokban kimutatott D-O ciklusok és Heinrich-események nagy valószínűséggel Európa glaciális klímáját is befolyásolták az utolsó eljegesedés folyamán. Valóban, a löszökben vizsgált proxy-k (szemcseösszetétel, MS, molluszkák) több, ezer éves skálájú klímaesemény megjelenését is rögzítik Közép-Európában. A kérdés, hogy ezen események vajon egyidejűek voltak-e az Észak-Atlantikum klíma-oszcillációival még nem dőlt el egyértelműen. Mivel a fenti események korrelációja többnyire a lösz szemcsösszetételi proxy-k révén történt, fontos megérteni ezen proxy-k változásait befolyásoló tényezőket és kideríteni, hogy melyik tükrözi leginkább a szél intenzitás változásait. Az elmúlt 15-20 év jelentős eredményeket hozott a szél általi szállítás és erózió fizikai hátterének megismerése területén (szaltáció, stb). Ez a tudás és a kapcsolódó modellezési lehetőségek (COMSALT) jó alapot biztosítanak a szemcseösszetételi proxy-k értékeléséhez. A megfelelő proxy nagy felbontású kronológiára épülő vizsgálata elvezethet az ok-okozati viszonyok jobb megértéséhez, azaz válaszokat adhat, hogy a feltételezett klimatikus kényszerekre időben milyen környezeti válaszok jelentek meg a Kárpát-medencében. A glaciális klímaváltozások egy további kulcskérdése, hogy a nagyobb löszterületek környezetéből származó finom por milyen klimatikus hatásokat indukált az atmoszférában és a földfelszínen. Az alluviális üledékek szemcseösszetételének vizsgálatára épülő modellszámítások megadhatják a lehetséges por-emisszió mennyiségi szélső értékeit. Ezek és az ásványtani adatok pontosabb modell-szimulációkhoz vezethetnek a por direkt és indirekt sugárzási hatását illetően.
Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!
A kérdés, hogy az Észak-atlanti térségben az utolsó glaciális során megjelent ezer éves skálájú klímaesemények milyen környezeti válaszokat indukáltak és milyen időzítéssel a Kárpát-medencében alapvető fontosságú lehet a jövő klímaváltozása és regionális hatásainak megértése szempontjából. Az óceánok és jégsapkák a globális klímarendszer igen fontos részei, így az Észak-Atlantikumban lezajló változások Közép- és Közép-Kelet-Európát érintő hatásainak megismerése alapkérdés nem csak tudományos, de társadalmi szempontból is. Ezen kérdéskör jobb megértése pontosabb klímamodellek kidolgozását is eredményezheti, ami a jövőbeni regionális változások előrejelzése szempontjából kulcskérdés lehet.
A por sugárzási hatásainak vizsgálata ma a kutatás homlokterében van, annál is inkább mert a globális klímaváltozási folyamatok regionális szintű csapadékmennyiség csökkenéshez vezetnek több régióban, fokozva ezáltal a potenciálisan kibocsátható por mennyiségét. Ilyen szempontból a glaciálisok során tapasztalt magasabb por-emisszió klimatikus hatásainak megismerése igen fontos még akkor is, ha annak felszíni felmelegedést vagy lehűlést okozó hatása bonyolult és nagyban függ a kibocsátott por tulajdonságaitól (ásványtani, méretbeli), a felszín albedójától és hőmérsékletétől, valamint a felhők jelenlététől, olyan tényezőktől tehát, amelyek az eljegesedések során kisebb-nagyobb eltérést mutathattak a mai interglaciális viszonyokhoz képest. Itt hangsúlyozni szükséges, hogy a glaciális por-emisszióra vonatkozó adatok klímamodellek részét képező, ún. por-ciklus modellek pontosításához, teszteléséhez és validálásához járulhatnak hozzá.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára.
Az Észak-Atlantikumban az utolsó eljegesedés során megjelent ezer éves skálájú klímakilengések voltak, és jelentős felmelegedések bizonyítottan néhány évtized alatt bekövetkeztek. A rendszer, bár kevésbé kifejezetten, de a jelen interglaciális (Holocén) során is működött. Így például a gondolat, hogy a kb. 1350-től 1850-ig tartó Kis Jégkorszak az utolsó lehűlési ciklus volt a fent említett ezer éves skálájú események sorában mára már széles körben elfogadott. Annak megértése tehát, hogy az Észak-Atlantikum klímakilengései hogy hatottak és milyen módon jelentkeztek a Kárpát-medencében igen fontos kérdés. Erre is választ keres a javasolt projekt egy olyan, az utolsó eljegesedés során létrejött üledéksor beható vizsgálatával, melyben ezek az események megőrződtek.
A fentiek mellett az eljegesedések során a légkörbe kerülő többlet por mennyiségének és éghajlatra gyakorolt hatásának megismerése is alapvetően fontos annál is inkább, mert a jövőre vonatkozó éghajlati előrejelzések a Föld több régiójának, így a Kárpát-medencének is a szárazodását vetítik előre, ami a csökkenő csapadékmennyiség miatt valószínűleg növekvő porkibocsátással fog társulni. A projekt a korábbi lehűlések során fellépő szárazodási folyamatok következtében megnövekedett porkibocsátás mennyiségi kérdéseivel foglalkozik, ami hozzájárulhat a megnövekedett porkoncentráció klímára gyakorolt hatásainak jobb megértéséhez.
| Summary Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
Correlation possibilities between North Atlantic abrupt climatic events occurred during the last glaciation and millennial-scale environmental changes revealed from European loess sequences and their synchroneity is a matter of ongoing debate. In previous studies loess grain size distributions have mainly been used to correlate loess events with dust events in Greenland ice cores (Ca++ proxy), but without analyzing which proxy and to what extent is affected by wind intensity variations, dust source distance, and various transport and depositional processes. In lack of such information, the proper understanding of underlying mechanisms is hardly possible. This project is partly aimed at evaluating these proxies based on the latest results of the physics of mineral particle entrainment and depositional processes and related numerical modeling. High resolution dating and proxy investigation of a late Pleistocene loess-paleosol sequence will also be undertaken. Interpretation of grain size proxies and the analysis of the timing of abrupt climatic events in the Carpathian Basin are going to be done by using the above findings (proxy evaluation). This may lead to a better understanding of how climate forcing was translated into regional environmental responses in the Carpathian Basin. Further goal is to do model calculations on the magnitude of dust emissions from mid-latitude, glacial semi-arid sources in the Carpathian Basin based on grain size data of alluvial deposits as potential sources of loess material. This may serve as basic information for improving dust cycle models and for more proper simulations of direct and indirect radiative effects of glacial atmospheric dust.
What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.
Heinrich events and D-O cycles recorded in Greenland ice cores and North Atlantic marine cores certainly affected glacial climate in Europe. Indeed, the appearance of numerous, millennial-scale climatic events in Central Europe was recorded in proxies (grain size, MS, molluscs) in loess. Debates whether these events were synchronous with North Atlantic climatic oscillations have not yet been settled. Since the correlation of these events has principally been done using loess grain size proxies, it is important to understand factors controlling these proxies and find out which one best reflects wind intensity variations. Substantial progress made in the last 15 to 20 years regarding the understanding of the physics of wind transport and erosion (saltation, etc.) and related modeling possibilities (COMSALT) provides a proper basis for evaluating grain size proxies. By investigating variations of the proper proxy on the basis of high resolution chronology may lead to a better understanding of causal (cause and effect) relationships, in other words, it may reveal the nature and timing of environmental responses appeared in the Carpathian Basin as answers to climatic forcing. The sign and magnitude of atmospheric and surficial climatic effects of dust originating from extensive mid-latitude loess regions and their surroundings are further key issues of glacial climate changes. Model calculations based on grain size data of alluvial deposits may help to quantify the possible upper and lower limits of the magnitude of dust emissions. These data together with soil and dust mineralogy may lead to more precise model simulations of dust induced direct and indirect radiative effects.
What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.
Nature and timing of environmental responses in the Carpathian Basin to millennial-scale climatic events of the North Atlantic region during the last glaciation may be of crucial importance in understanding future climate change and its regional effects. Oceans and ice sheets are fundamental parts of the global climate system. Thus, having deeper insight into the Central and East Central European environmental effects of climatic changes happened in the North Atlantic is a basic issue from not just scientific, but also from societal point of view. A better understanding of this matter may result in improved climate models, which may be a key issue for predicting future climate changes on the regional scale.
For the time being, studies of dust induced radiative effects are in the forefront of research, especially as global climatic change induces regional scale reduction of rainfall in some areas of the globe, thereby enhancing the potential amount of dust available to release. In this respect understanding of the climatic effects of increased glacial dust emissions is crucial, even if its effects causing surface warming or cooling are complicated and strongly depend on factors (dust particle size and mineralogy, its concentration and vertical distribution, the temperature and albedo of the underlying surface, and the presence or absence of clouds) that were more or less different during glacial phases compared to the present interglacial conditions. It must be emphasized here that data on glacial dust emissions may contribute to the improvement, testing and validation of dust cycle models, which are integrated parts of climate models.
Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others.
Millennial-scale climate fluctuations occurred in the North Atlantic during the last glaciation and remarkable warming took place within decades as documented in ice and marine cores. Although less pronounced, this system operated during the present interglacial (Holocene) too. For instance, the idea that the Little Ice Age (from ca. 1350 to 1850 AD) can be considered as the last cooling cycle in the series of millennial-scale events mentioned above is nowadays widely accepted. Thus, to understand how and in what way the Carpathian Basin was affected by North Atlantic climate fluctuations is a basic question. The proposed project is going to address this issue by thoroughly investigating a sediment sequence accumulated during the last glaciation and in which these events were recorded.
Furthermore, to estimate the amount and climatic effects of excess glacial dust in the atmosphere is also of utmost importance, especially as increasing drought is forecasted by climate models for many regions on Earth, including the Carpathian Basin. Such processes will certainly be accompanied by enhanced dust emissions due to decreasing precipitation amounts. This project addresses the issue of dust emission magnitude resulting from increased aridity during glacial periods, which may contribute to the better understanding of climatic effects of increased dust concentrations.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
