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Climate fluctuations and the pyroclastic depositions from volcanic activity both influence ecosystem functioning and biogeochemical cycling in terrestrial and marine environments globally. These controlling factors are crucial for the evolution and fate of the pristine but fragile fjord ecosystem in the Magellanic moorlands (~53°S) of southernmost Patagonia, which is considered a critical hotspot for organic carbon burial and marine bioproductivity. At this active continental margin in the core zone of the southern westerly wind belt (SWW), frequent Plinian eruptions and the extremely variable, hyper-humid climate should have efficiently shaped ecosystem functioning and land-to-fjord mass transfer throughout the Late Holocene. However, a better understanding of the complex process network defining the biogeochemical cycling at this land-to-fjord continuum principally requires a detailed knowledge of substrate weathering and pedogenesis in the context of the extreme climate. Yet, research on soils, the ubiquitous presence of tephra and the associated chemical weathering, secondary mineral (trans)formation and organic matter (OM) turnover processes is rare in this remote region. This complicates an accurate reconstruction of the ecosystem´s potentially sensitive response to past environmental impacts, including the dynamics of Late Holocene land-to-fjord fluxes as a function of volcanic activity and strong hydroclimate variability.
Against this background, this PhD thesis aims to disentangle the controlling factors that modulate the terrigenous element mobilization and export mechanisms in the hyper-humid Patagonian Andes and assesses their significance for fjord primary productivity over the past 4.5 kyrs BP. For the first time, distinct biogeochemical characteristics of the regional weathering system serve as major criterion in paleoenvironmental reconstruction in the area. This approach includes broad-scale mineralogical and geochemical analyses of basement lithologies, four soil profiles, volcanic ash deposits, the non-karst stalagmite MA1 and two lacustrine sediment cores. In order to pay special attention to the possibly important temporal variations of pedosphere-atmosphere interaction and ecological consequences initiated by volcanic eruptions, the novel data were evaluated together with previously published reconstructions of paleoclimate and paleoenvironmental conditions.
The devastative high-tephra loading of a single eruption from Mt. Burney volcano (MB2 at 4.216 kyrs BP) sustainably transformed this vulnerable fjord ecosystem, while acidic peaty Andosols developed from ~2.5 kyrs BP onwards after the recovery from millennium-scale acidification. The special setting is dominated by most variable redox-pH conditions, profound volcanic ash weathering and intense OM turnover processes, which are closely linked and ultimately regulated by SWW-induced water-level fluctuations. Constant nutrient supply though sea spray deposition represents a further important control on peat accumulation and OM turnover dynamics. These extreme environmental conditions constrain the biogeochemical framework for an extended land-to-fjord export of leachates comprising various organic and inorganic colloids (i.e., Al-humus complexes and Fe-(hydr)oxides). Such tephra- and/or Andosol-sourced flux contains high proportions of terrigenous organic carbon (OCterr) and mobilized essential (micro)nutrients, e.g., bio-available Fe, that are beneficial for fjord bioproductivity. It can be assumed that this supply of bio-available Fe produced by specific Fe-(hydr)oxide (trans)formation processes from tephra components may outlast more than 6 kyrs and surpasses the contribution from basement rock weathering and glacial meltwaters. However, the land-to-fjord exports of OCterr and bio-available Fe occur mostly asynchronous and are determined by the frequency and duration of redox cycles in soils or are initiated by SWW-induced extreme weather events.
The verification of (crypto)tephra layers embedded stalagmite MA1 enabled the accurate dating of three smaller Late Holocene eruptions from Mt. Burney (MB3 at 2.291 kyrs BP and MB4 at 0.853 kyrs BP) and Aguilera (A1 at 2.978 kyrs BP) volcanoes. Irrespective of the improvement of the regional tephrochronology, the obtained precise 230Th/U-ages allowed constraints on the ecological consequences caused by these Plinian eruptions. The deposition of these thin tephra layers should have entailed a very beneficial short-term stimulation of fjord bioproductivity with bio-available Fe and other (micro)nutrients, which affected the entire area between 52°S and 53°S 30´, respectively. For such beneficial effects, the thickness of tephra deposited to this highly vulnerable peatland ecosystem should be below a threshold of 1 cm.
The Late Holocene element mobilization and land-to-fjord transport was mainly controlled by (i) volcanic activity and tephra thickness, (ii) SWW-induced and southern hemispheric climate variability and (iii) the current state of the ecosystem. The influence of cascading climate and environmental impacts on OCterr and Fe-(hydr)oxide fluxes to can be categorized by four individual, in part overlapping scenarios. These different scenarios take into account the previously specified fundamental biogeochemical mechanisms and define frequently recurring patterns of ecosystem feedbacks governing the land-to-fjord mass transfer in the hyper-humid Patagonian Andes on the centennial-scale. This PhD thesis provides first evidence for a primarily tephra-sourced, continuous and long-lasting (micro)nutrient fertilization for phytoplankton growth in South Patagonian fjords, which is ultimately modulated by variations in SWW-intensity. It highlights the climate sensitivity of such critical land-to-fjord element transport and particularly emphasizes the important but so far underappreciated significance of volcanic ash inputs for biogeochemical cycles at active continental margins.
Anpassung an den Klimawandel ist eine Zukunftsaufgabe. Auch für den Tourismussektor in der Moselregion.
Der vorliegende Bericht gibt einen Überblick zu den Chancen und Risiken, die im Rahmen des Klimawandels für den Weintourismus an der Mittelmosel entstehen. Mit Hilfe einer SWOT-Analyse wurden am Beispiel der im Projekt Mosel-AdapTiV kooperierenden Kommune Tra-ben-Trarbach exemplarisch die Auswirkungen für eine Vielzahl traditioneller Weinbauorte an der Mittelmosel untersucht.
Als touristische Destination ist die Region Mittelmosel von vielfältigen Auswirkungen des Klimawandels betroffen. Eine Verschiebung der Vegetationsperioden, Extremereignisse wie Starkregen oder Hitzeperioden werden das Leben und Wirtschaften in der Region grundlegend verändern. Diese Klimawirkfolgen treffen mit weiteren regionalökonomischen, soziokulturellen und umweltbezogenen Veränderungen zusammen. Daraus gehen Risiken und zum Teil auch Chancen für den Weintourismus und dessen Vermarktung einher. Wie wir in der Studie zeigen, sind Chancen (beispielsweise durch die Verlängerung der Sommersaison durch veränderte Mitteltemperaturen) aber häufig mit Risiken verbunden (beispielsweise für die identitätsstiftende Weinkulturlandschaft und den beliebten charakteristischen Riesling). Beide Aspekte, die Chancen sowie die Risiken zu untersuchen, ist Gegenstand der SWOT Analyse. Sie hat das Ziel, lokale und regionale Akteure des Tourismus sowie der Stadt- und Regio-nalentwicklung zu sensibilisieren und zu informieren und dazu anzuregen, geeignete Anpas-sungsstrategien zu entwickeln.
Anpassung an die Auswirkungen des Klimawandels bedeutet, sich mit den Folgen zu befassen, Risiken in verschiedenen Sektoren und Handlungsfeldern zu minimieren und sich auf veränderte klimatische Bedingungen in der Zukunft einzustellen. Im Rahmen dessen sollten kon-krete Anpassungsmaßnahmen entwickelt und implementiert werden. Dieser Bericht enthält erste Handlungsempfehlungen. Sie setzen bei der touristischen Vermarktung an, um Chancen wie verlängerte Wärmeperioden oder ein erweitertes Angebotsportfolio nutzen zu können. Zum Minimieren von Risiken empfehlen sich Ansätze wie die Sensibilisierung und Information der Akteur*innen, sowie konkrete Maßnahmen, bspw. zur Reduktion von Hitzestress. Diese Handlungsempfehlungen sollen nicht zuletzt den Akteur*innen vor Ort als Leitfaden zur Kli-mawandelanpassung im Traben-Trarbacher (Wein-)Tourismus dienen. Die Erkenntnisse dieses Berichts dienen als entsprechende Grundlage.
Dieser Bericht basiert auf einer Auswertung relevanter Literatur, der Analyse örtlicher und überregionaler Tourismuskonzepte sowie mehreren qualitativen Interviews mit Akteur*innen vor Ort. Er bildet eine Basis für die weitere Projektarbeit und soll dabei helfen, sektorenübergreifende, langfristige und ganzheitliche Anpassungsstrategien zu entwickeln.