Seminar by Jassin Petersen (University of Graz) “Reconstructions of monsoonal activity in a deglacial context”

Reconstructions of monsoonal activity in a deglacial context

Monsoonal activity and precipitation patterns in southeast Asia and northwestern Australia are driven largely by thermal gradients between the ocean and the continents, and the position of the Intertropical Convergence Zone (ITCZ). A geochemical assessment of sea surface temperature (SST), upwelling, (export) productivity and bottom water oxygenation (BWO)/ temperature (BWT) allows the inter-hemispheric reconstruction of monsoonal activity. During the most recent deglaciation from the last glacial maximum to the Holocene (Termination 1), and specifically the Younger Dryas (YD; 13-11.7 ka PB) as well as Heinrich Stadial 1 (HS1; ~19-15 ka BP), important global changes, and inter-hemispheric see-saws in paleo-temperatures have been postulated from a multitude of Quaternary proxy-records.

For this proposed project we intend to sample species of benthic and planktonic foraminifera from surface sediments and sediment cores for geochemical proxy calibration and inter-hemispheric reconstructions for YD and HS1. Two study areas are suited for this purpose: 1) In the northern South China Sea (SCS) upwelling related to the southeast Asian summer monsoon (ASM) is recorded, and 2) on the northwestern continental shelf of Australia (NWA), including the Timor Sea (TS), changes of SST and productivity related to the Australian monsoon (AM) are reconstructed. Both, ASM and AM are modulated by the position of the ITCZ, and NWA/ TS and the SCS have the relative proximity to the Indonesian Throughflow (ITF) with warm surface waters in common. We attempt to reconstruct the inter-hemispheric see-saws in ITF proximity with a combined approach using elemental ratios as well as stable isotopes. Elemental ratios such as Mg/Ca from the foraminiferal tests inform us about changes in SST, BWT, (export) productivity, BWO. Laser Ablation ICP-MS (LA-ICP-MS) and electron probe micro-analysis (EPMA) allow us to refine and validate calibration approaches for the targeted elemental ratios. The oxygen and carbon stable isotope data of selected planktonic and benthic foraminifera can reveal information about changes in water column stratification, changes in productivity, and/or ventilation. Linking productivity and monsoonal activity, we will provide a comparative, high resolution, multi-proxy dataset that will ascertain the cross hemispheric interlinkage of monsoonal activity.

Reconstitutions de l’activité de la mousson dans un contexte de déglaciation

L’activité de la mousson et les régimes de précipitations en Asie du Sud-Est et dans le nord-ouest de l’Australie sont principalement déterminés par les gradients thermiques entre l’océan et les continents, ainsi que par la position de la Zone de Convergence Intertropicale (ZCIT). L’évaluation géochimique de la température de surface de la mer (SST), des remontées d’eaux profondes, de la productivité (d’export) et de l’oxygénation (BWO) et de la température (BWT) des eaux de fond permet de reconstituer l’activité de la mousson entre les deux hémisphères. Au cours de la dernière déglaciation, depuis le dernier maximum glaciaire jusqu’à l’Holocène (Termination 1), et plus particulièrement pendant le Dryas récent (YD ; 13–11,7 ka BP) et le stade Heinrich 1 (HS1 ; environ 19–15 ka BP), de nombreux enregistrements indirects du Quaternaire ont mis en évidence d’importants changements à l’échelle mondiale, ainsi que des effets de balançoire à bascule entre les hémisphères dans les températures passées.

Dans le cadre de ce projet, nous souhaitons prélever des espèces de foraminifères benthiques et planctoniques dans des sédiments de surface et des carottes sédimentaires, afin d’étalonner les indicateurs géochimiques et de reconstituer l’activité de la mousson entre les deux hémisphères pendant le YD et le HS1. Deux zones d’étude se prêtent à cet objectif : 1) dans la partie nord de la mer de Chine méridionale (SCS), les remontées d’eaux profondes liées à la mousson d’été d’Asie du Sud-Est (ASM) sont enregistrées ; 2) sur la marge continentale du nord-ouest de l’Australie (NWA), y compris dans la mer de Timor (TS), sont reconstituées les variations de la SST et de la productivité liées à la mousson australienne (AM). L’ASM et l’AM sont toutes deux modulées par la position de la ZCIT. Par ailleurs, le NWA/TS et la SCS ont en commun leur proximité relative avec le courant maritime indonésien (ITF), qui transporte des eaux de surface chaudes. Nous chercherons à reconstituer les effets de balançoire à bascule entre les hémisphères à proximité de l’ITF, en combinant les rapports élémentaires et les isotopes stables. Les rapports élémentaires, tels que Mg/Ca dans les tests des foraminifères, renseignent sur les variations de la SST, de la BWT, de la productivité (d’export) et de la BWO. La spectrométrie de masse par plasma à couplage inductif couple à l’ablation laser (LA-ICP-MS) et la microanalyse par sonde électronique (EPMA) nous permettront d’affiner et de valider les approches de calibration des rapports élémentaires ciblés. Les données sur les isotopes stables de l’oxygène et du carbone mesurées chez certaines espèces de foraminifères planctoniques et benthiques pourront révéler des variations de la stratification de la colonne d’eau, de la productivité et/ou de la ventilation. En reliant la productivité à l’activité de la mousson, nous produirons un jeu de données comparatif, multi-proxy et à haute résolution, qui permettra de déterminer les liens entre l’activité de la mousson dans les deux hémisphères.