Coral-based reconstructions of reef- to regional-scale ocean surface conditions in the Atlantic Warm Pool since the late 19th century

von Reumont, Jonas ORCID

Climate variability in the tropical Atlantic region produces numerous impacts on society and the environment of the surrounding continents. Understanding past tropical climate variability beyond the period of instrumental observations or within regions lacking instrumental data requires the use of climate proxies. The geochemistry of coral skeletons provides such proxies, recording environmental fluctuations in ambient seawater during growth. This thesis investigates seasonal-scale proxy records of surface ocean conditions in order to study past changes in tropical Atlantic climate variability and reef scale environmental variability extending beyond the period of instrumental data. Monthly resolved coral records from the central Caribbean (Cayman Islands) are generated using the massive growing hermatypic species Diploria strigosa. The potential of coral proxy time series to capture local environmental signals is assessed. These time series are used to examine how local environmental parameters may affect and be imprinted in the coral record and which may be specific for different reef environments. The isotopic and trace elemental composition of two coral cores drilled in adjacent but distinct reef environments (fore reef and lagoon) are examined. The measured geochemical proxies are compared to in situ and gridded SST data and used to reconstruct seasonal- to decadal-scale SST variations. Furthermore, the potential of Little Cayman Island as a qualified reference site for the investigation of past large-scale climate signals and of the influence of external climate modes on the Caribbean and regions beyond is assessed. For this purpose the geochemical record from the fore reef environment is analyzed for decadal to multidecadal signals of climate variability and examined in combination with coral proxy records from other Caribbean sites.

Klimaschwankungen im tropischen Nordatlantik haben großen Einfluss auf die Umweltbedingungen und die menschliche Gesellschaft auf den umliegenden Kontinenten. Um vergangene Klima- und Umweltbedingungen in den Tropen über die Zeit instrumenteller Beobachtungen hinaus verstehen zu können, werden geochemische Klimaproxies benötigt. Die Geochemie von Korallenskeletten liefert solche Proxies, die während des Wachstums Umweltschwankungen im umgebenden Meerwasser aufzeichnen. In dieser Arbeit werden saisonal aufgelöste Proxy-Zeitreihen der Meeresoberflächenbedinungen erstellt, um vergangene Klimaschwankungen im tropischen Nordatlantik sowie Riff-maßstäbliche Umweltschwankungen zu untersuchen, die über den Zeitraum instrumenteller Daten hinausgehen. Basierend auf der Steinkorallenart Diploria strigosa werden monatlich aufgelöste Korallen-Zeitreihen aus der zentralen Karibik (Cayman Islands) erzeugt. Das Potenzial der geochemischen Proxy-Zeitreihen zur Erfassung lokaler Umweltsignale wird bewertet. Anhand dieser Zeitreihen wird untersucht, wie lokale Umweltparameter das Korallenarchiv beeinflussen und von diesem aufgezeichnet werden und welche für verschiedene Riffumgebungen spezifisch sein können. Die Isotopen- und Spurenelementzusammensetzung von zwei Korallenkernen, die in benachbarten, aber unterschiedlichen Riffumgebungen (Vorriff und Lagune) geborgen wurden, werden untersucht. Die Proxydaten werden mit In-situ- und Reanalyse-SST-Daten verglichen und zur Rekonstruktion von saisonalen bis dekadischen SST-Variationen verwendet. Zudem wird das Potenzial von Little Cayman Island als qualifizierter Referenzstandort für die Untersuchung von großräumigen Klimasignalen und des Einflusses externer Klimamodi auf die Karibik und darüber hinaus bewertet. Zu diesem Zweck werden die geochemischen Daten aus dem Vorriff auf dekadische bis multidekadische Klimasignale analysiert und in Kombination mit Korallen-Proxydatensätzen anderer karibischer Standorte untersucht.

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von Reumont, Jonas: Coral-based reconstructions of reef- to regional-scale ocean surface conditions in the Atlantic Warm Pool since the late 19th century. 2018.

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