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TERENO Nordost Seemonitoring am Tiefen See

Seit 2012 führen wir am Tiefen See im Nordostdeutschen Tiefland im Rahmen der TERENO-Initiative (Terrestrial Environmental Observatories) der Helmholtz-Gemeinschaft und des BaltRap-Projekts ein umfangreiches See-Monitoring durch. Wir verfolgen dabei 2 Ziele:

  1. ein besseres Verständnis saisonaler Sedimentationsprozesse und der sie kontrollierenden Faktoren (klimatische Bedingungen und menschliche Einwirkungen).
  2. die Beobachtung regionaler und lokaler Auswirkungen des fortschreitenden globalen Wandels auf den See.

Das Verständnis saisonaler Sedimentationsprozesse ist Grundlage für die Interpretation von Proxydaten aus langen Sedimentprofilen für verlässliche Klimarekonstruktionen.

Warum der Tiefe See?

Wir arbeiten am Tiefen See, weil sich gegenwärtig jahresgeschichtete Sedimente (Warven) ablagern, die es uns einen detaillierten Einblick in saisonale Sedimentationsprozesse geben.

Lage des Tiefen Sees innerhalb der Klocksiner Seenkette und Bohrpunkte
Lage des Tiefen Sees innerhalb der Klocksiner Seenkette und Bohrpunkte (GFZ)

Der Tiefe See liegt im nordöstlichen Zipfel des Naturparks Nossentiner-Schwinzer Heide. Mit einer maximalen Tiefe von 62,5 m ist er der tiefste See der Klocksiner Seenkette, die während der letzten Vereisung als subglaziale Rinne gebildet wurde. Der Tiefe See befindet sich in der Nähe der Pommerschen Eisrandlage (W2-Moräne), und das Einzugsgebiet ist durch glaziale Geschiebe geformt. Nach dem Abschmelzen der Gletscher war das Seebecken mehrere tausend Jahre lang mit Toteis gefüllt, bis sich im späten Allerød vor ca. 13.000 Jahren der See bildete. Die Ablagerung organischer Sedimente begann schlagartig mit der Erwärmung zu Beginn des Holozäns vor 11.600 Jahren.

Daten zum Tiefen See
Koordinaten:      53° 36' N / 12° 32' E
Höhe über NN:   63 m
Max. Tiefe:           62,5 m
Fläche:                  75 ha
Volumen:             14 x 106 m3
Einzugsgebiet:  5,5 km2

Aufbau und Organisation des Monitorings

Unser Monitoring umfasst (1) eine permanente Wetterstation auf dem See, (2) die Seewasserbeobachtung, (3) Sedimentfallen und (4) die regelmäßige Entnahme von kurzen Sedimentkernen aus verschiedenen Teilen des Seebeckens.

Monitoring-Installationen auf dem Tiefen See
Monitoring-Installationen auf dem Tiefen See (GFZ)
Probennahme im Winter
Probennahme im Winter (GFZ)

(1) Die Wetterstation ist auf einer Schwimmplattform montiert, die dauerhaft an der tiefsten Stelle des Seebeckens verankert ist. Wir messen jeweils alle 10 min. Lufttemperatur, Luftdruck, Niederschlag, Globalstrahlung, photosynthetisch aktive Strahlung (PAR), Windrichtung und Windgeschwindigkeit. Außerdem sind Regenwassersammler und Staubsammler auf der Plattform montiert. In monatlichen Abständen erfolgen δD- und δ18O-Isotopen-Analysen des Regenwassers.

(2) Seewasser-Monitoring: zwei parallele automatische Wassersonden messen alle 12 Stunden Wassertemperatur, pH-Wert, Leitfähigkeit, Trübung, Sauerstoffgehalt, Redoxpotential und Chlorophyll in 1m-Abständen bis 55 m Wassertiefe. Zusätzlich sind permanente Logger für Temperaturmessungen alle 6 Stunden in 1m-Abständen bis 12 m Wassertiefe und in 5m-Abständen bis 55 m Wassertiefe installiert. In monatlichen Intervallen wird manuell die Secchi-Tiefe gemessen, Wasserproben für δD- und δ18O-Analysen in 1, 3, 5, 7, 20 und 50 m Tiefe entnommen sowie feste Partikel aus Wasserproben aus 1, 3, 5, 7, 10, 20 und 50 m Wassertiefe gefiltert.

(3)Sedimentfallen: drei verschiedene Typen von Sedimentfallen sind in unterschiedlichen Wassertiefen und mit unterschiedlicher zeitlicher Auflösung installiert. Eine sequentielle Falle in 50 m Wassertiefe sammelt Sedimente in 15-Tage-Intervallen. Eine parallele Doppel-Zylinder-Falle in der gleichen Wassertiefe als Backup nimmt über 6 Monate Sedimentproben auf. Zwei zusätzliche 4-Zylinder-Fallen in 12 und in 50 m Wassertiefe sammeln Sedimente in monatlichen Abständen. Von den Sedimentproben aus allen Fallen bestimmen wir Gesamtkohlenstoff (TC), Gesamtstickstoff (TN), Kalziumkarbonat (CaCO3) sowie δ13Corg-, δ15N-, δ13Ccarb- und δ18Ocarb-Werte. Die 4-Zylinder-Falle in 50 m Wassertiefe wird zusätzlich für die Analyse der DNA von Cyanobakterien im Sediment genutzt.

Publikationen

  • Brauer, A., Heinrich, I., Schwab, M. J., Plessen, B., Brademann, B., Köppl, M., Pinkerneil, S., Balanzategui, D., Helle, G., Blume, T. (2022): Lakes and trees as climate and environment archives: the TERENO Northeastern German Lowland Observatory. - DEUQUA Special Publications, 4, 41-58. https://doi.org/10.5194/deuquasp-4-41-2022
  • Nwosu, E.C., Brauer, A., Kaiser, J., Horn, F., Wagner, D., Liebner, S. (2021a). Evaluating sedimentary DNA for tracing changes in cyanobacteria dynamics from sediments spanning the last 350 years of Lake Tiefer See, NE Germany. Journal of Paleolimnology, 66: 279–296. | doi:10.1007/s10933-021-00206-9
  • Nwosu, E.C., Roeser, P., Yang, S., Ganzert, L., Dellwig, O., Pinkerneil, S., Brauer, A., Dittmann, E., Wagner, D., Liebner, S. (2021b). From Water into Sediment – Tracing Freshwatrer Cyanobacteria via DNA Analyses. Microorganisms, 9: 1778. | doi:10.3390/microorganisms9081778
  • Nwosu, E.C., Roeser, P., Yang, S., Pinkerneil, S. Dittmann, E., Brauer, A., Wagner, D., Liebner, S. (2021c). Species-Level Spatio-Temporal Dynamics of Cyanobacteria in a Hard-Water Temperate Lake in the Southern Baltics. Front. Microbiol., 12:761259. | doi:10.3389/fmicb.2021.761259
  • Theuerkauf, M., Blume, T., Brauer, A., Dräger, N., Feldens, P., Kaiser, K., Kappler, C., Kästner, F., Lorenz, S., Schult, M. (2021) Holocene lake-level evolution of Lake Tiefer See, NE Germany, caused by climate and land cover changes. Boreas. ISSN 0300-9483 | doi:10.1111/bor.12561
  • Roeser, P., Dräger, N., Brykała, D., Ott, F., Pinkerneil, S., Gierszewski, P., Lindemann, C., Plessen, B., Brademann, B., Kaszubski, M., Fojutowski, M., Schwab, M.J., Słowiński, M., Błaszkiewicz, M., Brauer, A. (2021). Advances in understanding formation of calcite varves: new insights from a dual lake monitoring approach. Boreas. | doi:10.1111/bor.12506
  • Nantke, C.K.M., Brauer, A., Frings, P.J., Czymzik, M., Hübener, T., Stadmark, J., Dellwig, O., Roeser, P., Conley, D.J. (2021). Human influence on the continental Si budget during the last 4300 years: δ30Sidiatom in varved lake sediments (Tiefer See, NE Germany). Quarternary Science Reviews 258: 106869. | doi:10.1016/j.quascirev.2021.106869
  • Dräger, N., Plessen, B., Kienel, U., Słowiński, M., Ramisch, A., Pinkerneil, S., Brauer, A. (2019). Relation of δ13C of sedimentary organic matter and varve preservation in the sediment record of Lake Tiefer See (NE Germany). Journal of Paleolimnology, 62:181–194. | doi:10.1007/s10933-019-00084-2
  • Czymzik, M., Muscheler, R., Adolphi, F., Mekhaldi, F., Dräger, N., Ott, F., Słowinski, M., Błaszkiewicz, M., Aldahan, A., Possnert, G., Brauer, A. (2018). Synchronizing 10Be in two varved lake sediment records to IntCal13 14C during three grand solar minima. Clim. Past, 14, 687–696. https://doi.org/10.5194/cp-14-687-2018
  • Heinrich, I., Balanzategui, D., Bens, O., Blasch, G., Blume, T., Böttcher, F., Borg, E., Brademann, B., Brauer, A., Conrad, C., Dietze, E., Dräger, N., Fiener, P., Gerke, H.H., Güntner, A., Heine, I., Helle, G., Herbrich, M., Harfenmeister, M., Heußner, K.-U., Hohmann, C., Itzerott, S., Jurasinski, G., Kaiser, K., Kappler, C., Koebsch, F., Liebner, S., Lischeid, G., Merz, B., Missling, K.D., Morgner, M., Pinkerneil, S., Plessen, B., Raab, T., Ruhtz, T., Sachs, T., Sommer, M., Spengler, D., Stender, V., Stüve, P., Wilken, F. (2018). Interdisciplinary Geo-ecological Research across Time Scales in the Northeast German Lowland Observatory (TERENO-NE). Vadose Zone Journal. | doi:10.2136/vzj2018.06.0116
  • Kienel, U., Kirillin, G., Brademann, B., Plessen, B., Lampe, R., Brauer, A., (2017). Effects of spring warming and mixing duration on diatom deposition in the deep Tiefer See, NE Germany. Journal of Paleolimnology 57, 37–49. | doi:10.1007/s10933-016-9925-z
  • Dräger N, Theuerkauf M, Szeroczyńska K, Wulf S, Tjallingii R, Plessen B, Kienel U, Brauer A (2017) A varve micro-facies and varve preservation record of climate change and human impact for the last 6000 years at Lake Tiefer See (NE Germany). The Holocene 27: 450–464. | doi:10.1177/0959683616660173
  • Heine, I., Brauer, A., Heim, B., Itzerott, S., Kasprzak, P., Kienel, U., Kleinschmit, B. (2017). Monitoring of calcite precipitation in hardwater lakes with multi-spectral remote sensing archives. Open Access Journal Water 9, 15 | doi:10.3390/w9010015
  • Czymzik, M., Muscheler, R., Brauer, A., Adolphi, F., Ott, F., Kienel, U., Dräger, N., Słowiński, M., Aldahan, A., Possnert, G. (2015). Solar cycles and depositional processes in annual 10Be from two varved lake sediment records. Earth and Planetary Science Letters 428, 44-51. | doi:10.1594/PANGAEA.848364
  • Theuerkauf M, Dräger N, Kienel U, Kuparinen A, Brauer A (2015) Effects of changes in land management practices on pollen productivity of open vegetation during the last century derived from varved lake sediments. The Holocene 25: 733–744. | doi:10.1177/0959683614567881
  • Kienel, U.; Dulski, P.; Ott, F.; Lorenz, S.; Brauer, A. (2013): Recently induced anoxia leading to the preservation of seasonal laminae in two NE-German lakes. Journal of Paleolimnology, 50/4, 535-544. | doi:10.1007/s10933-013-9745-3
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