TY  - THES
A1  - Schlolaut, Gordon
T1  - Varve and event layer chronology of Lake Suigetsu (Japan) back to 40 kyr BP and contribution to the international consensus atmospheric radiocarbon calibration curve
T1  - Warven- und Ereignislagen-Chronologie der letzten 40 ka BP vom Suigetsu See (Japan) und Beitrag zur internationalen atmosphärischen Radiokarbon-Kalibrationskurve
N2  - The main intention of the PhD project was to create a varve chronology for the Suigetsu Varves 2006' (SG06) composite profile from Lake Suigetsu (Japan) by thin section microscopy. The chronology was not only to provide an age-scale for the various palaeo-environmental proxies analysed within the SG06 project, but also and foremost to contribute, in combination with the SG06 14C chronology, to the international atmospheric radiocarbon calibration curve (IntCal). The SG06 14C data are based on terrestrial leaf fossils and therefore record atmospheric 14C values directly, avoiding the corrections necessary for the reservoir ages of the marine datasets, which are currently used beyond the tree-ring limit in the IntCal09 dataset (Reimer et al., 2009). The SG06 project is a follow up of the SG93 project (Kitagawa & van der Plicht, 2000), which aimed to produce an atmospheric calibration dataset, too, but suffered from incomplete core recovery and varve count uncertainties. For the SG06 project the complete Lake Suigetsu sediment sequence was recovered continuously, leaving the task to produce an improved varve count. Varve counting was carried out using a dual method approach utilizing thin section microscopy and micro X-Ray Fluorescence (µXRF). The latter was carried out by Dr. Michael Marshall in cooperation with the PhD candidate. The varve count covers 19 m of composite core, which corresponds to the time frame from ≈10 to ≈40 kyr BP. The count result showed that seasonal layers did not form in every year. Hence, the varve counts from either method were incomplete. This rather common problem in varve counting is usually solved by manual varve interpolation. But manual interpolation often suffers from subjectivity. Furthermore, sedimentation rate estimates (which are the basis for interpolation) are generally derived from neighbouring, well varved intervals. This assumes that the sedimentation rates in neighbouring intervals are identical to those in the incompletely varved section, which is not necessarily true. To overcome these problems a novel interpolation method was devised. It is computer based and automated (i.e. avoids subjectivity and ensures reproducibility) and derives the sedimentation rate estimate directly from the incompletely varved interval by statistically analysing distances between successive seasonal layers. Therefore, the interpolation approach is also suitable for sediments which do not contain well varved intervals. Another benefit of the novel method is that it provides objective interpolation error estimates. Interpolation results from the two counting methods were combined and the resulting chronology compared to the 14C chronology from Lake Suigetsu, calibrated with the tree-ring derived section of IntCal09 (which is considered accurate). The varve and 14C chronology showed a high degree of similarity, demonstrating that the novel interpolation method produces reliable results. In order to constrain the uncertainties of the varve chronology, especially the cumulative error estimates, U-Th dated speleothem data were used by linking the low frequency 14C signal of Lake Suigetsu and the speleothems, increasing the accuracy and precision of the Suigetsu calibration dataset. The resulting chronology also represents the age-scale for the various palaeo-environmental proxies analysed in the SG06 project. One proxy analysed within the PhD project was the distribution of event layers, which are often representatives of past floods or earthquakes. A detailed microfacies analysis revealed three different types of event layers, two of which are described here for the first time for the Suigetsu sediment. The types are: matrix supported layers produced as result of subaqueous slope failures, turbidites produced as result of landslides and turbidites produced as result of flood events. The former two are likely to have been triggered by earthquakes. The vast majority of event layers was related to floods (362 out of 369), which allowed the construction of a respective chronology for the last 40 kyr. Flood frequencies were highly variable, reaching their greatest values during the global sea level low-stand of the Glacial, their lowest values during Heinrich Event 1. Typhoons affecting the region represent the most likely control on the flood frequency, especially during the Glacial. However, also local, non-climatic controls are suggested by the data. In summary, the work presented here expands and revises knowledge on the Lake Suigetsu sediment and enabls the construction of a far more precise varve chronology. The 14C calibration dataset is the first such derived from lacustrine sediments to be included into the (next) IntCal dataset. References: Kitagawa & van der Plicht, 2000, Radiocarbon, Vol 42(3), 370-381 Reimer et al., 2009, Radiocarbon, Vol 51(4), 1111-1150
N2  - Die Hauptzielsetzung der Doktorarbeit war die Erstellung einer Warvenchronologie für das Kompositprofil der "Suigetsu Varves 2006" (SG06) Sedimentbohrung vom Suigetsu See durch Dünnschliffmikroskopie. Die Chronologie soll dabei nicht nur als Altersskala für die unterschiedlichen Proxies, die im Rahmen des SG06 Projekts bearbeitet werden, dienen, sondern in Kombination mit der SG06 14C Chronologie auch zur Verbesserung der internationalen Radiokarbon Kalibrationskurve (IntCal) beitragen. Da die SG06 14C Daten aus fossilen, in den See eingewehten Blättern gewonnen wurden, geben sie den 14C Gehalt der Atmosphäre direkt wieder. Das heißt, dass Korrekturen entfallen, wie sie bei den derzeit im IntCal09 Datensatz (Reimer et al., 2009) genutzten marinen 14C Daten notwendig sind. Das SG06 Projekt ist ein Folgeprojekt des SG93 Projekts (Kitagawa & van der Plicht, 2000), welches ebenfalls die Erstellung eines Kalibrationsdatensatzes zur Zielsetzung hatte. Allerdings war das Sedimentprofil der SG93 Bohrung unvollständig und die Warvenchronologie unzureichend genau. Im Rahmen des SG06 Projekts wurde die komplette Sedimentabfolge des Sees erbohrt, so dass die Erstellung einer verbesserten Warvenchronologie als Aufgabe verblieb. Für die Erstellung der Warvenchronologie kam neben Dünnschliffmikroskopie eine zweite, unabhängige Zähltechnik zum Einsatz, die Mikro-Röntgenfluoresenz (µXRF) Daten nutzt. Diese Zählung wurde von Dr. Michael Marshall in Zusammenarbeit mit dem Doktoranden erstellt. Insgesamt wurden in 19 m des SG06 Sedimentprofils Warven gezählt, was dem Zeitabschnitt zwischen ≈10 und ≈40 ka BP entspricht. Die Warvenzählung zeigte, dass sich nicht jedes Jahr saisonale Lagen ausgebildet hatten und die Zählungen von beiden Techniken damit unvollständig waren. Dieses Problem tritt bei Warvenzählungen häufiger auf und wird in der Regel durch manuelle Interpolation der fehlenden Lagen gelöst. Allerdings hat der manuelle Ansatz Schwächen. Zum einen kann es zu subjektiven Ungenauigkeiten kommen, zum anderen wird die durchschnittliche Sedimentationsrate (welche die Grundlage der Interpolation ist) in der Regel aus benachbarten, gut warvierten Bereichen abgeleitet. Das setzt jedoch voraus, dass die Sedimentationsrate in den benachbarten Intervallen identisch mit der im zu interpolierenden Bereich ist, was nicht zwingend der Fall ist. Um diese Probleme zu umgehen wurde für die vorliegende Arbeit eine neuartige Interpolationsmethode entwickelt. Diese ist computergestützt und automatisiert und Ergebnisse daher objektiv und reproduzierbar. Weiterhin wird die Sedimentationsrate direkt aus dem zu interpolierenden Bereich bestimmt, indem die Abstände der auftretenden saisonalen Lagen statistisch ausgewertet werden. Daher kann die Methode auch für Profile ohne gut warvierte Bereiche eingesetzt werden. Ein weiterer Vorteil des neuen Interpolationsprogramms ist, dass ein objektiver Interpolationsfehlers berechnet wird. Die interpolierten Ergebnisse der beiden Zähltechniken wurden kombiniert und um nachzuweisen, dass es sich bei der resultierenden Chronologie um ein zuverlässiges Ergebnis handelt, wurde diese mit der mit IntCal09 kalibrierten 14C Chronologie vom Suigetsu See verglichen. Dabei wurde nur der Abschnitt berücksichtigt, in dem IntCal09 auf dendrologischen Daten beruht (bis 12,55 ka cal BP). Der Vergleich zeigte, dass die finale Warvenchronologie innerhalb des 68,2% Fehlerbereichs der 14C Datierungen lag. Das heißt, dass die Interpolationsmethode hinreichend genaue und zuverlässige Ergebnisse erzielt. Die Genauigkeit wurde weiter verbessert, indem die Chronologie mit U-Th Altern von Speläothemen modelliert wurde, wobei die tieffrequenten Signale der 14C Daten als Verbindung zwischen Suigetsu und den Speläothemen verwendet wurde, was die Konstruktion eines verbesserten Kalibrationdatensatzes erlaubte. Die modellierte Chronologie stellt dabei auch die Altersskale für die im SG06 Projekt analysierten Proxies dar. Ein Proxy der im Rahmen der Doktorarbeit untersucht wurde war die Verteilung von Ereignislagen. Diese sind in der Regel Anzeiger für Flutereignisse oder Erdbeben. Die mikrofazielle Untersuchung der Ereignislagen zeigte drei verschiedene Lagentypen auf, wobei zwei davon hier erstmals für den Suigetsu See beschrieben sind. Die Lagentypen sind: Matrix dominierte Lagen als Ergebnis von Seegrundrutschungen, Turbidite als Ergebnis von Hangrutschungen und Turbidite als Ergebnis von Flutereignissen. Die ersten beiden Lagentypen wurden vermutlich durch Erdbeben ausgelöst. Die große Mehrheit der Ereignislagen ist jedoch auf Flutereignisse zurückzuführen (362 von 369). Dies erlaubte die Rekonstruktion der Hochwasserhäufigkeit für die letzten 40 ka. Dabei zeigten sich starke Schwankungen über den analysierten Zeitraum. Die höchsten Werte wurden während des glazialen Meeresspiegelminimums erreicht während die niedrigsten Werte im Zusammenhang mit Heinrich Ereignis 1 auftraten, was vermutlich in erster Linie mit der Taifunhäufigkeit in der Region zusammenhängt. Allerdings zeigten die Daten auch Einflüsse von lokalen, nicht Klima getriebenen Prozessen. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die hier vorliegende Arbeit die Kenntnisse über die Sedimente des Suigetsu Sees deutlich erweitert hat und die Revidierung einiger älterer Interpretationen nahe legt. Die verbesserte Warvenchronologie trug zu einem deutlich verbesserten Kalibrationsdatensatz bei. Dieser ist der erste aus lakustrinen Daten gewonnen Datensatz, der in den (kommenden) IntCal Datensatz eingearbeitet werden wird. Quellennachweis: Kitagawa & van der Plicht, 2000, Radiocarbon, Vol 42(3), 370-381 Reimer et al., 2009, Radiocarbon, Vol 51(4), 1111-1150
KW  - Suigetsu
KW  - radiocarbon
KW  - floods
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-69096
ER  - 
TY  - THES
A1  - Uhlemann, Steffi
T1  - Understanding trans-basin floods in Germany : data, information and knowledge
T1  - Flussgebietsübergreifende Hochwasserereignisse in Deutschland : Daten, Informationen und Wissen.
N2  - Large Central European flood events of the past have demonstrated that flooding can affect several river basins at the same time leading to catastrophic economic and humanitarian losses that can stretch emergency resources beyond planned levels of service. For Germany, the spatial coherence of flooding, the contributing processes and the role of trans-basin floods for a national risk assessment is largely unknown and analysis is limited by a lack of systematic data, information and knowledge on past events. This study investigates the frequency and intensity of trans-basin flood events in Germany. It evaluates the data and information basis on which knowledge about trans-basin floods can be generated in order to improve any future flood risk assessment. In particu-lar, the study assesses whether flood documentations and related reports can provide a valuable data source for understanding trans-basin floods. An adaptive algorithm was developed that systematically captures trans-basin floods using series of mean daily discharge at a large number of sites of even time series length (1952-2002). It identifies the simultaneous occurrence of flood peaks based on the exceedance of an initial threshold of a 10 year flood at one location and consecutively pools all causally related, spatially and temporally lagged peak recordings at the other locations. A weighted cumulative index was developed that accounts for the spatial extent and the individual flood magnitudes within an event and allows quantifying the overall event severity. The parameters of the method were tested in a sensitivity analysis. An intensive study on sources and ways of information dissemination of flood-relevant publications in Germany was conducted. Based on the method of systematic reviews a strategic search approach was developed to identify relevant documentations for each of the 40 strongest trans-basin flood events. A novel framework for assessing the quality of event specific flood reports from a user’s perspective was developed and validated by independent peers. The framework was designed to be generally applicable for any natural hazard type and assesses the quality of a document addressing accessibility as well as representational, contextual, and intrinsic dimensions of quality. The analysis of time-series of mean daily discharge resulted in the identification of 80 trans-basin flood events within the period 1952-2002 in Germany. The set is dominated by events that were recorded in the hydrological winter (64%); 36% occurred during the summer months. The occurrence of floods is characterised by a distinct clustering in time. Dividing the study period into two sub-periods, we find an increase in the percentage of winter events from 58% in the first to 70.5% in the second sub-period. Accordingly, we find a significant increase in the number of extreme trans-basin floods in the second sub-period. A large body of 186 flood relevant documentations was identified. For 87.5% of the 40 strongest trans-basin floods in Germany at least one report has been found and for the most severe floods a substantial amount of documentation could be obtained. 80% of the material can be considered grey literature (i.e. literature not controlled by commercial publishers). The results of the quality assessment show that the majority of flood event specific reports are of a good quality, i.e. they are well enough drafted, largely accurate and objective, and contain a substantial amount of information on the sources, pathways and receptors/consequences of the floods. The inclusion of this information in the process of knowledge building for flood risk assessment is recommended. Both the results as well as the data produced in this study are openly accessible and can be used for further research. The results of this study contribute to an improved spatial risk assessment in Germany. The identified set of trans-basin floods provides the basis for an assessment of the chance that flooding occurs simultaneously at a number of sites. The information obtained from flood event documentation can usefully supplement the analysis of the processes that govern flood risk.
N2  - Abschätzungen zum Hochwasserrisiko beschränken sich zumeist auf die Analyse innerhalb eines Einzugsgebietes bzw. eines bestimmten Ortes. Die Zusammenhänge in größeren Regionen und vor allem Korrelationen zwischen verschiedenen Einzugsgebieten werden nur selten betrachtet. Solche einzugsgebietsübergreifenden Analysen sind jedoch sowohl für die Versicherungswirtschaft, den Katastrophenschutz sowie für großräumige strategische Hochwasserplanungen notwendig. Allerdings stehen nur für eine geringe Auswahl historischer Ereignisse Daten zur Verfügung und systematische Ansätze zu ihrer Erfassung wurden für Deutschland bisher nicht entwickelt. Die vorliegende Studie untersucht zum ersten die Häufigkeit und Intensität von flussgebietsübergreifenden Hochwasserereignissen in Deutschland anhand von gemessenen Abflüssen an einer Vielzahl von Stationen. Es können insgesamt 80 Hochwasserereignisse in Deutschland im Zeitraum von 1952-2002 nachgewiesen werden. Davon treten die meisten Ereignissen im hydrologischen Winterhalbjahr auf (64%). Wir können nachweisen, dass die Häufigkeit des Auftretens in verschiedenen Perioden unterschiedlich ist, und dass im Untersuchungszeitraum eine signifikante Zunahme von Winterereignissen und damit vor allem von sehr schweren flussgebietsübergreifenden Hochwasserereignissen zu verzeichnen ist. Die Studie hatte des Weiteren zum Ziel, die verfügbare Daten- und Informationsgrundlage zur Hochwasseranalyse zu erkunden. Im speziellen wird untersucht, inwieweit Hochwasserereignisdokumentationen und verwandte Berichte als eine weitere Datenquelle für ein verbessertes Prozessverständnis genutzt werden können. Im Rahmen einer systematischen Suche konnten für die 40 größten Hochwasserereignisse in Deutschland 186 relevante Berichte identifiziert werden. 80% des Materials kann als Grauliteratur eingestuft werden, d.h. als Veröffentlichungen welche nicht durch kommerzielle Verleger publiziert wird. Die sich daraus ergebende Frage nach der Qualität der Dokumente und ihres Informationsgehaltes wurde durch die Entwicklung und Anwendung eines Qualitätsbewertungsschemas beantwortet. Die Ergebnisse der Qualitätsbewertung zeigen, dass die Mehrheit der ereignisspezifischen Hochwasserberichte von guter Qualität ist, d.h. die Berichte sind in ausreichender Qualität verfasst, größtenteils korrekt und objektiv und beinhalten eine substantielle Menge an Informationen zu den Ursachen, Verläufen, betroffenen Objekten und Schäden eines Ereignisses. Es wird empfohlen diese Informationen in die Wissenssynthese für die Hochwasserrisikobewertung einfließen zu lassen. Sowohl Ergebnisse als auch Daten dieser Studie sind so publiziert, dass sie öffentlich zugänglich sind und für weitere Forschungsfragen genutzt werden können.
KW  - Hochwasser
KW  - Deutschland
KW  - Grauliteratur
KW  - Ereignisdokumentation
KW  - Qualitätsbewertung
KW  - floods
KW  - Germany
KW  - grey literature
KW  - event documentation
KW  - quality assessment framework
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-68868
ER  -