Late Quaternary Vegetation History And Climate Change In The Gobi Desert, South Mongolia

• Main Author: Murad, Waheed
• Other Authors: Schlütz, Frank Dr., Behling, Hermann Prof. Dr., Hauck, Markus Prof. Dr.
• Format: Doctoral or Postdoctoral Thesis
• Language: English
• Published: 2012
• Subjects: 580 Pflanzen (Botanik); WVR 100; Biology (incl. Psychology); Vegtationsgeschichte; Mongolei; Gobi; Altai; Palynologie; Holozän; Pollen; Paläoökologie; Klimawandel; NPP; Paläoklima; Spätpleistozän; Vegetation history; Mongolia; palynology; Holocene; palaeoecology; climate change; non-pollen palynomorphs; paleoclimate; late Pleistocene; 38.21; 42.38; North Atlantic; North Atlantic oscillation
• Online Access: http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-000D-EF60-5; https://doi.org/10.53846/goediss-1493; https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:7-webdoc-3568-5

Die südliche Mongolei ist ein Teil der ariden bis semiariden Region in Zentralasien und ist eine Übergangszone zwischen den Zirkulationssystemen der Westerlies und der damit verbundenen Nordatlantische Oszillation (NAO) sowie dem Asiatischen Monsun und dem mongolischen High Pressure System (MHPS). Die Sedimentkerne aus dieser geographisch wichtigen Region sind als Klimaarchiv ein zentraler Schlüssel zum Verständnis der vergangenen Vegetations- und Klimaveränderungen, die aufgrund von Variationen in der Intensität der Wechselwirkung der Klima-Systeme entstanden. Es ist wichtig, basierend auf der Vegetationsgeschichte, die paläoklimatische Dynamik und Entwicklung der Landschaft des ariden Zentralasiens zu verstehen, um eine Vorstellung über die zukünftigen Umweltbedingungen, aufgrund des anhaltenden globalen Wandels, zu bekommen. Die bisher zur Verfügung stehenden Paläovegetations- und Paläoklimadaten aus dem ariden Zentralasien stammen vor allem aus der nordwestlichen Mongolei und dem nordwestlichen China. Die vorliegende Forschungsarbeit basiert auf paläoökologischen Analysen von zwei See-Archiven der südlichen Mongolei (Bayan Tohomiin Nuur und Orog Nuur). Die multidisziplinären Analysen dieser beiden Sedimentkerne wurden durchgeführt, um Veränderungen der Seespiegel, der Paläovegetation und der paläoklimatischen Dynamik zu rekonstruieren und den damit verbundenen Einfluss auf biotische oder abiotische Faktoren in den letzten 50.000 Jahren (50 ka cal BP) aufzuklären. Palynologische und geochemische Analysen des Bayan Tohomiin Nuur ergaben eine detaillierte Geschichte der Vegetations- und Landschaftsdynamik im kontinentalen Zentralasien von 15 bis 4 ka cal. BP. Die rekonstruierten ariden Klimaphasen zwischen 12,3 bis 11,1 und 8,6 bis 7,6 ka cal. BP können mit der Jüngeren Dryas und dem 8,2 ka-Ereignis korreliert werden. Stabile und relativ feuchte Bedingungen traten in der Mitte des Holozäns von 6,3 bis 4,9 ka cal. BP auf. Ein Feuchtigkeitsmaximum in der Mitte des Holozäns ist auf die Verstärkung der Westerlies zurückzuführen. Der kombinierte Einfluss der Westerlies und des Sommermonsun führte zu einer feuchten Phase kurz vor dem holozänen Klimaoptimum, während es in den angrenzenden Gebieten im Norden und Süden des Untersuchungsgebietes trocken war. Die Trockenheit im Süden der Mongolei nahm nach 3,8 ka cal. BP zu, wie aus den geochemischen Daten des Sees abgeleitet werden kann. Die palynologische Untersuchungen an den Sedimenten des Orog Nuur zeigen die Vegetations- und Klimageschichte während der letzten 50 kA. Generell herrschten semi humide Bedingungen zwischen 49,5 und 44,7 ka cal. BP, nach Korrelation zur marinen Sauerstoffisotopenkurve Stufe 3 (MIS 3). Es folgte eine Phase von einem trockenen und relativ kühlen Klimas von 44,7 bis 23,2 ka cal. BP entsprechend der marinen Sauerstoffisotopenkurve Stufe 2 (MIS 2). Die Erhöhung der Konzentration der Grünalgen Pediastrum und Botryococcus zeigt einer Erhöhung der semi-ariden Bedingungen zwischen 23,2 und 22,7 ka cal. BP an. Die Trockenheit des Klimas steigt von 18,9 ka cal. BP bis zum Beginn des frühen Holozäns. Unsere Ergebnisse zeigen, kontinuierliche Klimaschwankungen während des dokumentierten Zeitraums von etwa 50 kA. Die generell vorherrschende Vegetation der Wüste oder Wüsten-Steppe wird durch die Werte von Artemisia, Chenopodiaceae und Ephedra angezeigt. Unsere Ergebnisse zeigen eine allgemeine Konsistenz zu den Paläoklimadaten mit den umliegenden Regionen Zentralasiens. Es sind jedoch weitere multidisziplinäre Studien nötig, um ein tieferes Verständnis der vergangenen Veränderungen der Umwelt zu gewinnen und die komplexen räumlichen Muster der Klimageschichte des ariden Zentralasiens während des späten Quartärs zu entschlüsseln. Solche multidisziplinären Ansätze sind eine Basis, um Veränderungen der Umwelt zu verstehen, künftige Veränderungen vorherzusagen und geben damit wichtige Informationen für den Naturschutz. Southern Mongolia is a part of the arid to semiarid region of Central Asia and represents a transitional zone between the circulation systems of westerlies and associated North Atlantic Oscillation (NAO), the Asian summer monsoon and the Mongolian High Pressure System (MHPS). The sedimentary records from this geographically important region are a central key to understand past vegetation and climate changes, owing to variations in the intensity of the interacting climate systems. It is imperative to understand the palaeoclimate dynamics and landscape development of arid Central Asia based on past vegetation history and to get a notion about the future environmental conditions under the ongoing Global change. The available palaeo-vegetation and palaeo-climate data from arid Central Asia are mainly conducted in Northwestern Mongolia and Northwestern China. The present research work focus on palaeo-ecological analyses of two lake archives of southern Mongolia (Bayan Tohomiin Nuur and Orog Nuur). The multidisciplinary analyses of these two sediment cores were carried out to reconstruct lake level changes, palaeo-vegetation and palaeo-climate dynamics and to expose the associated influencing biotic or abiotic factors during the last 50 kilo calibrated years before present (50 ka cal BP). Palynological and geochemical analyses of the Bayan Tohomiin Nuur revealed a detailed history of vegetation and landscape dynamics in continental Central Asia from 15 to 4 ka cal BP. The reconstructed arid climate phases between 12.3- 11.1 and 8.6- 7.6 ka cal BP can be correlated to the Younger Dryas and the 8.2 ka event respectively. Stable and relatively moist conditions occurred in the mid-Holocene from 6.3 to 4.9 ka cal BP. A mid-Holocene climate moisture maximum is attributed to the strengthening of the westerlies. However, the combined influence of the westerlies and summer monsoon caused a quite humid phase just before the Holocene climate optimum, while bordering areas in north and south of the investigation area were dry. The aridity in southern Mongolia increased after 3.8 ka cal BP as inferred from the geochemical record of the lake archive. The palynological study from the sediments of Orog Nuur show reconstructed vegetation and climate history during the last 50 ka. Generally semi humid conditions prevailed between 49.5 and 44.7 ka cal BP, correlating to Marine Oxygen Isotope stage 3 (MIS 3). It is followed by relatively a dry and cool climate from 44.7 to 23.2 ka cal BP corresponding to Marine Oxygen Isotope stage 2 (MIS 2). The increase in the concentration of green algae Pediastrum and Botryococcus indicate increase in semi arid conditions between 23.2 and 22.7 ka cal BP. The aridity of the climate increases since 18.9 kacal BP till the onset of early Holocene. Our findings indicate continuous climate oscillations during the documented period of about 50 ka. Generally desert or desert steppe vegetation is prevailing as indicated by Artemisia, Chenopodiaceae and Ephedra. Our findings show a general consistence to the palaeoclimate data with the surrounding regions of Central Asia. However, further multidisciplinary studies of palaeo-vegetation and palaeo-climate archives from the continental southern Mongolia are emphasized to gain a deeper understanding of the past environmental changes and to decode the complex spatial pattern of climate history of arid Central Asia during the late Quaternary. Such multidisciplinary approach will provide a base to understand the predictions for future environmental changes and will contribute information for nature conservation.