METEOR M156

03.07.2019 - 01.08.2019
Tropischer Atlantik

Institution: GEOMAR
Leitung: Stefan Sommer

Das Auftriebsgebiet vor Mauretanien stellt eines der vier wichtigsten Auftriebsgebiete des globalen Ozeans dar. Es wird durch küstenparallele äquatorwärts strömende Passatwinde angetrieben. Dies bewirkt einen (Ekman) Wassermassentransport der von der Küste weggerichtet ist und einen Auftieb von kälterem, nährstoff- und CO2-reichem, jedoch sauerstoffarmen Tiefenwasser an die Meeresoberfläche zur Folge hat. Die biologische Produktivität dieser Regionen, die im Vergleich zur Fläche des globalen Ozeans nur etwa 1% beträgt, ist unverhältnismäßig hoch und unterhält eine bedeutende Fischerei-Industrie mit einem hohen Anteil am globalen Fangertrag.

Diese Auftriebssysteme sind gegenüber anthropogener Stressfaktoren wie z.B. der Ozeanerwärmung und -versauerung als auch dem Verlust von Sauerstoff sehr empfindlich. Darüber hinaus ist zu erwarten, dass sich die Intensität des Auftriebs und damit die biologische Produktivität mit sich ändernden Passatwinden verändert. Die Auswirkungen dieser Faktoren und deren synergistisches Zusammenspiel auf die Auftriebssysteme sind jedoch größtenteils unbekannt.

Die Bildung von Wirbeln erfolgt durch das Zusammenspiel von Strömung, der Bodentopographie, Vorkommen von Inseln und Landzungen, sowie atmosphärischem Antrieb. Bei der Wirbelbildung wird küstennahes Auftriebs-Wasser mit speziellen biogeochemischen Eigenschaften im Kern des Wirbels eingeschlossen und westwärts in den offenen Ozean abtransportiert. Somit können Wirbel als Erweiterung der küstennahen Auftriebsgebiete in den offenen Ozean betrachtet werden. Es werden drei veschiedene Arten von Wirbeln unterschieden („cyclonic“, „anticyclonic“, „anticyclonic modewater“), die stark unterschiedliche jedoch weitreichende Auswirkungen auf ihre physikalische und biogeochemische Umgebung haben. Dies umfasst starke Effekte hinsichtlich der biologischen Produktivität als auch der Sauerstoffverfügbarkeit innerhalb eines Wirbels, die bis zur starken Sauerstoffverarmung reicht.

Ihnen kommt somit eine bedeutende steuernde Rolle in der biologischen Produktion und der Verfügbarkeit von Nährstoffen in Auftriebsgebieten zu. Damit verbunden üben die Wirbel ferner einen starken Einfluss darauf aus, ob diese Regionen als Quelle oder Senke für das Treibhausgas Kohlendioxid fungieren. Ein Teil des an der Oberfläche gebundenen organischen Kohlenstoffs wird in die Tiefsee exportiert und wird bereits auf dem Weg dorthin durch die Plankton-Gemeinschaft umgesetzt.

Besonders der Durchzug von „anti-cyclonic modewater“ Wirbel haben am Meeresboden erhöhte Sedimentationsraten von organischem Material zur Folge und liefern lebenswichtigen Kohlenstoff für das typischerweise an organischem Kohlenstoff verarmte benthische Tiefsee-Ökosystem. Bedingt durch Staubstürme kommt es an der Meeresoberfläche vor Mauretanien zu einer zusätzlichen Düngung durch den atmosphärischen Eintrag von Eisen und Phosphat was die biologische Produktion zusätzlich verstärkt. Ferner fungieren die eingetragen Stäube als Ballast für die organischen Partikel, die dadurch schneller zum Meeresboden absinken und für einen effizienten Kohlenstofftransfer zwischen der Meeresoberfläche und der Tiefsee sorgen.

Zielsetzung der Expedition zum mauretanischen Auftriebsgebiet vor West-Afrika, ist es ein besseres Verständnis der Dynamik von mesoskaligen Wirbeln im Hinblick auf Quellen/ Senken Mechanismen von Kohlendioxid (CO2) und der biologischen Kohlenstoffpumpe in Auftriebsgebieten als auch auf deren nährstoffarme Umgebung und den Tiefseeboden zu bekommen.

Spezifische Ziele sind die Erfassung,
i. der Flüsse von gelösten und partikulären Stoffen innerhalb der Wirbel,
ii. des Umsatzes von Kohlenstoff, des CO2-Austausches entlang der Meeresoberfläche, sowie
iii. von mikrobiellen und einzelligen Plankton-Gemeinschaften in verschiedenen Wirbeln, und
iv. der Stärke und Variabilität des Materialtransports zum Meeresboden und dessen mikrobiellen Umsatz in Sedimenten unterhalb und außerhalb der Wirbelpassage.

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