Ozeanzirkulation und Klimadynamik

Teilprojekt 3 - Isotopengeochemische Signaturen

Hintergrund

Es sollen neue Erkenntnisse zur Stabilität der arktischen Halokline gewonnen werden. Die Halokline ist in zweifacher Hinsicht für das arktische Klima von Bedeutung:

  • Sie begünstigt die Bildung von Meerreis, welches einerseits eine starke Reflexion kurzwelliger Sonneneintstrahlung bewirkt, andererseits den Wärmefluss vom Ozean zur Atmosphäre im Winter nahezu unterdrückt
  • Als isolierende Deckschicht für das unterlagernde warme Atlantikwasser.
  • Ist die Stabilität der Halokline nicht mehr gegeben, kann es zu gefährlichen nicht linearen Klima-Rückkoplungen kommen, die die globale Erwärmung verstärken (u.a. Verschwinden des Meereises, Zunahme von Storm Tracks, starke lokale Erwärmung der Atmosphäre und damit auch im regionalen Wasserkreislauf).

Die Stabilität dieser arktischen Oberflächenschichtung ist daher ein Schlüsselfaktor im globalen Klimawandel.

Ziele

Abbildung 1: Korrelation zwischen Salzgehalt und Sauerstoffisotopensignal in der Wassersäule für Proben der Sommer 2007 (rote Symbole) und 1994 (blaue Symbole). Schematisch dargestellt sind die Mischungsendglieder.

Der Zustrom der Wassermassen von den sibirischen Schelfgebieten, der die ausgeprägte arktische Halokline (Übergangszone zwischen dem salzarmen und leichten Oberflächenwasser und unterlagernden salzreichem Tiefenwasser) erhält, soll quantifiziert werden. In der Laptewsee-Polynja soll mit stabilen Sauerstoffisotopen (delta18O) die Bildung der für die arktische Halokline relevanten Wassermassen untersucht werden. Die salzreichen Wassermassen, welche durch Meereisbildung in der Polynja-Region der Laptewsee entstehen, sollen quantifiziert werden. Die gemeinsame Interpretation von Salzgehalten und delta18O-Werten, über die gesamte Wassersäule, erlaubt es, den Beitrag von Flusswasser und Meereisschmelzwasser abzuschätzen (Abb. 1). Mittels des Vergleiches der Winter- und Sommerverteilung sollen Budgets zur Gesamtmenge des gebildeten Meereises und der so gebildeten Wassermassen berechnet werden.

Die aus den Massenbilanzen resultierenden Budgets für Meereisbildung/Brines und Wassermassen sollen prozessorientiert im Hinblick auf den atmosphärischen Antrieb interpretiert werden. Hierbei wird auf meteorologische Daten zurückgegriffen, die im Rahmen des Teilprojekt 4 entstehen.

Arbeitsplan

Abbildung 2: Berechnete Fraktionen des Flusswasseranteils und des Meereisschmelzwasseranteils in der Wassersäule für einen Schnitt entlang 130°E

Während dreier Schiffsexpeditionen in den Sommermonaten 2007, 2008 und 2009 wurden an verschiedenen Stationen CTD Messungen durchgeführt und Wasserproben aus der Wasssersäule entnommen. Zusätzlich wurde die Wassersäule in mehrmonatigen Winter-Eiscamps in den Jahren 2008 und 2009 in möglichst proximaler Position zur Polynja beprobt. Die Sauerstoff-Isotopengeochemische Signatur wurde an den Wasserproben gemessen sowie der Salzgehalt bestimmt. Hieraus werden Massenbudgets für Eis/Schmelzwasser-, Flusswasser- und Atlantikwasseranteile abgeleitet (Abb. 2).

Ein weiterer Projektaspekt hat die Modellierung der räumlichen und zeitlichen Ausbreitung der Lena-Süßwasserfahne zum Ziel. Hierzu werden Modelle unterschiedlicher Komplexität verwendet.

Kontakt

Projektleitung:

Dr. Heidemarie Kassens
Telefon: 0431 600-2850
Telefax: 0431 600-2961
e-mail: hkassens(at)geomar.de 


Sekretariat:

Dr. Karen Volkmann-Lark
Telefon: 0431 600-2851
Telefax: 0431 600-2961
e-mail: kvolkmann-lark(at)geomar.de


GEOMAR | Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel
Standort Ostufer
Wischhofstrasse 1-3
24148 Kiel

Projektvorstellung

Expeditionen

TRANSDRIFT XII
     (August & September 2007)

TRANSDRIFT XIII
     (April & Mai 2008)

TRANSDRIFT XIV
     (August & September 2008)

TRANSDRIFT XV
     (März & April 2009)

TRANSDRIFT XVI
     (August & September 2009)

TRANSDRIFT XVII
     (September & Oktober 2010)

TRANSDRIFT XVIII
     (März/April 2011, verschoben)

TRANSDRIFT XIX
     (August & September 2011)

TRANSDRIFT XX
     (geplant 19.03. - 23.04.2012)

Projektteam

Kooperation

Impressionen