AP1.3

AP1.3 Beiträge des Nordpolarmeers zu Veränderung des Nordatlantiks

U. Schauer, R. Gerdes

Der Zustrom aus dem Nordpolarmeer liefert wichtige Beiträge zu den  Wassermassen im Nordatlantik. Zum einen bildet der Zusammenfluss von Süßwasser im Nordpolarmeer, der letztlich in den Atlantik mündet, ein Steuerelement für die Tiefenwasserbildung. Zum anderen gelangen durch Abkühlung und den Frier/Schmelzzyklus im Nordpolarmeer ventilierte Wassermassen direkt als ‚Overflow’-Wasser in die meridionale Umwälzzirkulation. Hier soll der Einfluss dekadischer Variationen  atmosphärischer und ozeanischer Bedingungen in der Arktis auf die thermohaline Zirkulation im Atlantik abgeschätzt werden. Im Nordpolarmeer akkumulieren große Mengen von Süßwasser (neben dem  Niederschlagsüberschuss über dem Nordpolarmeer auch 10% Prozent der weltweiten Festlandsabflüsse und salzarmes Oberflächenwasser aus dem Pazifik). Süßwasser gelangt als Meereis und in flüssiger Form über  unterschiedliche Meeresstraßen in die Tiefenwasserbildungsgebiete des  Nordatlantik: Der Transport durch die Framstraße beeinflusst die Dichteschichtung der Grönland-, Island- und Irmingersee, während der Transport durch den Kanadischen Archipel die Schichtung der Labradorsee direkt beeinflusst. Die Transportrate durch die verschiedenen Meeresstraßen hängt unter anderem von der Süßwasserzirkulation innerhalb des Nordpolarmeers ab. Dieser Zusammenhang soll hier untersucht werden. Das Zwischenwasser ist ursprünglich Atlantikwasser, das durch verschiedene  Prozesse im Nordpolarmer modifiziert wurde und durch die Framstraße zurück in den Nordatlantik gelangt.

Während in der ersten Projektphase ein Schwerpunkt auf der Erhebung umfangreicher Beobachtungen in der zentralen Arktis, unter anderem auch aus technologischen Neuentwicklungen lag, soll in der zweiten Projektphase der Fokus auf der Analyse dieser Daten liegen, um die skizzierten Zusammenhänge zu klären. Modellsimulationen zusammen mit der Kombination von historischen Beobachtungsdaten und den neu erhobenen Daten, die erstmalig arktisweit synoptische Beobachtungen lieferten, sollen benutzt werden, um eine bessere Beschreibung der Eigenschaften und Exportraten von Zwischenwasser sowie der Exportraten von flüssigem Süßwasser aus dem Nordpolarmeer und der Verteilung auf die einzelnen Straßen zu erreichen.

Die Wassermasseneigenschaften und die Zirkulation der oberen Süßwasser führenden Schichten des Nordpolarmeeres sollen langfristig erfasst werden, um den Einfluss dekadischer Fluktuationen der Antriebsbedingungen auf die großräumigen Bedingungen in den Tiefenwasserbildungsgebieten zu untersuchen. Ferner sollen diese Daten zur Validierung von Modellrechnungen herangezogen werden, die die Rolle des Nordpolarmeers für die thermohaline Zirkulation im Atlantik aufzeigen und sie sollen zur Assimilierung zur Verfügung stehen.

Ziel des Projekts ist es, durch Messungen und Analyse in Verbindung mit Arbeiten weiterer Teilprojekte zu entscheiden, welche Messungen ausreichen, um den großräumigen Zustand des Nordpolarmeeres zur Beantwortung der oben stehenden Fragestellungen hinreichend zu charakterisieren. Diese Aussagen können dann zur Schaffung eines Frühwarnsystems herangezogen werden.

Abb.1 (links): Süßwassergehalt der oberen 500m in m Wassersäule relativ zu Salzgehalt=35.0. Datenbasis (auch aus den Programmen DAMOCLES, SEARCH und J-CAD): eisgetragene CTD-Profiler (Punkte); August- Oktober 2007 Schiffs-CTD von Polarstern ARK XXII/2 und Lance Fram Strait 2007 (Diamanten). Die Daten in der zentralen Arktis stammen aus den Jahren 2006 und 2007, die Daten in der westlichen Arktis aus den Jahren 2004 bis 2007.
Abb.2 (rechts): Simulierte Dichteanomalie im Jahr 2004 (relativ zum Mittel der Jahre 1960-89) gemittelt über den Tiefenbereich 200-700m. Die Farbskala gibt Abweichungen in kg/m3. Drei separate negative Anomalien sind sichtbar (zwei  im Makarov/Kanadischen Becken und längs des Lomonossov Rückens aus dem Einstrom von anomal leichtem Wasser in den 90er Jahren. Die dritte Anomalie, längs des Eurasischen Schelfhanges, ist eine Folge des leichten Einstromes in den ersten Jahren des 21.Jahrhunderts).