Das Benguela-System im Klimawandel – Auswirkungen der Variabilität des physikalischen Antriebs auf den Kohlenstoff- und Sauerstoffhaushalt

21.01-22.01.2022 Vor Namibia treffen unterschiedliche Wassermassen zusammen

Wir sind mittlerweile auf dem nördlichsten Transekt unseres Beprobunggebiets angelangt. Hier finden neben Arbeiten zur Diversitätsbestimmung der am Boden lebenden Fauna, vor allem ozeanografisch fokussierte Analysen der Wassermassen statt.

Warum eigentlich?
Im Benguela-Auftriebsgebiet treffen Wassermassen unterschiedlichen Ursprungs aufeinander bzw. vermischen sich. Hierzu zählt das vom Norden kommende südatlantische Zentralwasser (SACW: south atlantic central water), das südlich des Äquators entspringend, und das vom Süden kommende südostatlantische Zentralwasser (ESACW: eastern south atlantic central water). Beide Wassermassen unterscheiden sich in ihren physikalischen Eigenschaften: der Temperatur und dem Salzgehalt. Weitere Unterschiede finden sich außerdem in den Nährstoff- und Sauerstoffbedingen. So ist das vom Süden kommende ESACW deutlich reicher an Sauerstoff, dafür aber ärmer an Nährstoffen. Das vom Norden stammende SACW hingegen ist reich an Nährstoffen, dafür aber arm an Sauerstoff. In vorangegangen Arbeiten konnte unser Fahrtleiter Dr. Volker Mohrholz in Zusammenarbeit mit Dr. Martin Schmidt und von der AG Physikalisch-Biogeochemische Kopplung mariner Systeme zeigen, dass sich der Anteil beider Wassermassen an einer Wasserprobe über ein einfaches Mischmodel, welches auf Salzgehalt und Temperatur basiert, errechnen lässt. So erhalten wir mit jedem CTD-Einsatz, und den damit einhergehenden Messungen von Temperatur und Salzgehalt Informationen über die Zusammensetzung unserer Wasserprobe aus den beiden Wassermassen. Die Zusammensetzung der beiden Wassermassen verändert sich jedoch möglicherweise mit der Zeit. Um das herauszufinden beproben wir auf dieser Ausfahrt auch Ozeanbereiche, in denen vorwiegend nur eine der beiden Wassermassen vorkommt. Für das SACW trifft dies auf 18°S Breite zu, für das ESACW hingegen auf 27°S Breite. Nur wenn die Eigenschaften beider Quellen ausreichend bekannt sind, lassen sich Mischungsverhältnisse verlässlich berechnen.

Die Ozeanographen unter uns sind allerdings nicht nur an dem Ursprung des beprobten Wassers interessiert, sondern vor allem an der Strömungsdynamik im Auftriebsgebiet und wie sich diese im Zuge des Klimawandels und der damit einhergehenden Erderwärmung verändern.

Um dem auf den Grund gehen kommen verschiedene Geräte zum Einsatz. Dazu zählen unter anderem der sogenannte ScanFish, sowie die Mikrostruktursonde (kurz: MSS). Beide Messgeräte ähneln der normalen CTD, die wir bereits erklärt haben, und sind mit Sensoren zur Bestimmung der Temperatur, des Salzgehaltes und des Sauerstoffs ausgestattet, unterscheiden sich aber in ihrer Auflösung. Während die Sonden der CTD und die vom ScanFish 24 Messungen pro Sekunde aufnimmt, macht die MSS 1000 Messungen pro Sekunde. Der ScanFish ist ein Gerät, welches am Heck befestigt zu Wasser gelassen und dann hinter dem Schiff hergezogen wird. Dabei bewegt sich der ScanFish innerhalb der oberen 140 m Wassertiefe im Wechsel zwischen Meeresboden und -oberfläche hin und her. So ergibt sich ein zweidimensionales Profil von Sauerstoff, Temperatur, Salzgehalt und anderer Parameter entlang eines horizontalen Gradienten. Dieses Wissen ist besonders hilfreich bei der Auswahl von Stationen die von größerem Interesse sind und daher intensiv beprobt werden sollen. Dies sind in unserem Fall solche mit geringen bis anoxischen Sauerstoffbedingungen. Neben den bereits genannten Sensoren ist die MSS zusätzlich mit zwei Scherungssensoren ausgestattet, über die die Turbulenz in der Wassersäule gemessen werden kann, wodurch sich Profile über Strömungsgeschwindigkeiten und -richtung des Wassers bis zu einer Tiefe von 500 m abbilden lassen.

Außerdem wurde während unserer Reise an verschiedenen Stellen im Auftriebsgebiet ein Driftkörper zu Wasser gelassen und dessen Transportweg mit der Wasserströmung per GPS verfolgt. Hierdurch erhalten wir weitere Informationen über die Strömungswege der unterschiedlichen Wassermassen. Zusätzlich befindet sich an dem Driftkörper ein Seil an welchem in definierten Abständen Temperatursensoren befestigt sind. Wird der Drifter zu Wasser gelassen, ergeben sich aus den Messungen der verschiedenen Temperatursonden ein vertikales Temperaturprofil, welches sich über eine Strecke von 40 m erstreckt, woraus sich wiederum Informationen über die zeitliche Dynamik in der Schichtungen des oberen Wasserkörpers ableiten lassen.

 

Text: Fabian J., Braun P. (beide IOW)