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MURSYS - Ostsee

   
 
 

Sauerstoffgehalte in der westlichen Ostsee

 

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2012

  Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume Schleswig-Holstein (LLUR), Flintbek

(http://www.schleswig-holstein.de/LLUR/DE/LLUR_node.html)

Sauerstoffmangel im bodennahen Wasser der westlichen Ostsee im Jahr 2012


(Bericht des LLUR vom 25.10.2012)

Bericht im pdf-Format

2011

  Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume Schleswig-Holstein (LLUR), Flintbek

(http://www.schleswig-holstein.de/LLUR/DE/LLUR_node.html)

Sauerstoffmangel im bodennahen Wasser der westlichen Ostsee im Jahr 2011

Vom 5. bis 21.9.2011 führte das Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume des Landes Schleswig-Holstein (LLUR) mit dem Mess- und Laborschiff "Haithabu" des Landesbetriebs für Küstenschutz, Nationalpark und Meeresschutz Schleswig-Holstein (LKN) eine Messkampagne zur Ermittlung der Sauerstoffgehalte in der westlichen Ostsee durch. An insgesamt 49 Stationen, davon 34 mit Wassertiefen größer als 15 Meter, wurden die Sauerstoffgehalte mit einer Multiparametersonde im Vertikalprofil von der Oberfläche bis zum Boden gemessen. Zusätzlich wurden die Wassertemperatur, der Salzgehalt und der pH-Wert sowie die prozentuale Sauerstoffsättigung erfasst. Ausgewertet werden im Folgenden die Sauerstoffgehalte jeweils einen Meter über dem Meeresboden.

Es zeigt sich, dass 70 % aller Messwerte an Stationen mit Wassertiefen >15 Meter auf die Klasse schlecht oder ungenügend (<2 Milligramm pro Liter) entfallen (2010: 42 %, 2002: 91 %). Der Anteil an Messwerten mit mangelhaften Sauerstoffgehalten (>=2 und <4 Milligramm pro Liter) liegt bei 9 % (2010: 15 %, 2002: 4 %). Der Anteil mit befriedigenden bis guten Sauerstoffgehalten (>=4 Milligramm pro Liter) liegt bei 21 % (2009: 42 %, 2002: nur 4 %).

In Abbildung 1 ist eine Klassifizierung der gemessenen Sauerstoffgehalte im Tiefenwasser grafisch dargestellt. Zum Vergleich werden die Ergebnisse des Vorjahres (die Messungen erfolgten allerdings erst im Oktober) und des Jahres 2002 mit dem bisher größten Ausmaß an Sauerstoffmangel mit dargestellt. Abbildung 2 zeigt eine Karte des schleswig-holsteinischen Ostseegebietes mit den klassifizierten Sauerstoffgehalten des Jahres 2011 an den einzelnen Messstationen.
Die Entwicklung hin zu dem regional erheblichen Sauerstoffschwund im Tiefenwasser der Förden und Buchten hatte sich während der Messungen Anfang Juli 2011 noch nicht abgezeichnet. Die Sauerstoffkonzentrationen lagen über dem Meeresboden bei rund 5 Milligramm pro Liter (Flensburger Förde, Eckernförder Bucht, Kieler Außenförde und Lübecker Bucht). Nur in der Neustädter Bucht lag die Sauerstoffkonzentration bereits Anfang Juli 2011 unter 4 Milligramm pro Liter.

Die häufigen Sturmwetterlagen während des Sommers haben die Entwicklung zum teilweise erheblichen Sauerstoffschwund nicht verhindert, da die vertikale Schichtung stabil blieb. Die Salzgehaltsdifferenzen zwischen dem Tiefenwasser und dem Oberflächenwasser lagen an den Messstationen zwischen 5 und 7 Salzgehaltseinheiten.

Abbildung 1: Klassifizierung der gemessenen Sauerstoffgehalte im Tiefenwasser der westlichen Ostsee, GIF-Graphik: 21 KB

Abbildung 1: Klassifizierung der gemessenen Sauerstoffgehalte im Tiefenwasser der westlichen Ostsee (Messstationen mit Wassertiefen über 15 Meter)

Abbildung 2: Sauerstoffgehalte im Tiefenwasser der westlichen Ostsee im September 2011, GIF-Graphik: 48 KB

Abbildung 2: Sauerstoffgehalte im Tiefenwasser der westlichen Ostsee im September 2011

Schlechte Sauerstoffgehalte wurden in der Flensburger Außenförde, der gesamten Eckernförder Bucht, der Kieler Förde und in der Lübecker Bucht gemessen. Dabei wurde im Bodenwasser der Flensburger Innenförde starker und in der Kieler Außenförde leichter Schwefelwasserstoffgeruch festgestellt. In der östlichen Kieler Bucht, im Fehmarnbelt und der angrenzenden Mecklenburger Bucht wurden befriedigende bis gute Sauerstoffgehalte festgestellt (vgl. Abbildung 2). Ursache dafür ist der Einstrom von salzreichem und sauerstoffhaltigem Tiefenwasser aus dem Kattegat und südlichen Teil des Großen Belts. Dort lagen die Sauerstoffgehalte im August und auch im September über 4 Milligramm pro Liter, so dass dort kein Sauerstoffmangel herrschte. In Abbildung 3 sind die Ergebnisse der Sauerstoffmessungen des Dänischen Nationalen Zentrums für Umwelt und Energie (NCME), zusammen mit den Ergebnissen des Schwedischen Meteorologischen und Hydrologischen Instituts (SMHI) und des LLUR dargestellt.

Abbildung 3: Sauerstoffgehalte am Meeresboden in den schwedischen, dänischen und schleswig-holsteinischen Küstengewässern., GIF-Graphik: 47 KB

Abbildung 3: Sauerstoffgehalte am Meeresboden in den schwedischen, dänischen und schleswig-holsteinischen Küstengewässern.
Erläuterung: Ikke Iltsvind = kein Sauerstoffmangel
Quelle: National Center for Miljø og Energi, Århus Universitet: Iltsvind i de danske farvande i september 2011 (30. September 2011),
Internet: www.dmu.au.dk

In Abbildung 4 sind die Sauerstoffgehalte am Meeresboden als Isoflächen dargestellt, die aus den einzelnen Stationsmesswerten (vgl. Abbildung 2) berechnet wurden.

Abbildung 4: Isoflächen der Sauerstoffgehalte (mg/l) in Bodennähe in der westlichen Ostsee, September 2011, JPG-Graphik: 53 KB

Abbildung 4: Isoflächen der Sauerstoffgehalte (mg/l) in Bodennähe in der westlichen Ostsee, September 2011

In Abbildung 5 ist eine Profilschnittfahrt der M/S "Haithabu" durch die Kieler Bucht dargestellt. Die Vertikalverteilungen der Sauerstoffmesswerte auf der Profilschnittfahrt sind in Abbildung 6 als Isoflächen dargestellt.

Abbildung 5: Profilschnittfahrt (rote Linie) durch die westlichen Ostsee und Messstationen (blau), GIF-Graphik: 27 KB

Abbildung 5: Profilschnittfahrt (rote Linie) durch die westlichen Ostsee und Messstationen (blau)

Abbildung 6: Isoflächen der Sauerstoffgehalte (mg/l) im Ostseequerschnitt (vgl. Profilschnittfahrt in Abb. 4), JPG-Graphik: 53 KB

Abbildung 6: Isoflächen der Sauerstoffgehalte (mg/l) im Ostseequerschnitt (vgl. Profilschnittfahrt in Abbildung 4)

Sinkt der Sauerstoffgehalt im Tiefenwasser unter 2 Milligramm pro Liter ab, wird es für Fische und die am oder im Meeresboden lebenden Tieren zunehmend lebensbedrohlich. Dies gilt insbesondere, wenn diese Bedingungen über einen längeren Zeitraum bestehen bleiben und sich infolge mikrobieller Prozesse (Sulfatreduktion) das Faulgas Schwefelwasserstoff (H2S) bildet. Für sauerstoffatmende (aerobe) Tiere ist es ein äußerst starkes Zellgift, das zu einem größeren Tiersterben am Meeresboden führen kann. Abbildung 7 zeigt den Unterschied der Meeresbodenbesiedlung zwischen Regionen mit sauerstoffhaltigem und sauerstofffreiem Tiefenwasser.

Abbildung 7: Im Flachwasser (links) reiche Besiedlung, während in tiefen Bereichen (rechts) sterbende Würmer auf dem Grund liegen, JPG-Graphik: 90 KB

Abbildung 7: Im Flachwasser (links) reiche Besiedlung, während in tiefen Bereichen (rechts) sterbende Würmer auf dem Grund liegen

Der spätsommerliche bzw. herbstliche Sauerstoffmangel ist ein Phänomen der westlichen Ostsee, das bis in die 70er Jahre des letzten Jahrhunderts nur gelegentlich zu beobachten war. Seit etwa 30 Jahren wird es allerdings fast jährlich in den tiefen Meeresbereichen und den tiefen, austauscharmen Förden beobachtet. Das saisonale Auftreten von Sauerstoffmangel mit Konzentrationen unter 4 Milligramm pro Liter bzw. von Sauerstoffschwund mit Konzentrationen unter 2 Milligramm pro Liter ist im Brackwassermeer Ostsee daher durchaus nicht ungewöhnlich.

Im westlichen Teil der Ostsee tritt alljährlich eine etwa vier Monate andauernde Schichtung des Wasserkörpers auf: wärmeres, salzarmes Oberflächenwasser liegt über kälterem, salzreichem Tiefenwasser. Dadurch bildet sich in 12 bis 17 Meter Wassertiefe eine so genannte thermohaline Sprungschicht aus, die den vertikalen Sauerstofftransport in das Tiefenwasser verhindert (siehe auch Abbildung 6). Gerade dort aber laufen die sauerstoffzehrenden, mikrobiellen Abbauprozesse von abgestorbenen Planktonalgenblüten ab. Der saisonal auftretende Sauerstoffmangel im Tiefenwasser der westlichen Ostsee ist somit eine Folge der Eutrophierung der Küstengewässer durch zu hohe, das Wachstum der Planktonalgen fördernde Nährstoffeinträge aus dem Ostsee-Einzugsgebiet.

Die weitere Entwicklung der Sauerstoffgehalte wird maßgeblich von der spätherbstlichen Witterung beeinflusst. Windiges Wetter fördert die Sauerstoffzufuhr zum Meeresboden. Bei Abkühlung des Oberflächenwassers im Verlauf des Spätherbstes wird sich mittelfristig die Situation auch in den Sauerstoffmangelgebieten entspannen, da dann eine vertikale Durchmischung einsetzt mit Sauerstoffzufuhr in das Tiefenwasser und damit bis an den Meeresboden. Dadurch werden sich die Sauerstoffverhältnisse für die Bodentiere verbessern und es kann eine Wiederbesiedlung erfolgen, die je nach Schädigungsgrad und ohne erneute Störungen mehrere Jahre andauern kann.

Kontakt: Thorkild Petenati,
Telefon: 0 43 47 / 704-423, Fax: 0 43 47 / 704-402;
Email: Thorkild.Petenati@llur.landsh.de

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 © 2017 Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie Aktualisiert am: 21.11.2012 13:21:33  
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