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MURSYS - Nordsee retrospektiv

   
 
 

Ozeanographischer Status Report Nordsee 2009

  Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie, Hamburg•Rostock:
"Monitoringfahrt mit FS PELAGIA - Fahrt Nr. 311a (20.8. - 8.9.2009) in die Nordsee"
(M 22)

(Zusammenfassung des Berichtes "Oceanographic Status Report North Sea 2009"
Die Informationen aus diesem Bericht sind eingegangen in den ICES Report on Ocean Climate 2009 : Hughes, S. L., Holliday, N. P., and Beszczynska-Möller, A. (Eds). 2010. ICES Report on Ocean Climate 2009. ICES Cooperative Research Report No. 304. 67 pp.)

(http://www.ices.dk/pubs/crr/crr304/IROC %202010-s.pdf)

Seit 1998 führt das BSH jährlich im Sommer Monitoringfahrten über die gesamte Nordsee zwischen 52° und 60° N Breite durch. Der Zeitraum wurde so gewählt, dass die maximale thermische Schichtung zu erwarten ist und die Phytoplankton-Produktion ihr Maximum überschritten hat. Die Untersuchung umfasst jeweils sieben Schnittfahrten in Ost-West-Richtung und einige Stationen am Eingang zum Ärmelkanal nach einem festen Stationsnetz. Zwischen den festen Stationen für CTD-Profile und Wasserproben wird ein CTD-Schleppsystem eingesetzt, das zwischen einer Tiefe von 3 - 10 m und etwa 5 m Bodenabstand oszilliert um die dreidimensionale Verteilung der relevanten ozeanographischen Parameter zu erfassen. Beide CTD Systeme messen jeweils Temperatur, Salzgehalt, Fluoreszenz (Chlorophyll, Gelbstoff) und Sauerstoffkonzentration. Zusätzlich werden ein Thermosalinograph und optische Sensoren in etwa 4 m Tiefe am Schiff angebracht.

Globale Strahlung

Zwischen April und Juli 2009 lagen die Monatsmittelwerte der globalen Strahlung auf Norderney über den entsprechenden Langzeitmittelwerten (1971 bis 2000). Ab Juli blieb die globale Strahlung dann im Bereich die langzeitlichen Mittelwerte.

Elbe Abflussdaten

(Daten wurden von der WSA Lauenburg zur Verfügung gestellt)
Die monatliche Abflussrate der Elbe am Pegel Neu Darchau blieb im Januar und Februar unterhalb der langzeitlichen Mittelwerte und lag im März deutlich darüber. Die über das Jahr 2009 gemittelte Abflussmenge von 20 km³/Jahr liegt etwas unterhalb des langjährigen Mittelwertes.

Oberflächentemperaturen der Nordsee

In der ersten Hälfte des Jahres 2009 lagen die wöchentlichen Mittelwerte der Wasseroberflächentemperaturen (SST) nah bei den langjährigen Mittelwerten. Die monatlichen Abweichungen (Anomalien) von Januar bis Juni variierten zwischen -0,1 und +0,9 °C. Zwischen Juni und Juli fand eine deutliche Erwärmung statt, die monatliche Anomalie stieg von 0,8 auf 1,6 °C und variierte über die letzten fünf Monate des Jahres zwischen 0,8 und 1,3 °C. Über das gesamte Jahr betrug die durchschnittliche Anomalie 0,8 °C.
Die SST wird u.a. durch den Einstrom von warmem Atlantikwasser über den nördlichen Zugang und über den Ärmelkanal beeinflusst. Der Vergleich der Monatsmittel von Juni und Juli zeigt, dass zusätzlich ein großer Teil der SST Variabilität durch den lokalen Wärmefluss Ozean-Atmosphäre verursacht wird.

Sommertemperaturen der Nordsee

Im Gegensatz zu 2008 zeigen die oberflächennahen Temperaturen für 2009 den typischen Gradienten mit steigenden Temperaturen von der offenen nördlichen Grenze der Nordsee bis zur inneren Deutschen Bucht, wobei die Isothermen annähernd von SW nach NO ausgerichtet sind. Die bodennahe Temperaturverteilung ist der von 2008 vergleichbar. Die vertikal durchmischten Gebiete entlang der südlichen und der dänischen Nordseeküste sind mit Temperaturen nahe 20 °C wärmer als 2008 (Abbildung 1). In der zentralen Nordsee und im Bereich des Skagerrak liegt die Temperatursprungschicht in über 40 m Tiefe mit einem maximalen Temperaturgradient von rund 3 °C/m. Abbildung 2 zeigt das Temperaturprofil der Schnittfahrten und macht deutlich, dass die Schärfe der Temperatursprungschicht nördlich von 57° N schrittweise abnimmt. Eine lokale Absenkung der Temperatursprungschicht bei etwa 7° E auf dem Schnitt 58° N, wie sie in neun von 12 Jahren zu beobachten war, geht auf eine Tiefe von rund 80 m hinab.

Die Bodenwasserschicht ist im Sommer 2009 insgesamt dünner und wärmer verglichen mit 2008. Allerdings fand die Fahrt 2009 einen Monat später statt als in den Jahren zuvor, und es ist davon auszugehen, dass die Bodenwasserschicht generell erst ungefähr einen Monat später als die Oberflächenschicht die maximale Temperatur erreicht.
Der Schnitt auf 54 °N Breite zeigt eine vollständige vertikale Durchmischung durch den Einfluss der Tide. Der Schnitt auf 55 °N Breite zeigt im östlichen Teil und über der Dogger Bank vertikale Durchmischung, westlich von 1,5 °E eine Schichtung.

Die Monitoringstation Feuerschiff EMS (54°10'N, 6°21'E, Wassertiefe 35 m) liefert die kontinuierlichste MARNET-Temperaturzeitserie. Der klimatologische Jahresgang der Wassertemperaturen, basierend auf den Daten (1900 - 1996) von Janssen et al., 1999 1, zeigt eine Amplitude von rund 8 °C.
Im Vergleich mit der Klimatologie ergaben sich am Feuerschiff EMS für die Jahre 2005 bis 2009 signifikante Abweichungen. Am deutlichsten zeigte dies der starke Anstieg der Winterminimumtemperaturen um rund 2,5 °C für 2006/2007 und 2007/2008. In diesen Wintern begann die saisonale Erwärmung etwa einen Monat früher als üblich.
Die höchsten Sommertemperaturen wurden 2006 erreicht und in dieser Zeit traten auch die größten Temperaturunterschiede zwischen Boden und Oberfläche auf. Im Herbst 2008 lagen die Wassertemperaturen an der Station Feuerschiff EMS, wie die Oberflächentemperaturen, beim Langzeitmittelwert und fielen im Winter 2008/2009 auf den klimatologischen Minimumwert. Die Temperaturen im ersten Halbjahr 2009 lagen beim Durchschnittswert, das zweite Halbjahr war wieder wärmer, näherte sich aber zum Ende wieder den langjährigen Mittelwerten. Zu Beginn des Jahres 2010 traten sogar negative Abweichungen zum klimatologischen Wert auf.

Gesamtwärmeinhalt

Der Gesamtwärmeinhalt ist ein klimatologischer Index, in den der Einfluss von Sonneneinstrahlung, Zufuhr von Atlantikwasser, jahreszeitlicher Schichtung und atmosphärischem Wärmeaustausch eingeht. Abbildung 3 zeigt den gesamten Wärmeinhalt der Nordsee für die Sommeraufnahmen von 1999 bis 2009. Von 2003 bis 2006 ist eine ständige Abnahme des Wärmeinhalts zu erkennen, zwischen 2006 und 2007 stieg der Wärmeinhalt an und fiel zwischen 2007 und 2008 wieder auf den Wert von 2005 zurück. Für den Wert von 2009 ist zu beachten, dass die Aufnahme der Nordsee einen Monat später erfolgte als bei den meisten vorherigen Untersuchungen. Die maximale Wassertemperatur wird in der Bodenwasserschicht wird rund einen Monat später als an der Oberfläche erreicht.

Die monatlichen Temperaturmittelwerte für das gesamte Volumen der Nordsee für die Jahre 2000 bis 2009 basieren auf den Ergebnisse des operationalen BSH Modells "BSHcmod" und zeigen eine deutliche Erwärmung während der letzten Jahre sowie eine erweiterte Länge der Sommersaison: Die sommerliche Erwärmung beginnt früher und die Abkühlung setzt später ein. Dieses Phänomen, das von den Daten der Wasseroberflächentemperaturen bekannt ist, gilt also auch für das gesamte Wasservolumen der Nordsee.

Salzgehalt der Nordsee

Im Vergleich zu 2008 sind die Salzgehaltskonzentrationen 2009 im nördlichen Teil der Nordsee an der Wasseroberfläche und in den Bodenschichten gestiegen (Abbildung 4). Eine Zunge von Atlantikwasser mit einem oberflächennahen Salzgehalt von >35 reichte in etwa 2 Grad weiter nach Süden und 4 Grad weiter nach Osten in die Nordsee hinein. Auch aus dem Ärmelkanal erstreckten sich in beiden Wasserschichten kleine Wasserlinsen mit einem Salzgehalt >35 in die Nordsee, der Einfluss des Ärmelkanals vergrößerte sich gegenüber den Vorjahren. Das Band salzärmeren Wassers (<34) in der Oberflächenschicht entlang der norwegischen Küste ist schmaler als 2008. Entlang der niederländischen, deutschen und dänischen Küste dagegen ist dieses Band in beiden Wasserschichten breiter. Daher nahm der gesamte Salzgehalt der Nordsee 2009 gegenüber 2008 ein wenig ab.
Im Vertikalprofil (Abbildung 5) findet sich auf dem Schnitt in 56°N zwischen 3 und 5,5 °E ein Block warmen stärker salzhaltigen Wassers über einer kälteren weniger salzhaltigen Wasserschicht, das ist sehr ungewöhnlich. Auf dem Schnitt in 57°N sind vertikale Säulen bzw. Einschlüsse höheren Salzgehalts zwischen Oberflächen und Bodenwasser erkennbar, diese könnten durch starke, schnell wechselnde Winde während der Reise bedingt sein.

Sauerstoffsättigung

Die Sauerstoffsituation im Spätsommer war unkritisch. Lediglich einige schmale Bereiche westlich von Jütland zeigten im Bodenwasserbereich Sättigungswerte von etwas unter 70 % (Abbildung 6). Erst unterhalb von 40 % Sauerstoffsättigung ist das marine Leben erheblichem Stress ausgesetzt.

Chlorophyll a Verteilung

Die monatlichen Mittelwerte der oberflächennahen Chlorophyll a-Konzentrationen wurden mit Hilfe von MERIS (Medium Resolution Imaging Spectrometer Instrument) des ENVISAT Satelliten aufgenommen (Abbildung 7). Die Chlorophyllproduktion begann im März und erreichte ihr Maximum im April/Mai, die Situation von Juni blieb bis September stabil. In Folge der warmen Oberflächentemperaturen gab es eine späte Algenblüte im November/Dezember. Zusätzlich könnte starker Wind im September und Oktober Nährstoffe zur Wasseroberfläche transportiert haben.
Die vertikale Verteilung des Chlorophyll a entlang der Schnitte zeigt Abbildung 8. Das Maximum des Chlorophylls befindet sich unterhalb der Thermokline und nahe der Oberfläche, wo sich keine Schichtung ausgebildet hat.

1 Janssen F., C. Schrumm and J.O. Backhaus, 1999: A Climatological Data Set of Temperature and Salinity for the Baltic Sea and the North Sea, German Journal of Hydrography, Supplement 9, 245pp.

Abbildung 1: Wassertemperaturen in der Nordsee, aufgenommen mit einer CTD-Sonde in 5 m Tiefe (links) und in Bodennähe (rechts) während der FS PELAGIA Fahrt Nr. 311a (20.8. - 8.9.2009), JPG-Graphik: 188 KB

Abbildung 1: Wassertemperaturen in der Nordsee, aufgenommen mit einer CTD-Sonde in 5 m Tiefe (links) und in Bodennähe (rechts) während der FS PELAGIA Fahrt Nr. 311a (20.8. - 8.9.2009)

Abbildung 2: Wassertemperaturen in der Nordsee, aufgenommen mit dem Scanfish während der FS PELAGIA Fahrt Nr. 311a (20.8. - 8.9.2009), JPG-Graphik: 319 KB

Abbildung 2: Wassertemperaturen (Vertikalprofile) in der Nordsee, aufgenommen mit dem Scanfish während der FS PELAGIA Fahrt Nr. 311a (20.8. - 8.9.2009)

Abbildung 3: Gesamtwärmeinhalt der Nordsee in Jx10 hoch 12 , 1999 - 2009, GIF-Graphik: 6 KB

Abbildung 3: Gesamtwärmeinhalt der Nordsee in Jx1012 , 1999 - 2009

Abbildung 4: Salzgehalte in der Nordsee, aufgenommen mit einer CTD-Sonde in 5 m Tiefe (links) und in Bodennähe (rechts) während der FS  PELAGIA Fahrt Nr. 311a (20.8. - 8.9.2009), JPG-Graphik: 220 KB

Abbildung 4: Salzgehalte in der Nordsee, aufgenommen mit einer CTD-Sonde in 5 m Tiefe (links) und in Bodennähe (rechts) während der FS PELAGIA Fahrt Nr. 311a (20.8. - 8.9.2009)

Abbildung 5: Salzgehalte (Vertikalprofile) in der Nordsee, aufgenommen mit dem Scanfish während der FS PELAGIA Fahrt Nr. 311a (20.8. - 8.9.2009), JPG-Graphik: 251 KB

Abbildung 5: Salzgehalte (Vertikalprofile) in der Nordsee, aufgenommen mit dem Scanfish während der FS PELAGIA Fahrt Nr. 311a (20.8. - 8.9.2009)

Abbildung 6: Sauerstoffgehalte in der Nordsee, aufgenommen mit einer CTD-Sonde in 5 m Tiefe (links) und in Bodennähe (rechts) während der FS PELAGIA Fahrt Nr. 311a (20.8. - 8.9.2009), JPG-Graphik: 208 KB

Abbildung 6: Sauerstoffgehalte in der Nordsee, aufgenommen mit einer CTD-Sonde in 5 m Tiefe (links) und in Bodennähe (rechts) während der FS PELAGIA Fahrt Nr. 311a (20.8. - 8.9.2009)

Abbildung 7: Monatliche Mittelwerte der Chlorophyll a-Konzentration (MERIS)  für März, April, Mai, Juni, November und Dezember 2009, JPG-Graphik: 295 KB

Abbildung 7: Monatliche Mittelwerte der Chlorophyll a-Konzentration (MERIS) für März, April, Mai, Juni, November und Dezember 2009

Abbildung 8: Chlorophyll a-Konzentrationen (Vertikalprofile) in der Nordsee, aufgenommen mit dem Scanfish während der FS PELAGIA Fahrt Nr. 311a (20.8. - 8.9.2009), JPG-Graphik: 237 KB

Abbildung 8: Chlorophyll a-Konzentrationen (Vertikalprofile) in der Nordsee, aufgenommen mit dem Scanfish während der FS PELAGIA Fahrt Nr. 311a (20.8. - 8.9.2009)

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 © 2017 Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie Aktualisiert am: 08.05.2013 14:47:38  
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