Meereswissenschaftliche Berichte No 46 2001 - Marine Science Reports No 46 2001
http://doi.io-warnemuende.de/10.12754/msr-2001-0046
doi:10.12754/msr-2001-0046
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Biologische Zustandseinschätzung der Ostsee im Jahre 2000

Wasmund, Norbert; Pollehne, Falk; Postel, Lutz; Siegel, Herbert; Zettler, Michael L.

Abstract. The Meteor cruise 48/3 was focussed on a large scale view of the Southeast Atlantic ecosystem. The cruise was a joint survey of scientists from Germany, Namibia and Angola. The measurements covered the AngolaDome area and the Angola-Benguela Front. On a grid of hydrographic stations CTD measurements have been carried out combined with direct current measurements and chemical, phytoplankton and zooplankton investigations. These data are supplemeted by underway measurements with Thermosalinograph, Automatic Phosphate Analyser, vessel mounted ADCP and ship's weather station. The hydrographic conditions in the investigation area coincides with the climatology. The wind field was characterised by weak southerly winds in the north and well developed south-easterly trade in the south. Both were separated by a pronounced front near 16°S. In accordance with the known seasonal cycle the Angola Dome was not observed. The Angola-Benguela Frontal Zone (ABFZ) was met at 16°S. The meridional gradients in the ABFZ were generally week. North of the ABFZ the upper layer was covered with tropical surface water. At the Angolan coast some local upwelling cells were detected. South of the front the south-easterly winds drive a moderate upwelling at the Namibian coast. The negative wind stress curl caused a weak upwelling signal at this wind front, whose position coincides with the ABFZ. The Angola Current (AC) was detected at the Angolan coast down to 120 m. A poleward continuation of the AC throught the ABFZ was not found in the direct current measurements. However, the surface drifter released in the AC crossed the ABFZ and turned westward well south of the front. This points to an intermitting continuation of the AC into the northern Benguela. The distribution of watermasses supports the suggestion of a southward net transport below the thermocline. The general distribution of oxygen and nutrients is closely related to the production and degradation of organic material and the transport processes. The upwelling area south of the ABFZ was characterized by high phosphate and nitrate concentrations in the surface layer, which are decreasing westwards. The silicate concentrations were unusual low. North of 16°S the surface nutrient concentrations are generally low, except in the local upwelling patches at the Angolan coast. Below the euphotic zone high nutrient concentrations were detected. The production in the open sea areas was limited most probably by nitrate. In the whole investigation area a minimum of oxygen content was found at about 300 m depth. The oxygen depleted water mass reaches from the thermocline down to 400 m depth and continues southward through the ABF. The off shore extension of this water mass is beyond 8°W north of 19°S and becomes a 200km wide stripe along the coast south of 19°S. However, no anoxic conditions have been met in the water column during the cruise. Investigations in the surfaee Cd-concentrations in the Angola-Benguela frontal system showed, that elevated Cd-levels in the coastal region may have two sourees. North of the frontal system higher Cd- concentrations are attributed to the southward transport of Kongo riverwater by the AC. South of the frontal system increasing Cd-concentrations can be explained by coastal upwelling of the Benguela Current. The phytoplankton distribution coincides with the surfaee nutrient distribution. Low concentrations were found north of the ABFZ. South of 16°S the phytoplankton concentrations increase rapidly but with a high patchiness. The distribution of zooplankton in five size categories was estimated at selected stations. Taxonomie analysis were carried out to investigate biodiversity patterns in relation to the water masses. The ash free drymass was estimated and compared with the echo intensity of the acoustic current meter. The results show three sub-regions in the area of investigation. The northern most is influenced by the Congo river plume and has the highest zooplankton concentrations. It is followed by a region poor in a zooplankton which extends southward to the ABFZ. South of the ABFZ the zooplankton concentrations increase due to the upwelling of nutrient rich water.

Abstract. Die Meteor Expedition M48/3, an der deutsche, namibische und angolanische Wissenschaftler teilnahmen, diente der großräumigen Untersuchung des Ökosystems im östlichen Südatlantik. Die Messungen umfassten das Gebiet des Angoladoms und der Angola-Benguela Frontal Zone (ABFZ). Auf einem Netz hydrographischer Stationen wurden CTD-Profile, Strömungsmessungen und Nährstoffanalysen sowie Phyto- und Zooplanktonuntersuchungen durchgeführt. Diese Daten wurden mit kontinuierlichen Messungen eines Thermosalinographen, eines Phosphat-Autoanalysers und der Schiffswetterstation ergänzt. Die hydrographischen Bedingungen im Untersuchungsgebiet entsprachen den klimatologischen Daten. Das Windfeld teilte sich in ein Gebiet mit schwachen südlichen Winden im Norden und in einen starken Südost-Passat Bereich im Süden, die durch eine Windfront bei 16°S getrennt sind. Entsprechend seines jahreszeilichen Zyklus konnte der Angoladom nicht nachgewiesen werden. Die Angola-Benguela Front Zone lag bei 16°S. Die meridionalen Gradienten in der ABFZ waren generell schwach. Nördlich der ABFZ wurde die Deckschicht von tropischen Overflächenwasser dominiert. Lokale Auftriebszellen wurden an der angolanischen Küste nachgewiesen. Südlich der Front generierten die südöstlichen Winde moderaten Auftrieb an der namibischen Küste. An der Windfront, die mit der ABFZ zusammenfiel, verursachte der negative Wind Stress Curl ein schwaches Auftriebssignal. Der Angolastrom (AC) wurde an der angolanischen Küste bis in 120m Tiefe gefunden. Eine Fortsetzung des AC durch die ABFZ nach Süden konnte mit den direkten Strömungsmessungen nicht gezeigt werden. Ein im AC ausgesetzter Oberflächendrifter konnte die Front jedoch durchqueren und driftete erst weit südlich der Front nach Westen. Das deutet auf eine zumindest zeitweise Fortsetzung des AC durch die ABFZ nach Süden. Die Verteilung der Wassermassen unterstützt die Annahme eines mittleren polwärtigen Transportes unterhalb der Thermokline. Die Verteilung von Sauerstoff und Nährstoffen ist eng verknüpft mit der Produktion und dem Abbau organischen Materials und den physikalischen Transportprozessen. Im Auftriebsgebiet südlich der ABFZ wurden im Oberflächenwasser hohe Konzentrationen von Phosphat und Nitrat gefunden, die nach Westen abnehmen. Die Silikatkonzentrationen waren ungewöhnlich niedrig. Die Nährstoffkonzentrationen im Oberflächenwasser sind nördlich von 16°S generell niedrig, mit Ausnahme der lokalen Auftriebsgebiete an der angolanischen Küste. Unterhalb der euphoten Schicht wurden hohe Nährstoffkonzentrationen nachgewiesen. Die Produktion in den küstenfernen Gebieten war meist Nitrat-limitiert. Im gesamten Untersuchungsgebiet trat bei etwa 300 m Tiefe ein Sauerstoffminimum auf. Das sauerstoffarme Wasser ertreckte sich von der Thermokline bis in 400 m Tiefe und setzte sich südwärts durch die ABFZ fort. Die seewärtige Ausdehnung dieser Wassermasse reicht nördlich von 19°S bis zur westlichen Grenze des Untersuchunggebietes bei 8°E. Südlich von 19°S verengt sie sich auf einen etwa 200 km breiten Streifen an der Küste. Anoxische Verhältnisse in der Wassersäule wurden während der Expedition nicht gefunden. Die Untersuchungen zu den Cadmium(Cd)-Konzentrationen in Angola-Benguela Front System zeigen, dass die erhöhten Cd-Konzentrationen an der Küste zwei Quellen haben. Nördlich der ABFZ werden die hohen Cd-Konzentrationen durch das im AC südwärts transportierte Kongo-Flusswasser verursacht. Südlich der ABFZ können die erhöhten Cd-Konzentrationen mit dem Auftrieb an der Küste erklärt werden. Die Phytoplanktonverteilung korreliert mit der Nährstoffverteilung an der Oberfläche. Geringe Konzentrationen wurden nördlich der ABFZ gefunden. Südlich der Front steigen die Phytoplanktonkonzentrationen stark an und weisen eine hohe räumliche Varianz auf. Die Verteilung des Zooplanktons wurde in fünf Größenklassen an ausgewählten Stationen bestimmt. Zur Einschätzung der Biodiversität in Abhängigkeit von der Wassermassenverteilung wurden taxonomische Untersuchungen der Arten durchgeführt. Die aschefreie Trockenmasse wurde bestimmt und mit der Echointensität eines akustischen Stömungsmessers verglichen. Zoogeographisch teilt sich das Untersuchungsgebiet in drei Bereiche. Der nördlichste Teil, der vom Kongo-Flusswasser beeinflusst wird, zeigt die höhsten Zooplanktonkonzentrationen. Südlich davon erstreckt sich bis zur ABFZ ein zooplanktonarmes Gebiet. Südlich der ABFZ steigen die Zooplanktonkonzentrationen, bedingt durch den Auftrieb nährstoffreichen Wassers, wieder an.

Citation

Norbert Wasmund, Falk Pollehne, Lutz Postel, Herbert Siegel und Michael L. Zettler: Biologische Zustandseinschätzung der Ostsee im Jahre 2000. Meereswiss. Ber., Warnemünde, 46 (2001), doi:10.12754/msr-2001-0046

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