Meereswissenschaftliche Berichte No 53 2002 - Marine Science Reports No 53 2002
http://doi.io-warnemuende.de/10.12754/msr-2002-0053
doi:10.12754/msr-2002-0053
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Horizontaler und vertikaler Stoffaustausch in der Ostsee

Badewien, Thomas H.

Abstract. The vertical exchange of oxygen between the atmosphere and the surface water of the Baltic Sea as well as the horizontal transport of oxygen into the Baltic Sea are presented in this study. A time series of oxygen measurements was obtained from April 27, 1999 to February 22, 2000 serving as a starting point for further investigations. The high quality of the data was ensured by a newly developed validation method. The vertical gas exchange was studied by using a Kraus-Turner mixed layer model with six different parametrizations to calculate the oxygen concentration in the surface water. The modelled oxygen concentrations compared well to the measurements. However, best agreement was achieved by using the parametrization from WANNINKHOF (1992.) The transfer velocity was also calculated directly from oxygen measurements. These calculations revealed that the commonly used parametrization do not consider all factors influencing the transfer velocity. For the first time, the transport of oxygen via the Darss Sill into the Baltic Sea was estimated. This was performed by means of the oxygen and current measurements. The oxygen transport was estimated for three inflow situations. In total, 21.4 * 10^14 ml (0.95 * 10^11 mol) oxygen was transported via the Darss Sill between December 15, 1999 and February 22, 2000. To illustrate the order of the magnitude of the oxygen transport a rough calculation was performed. If the entire inflowing water reaches the anoxic part of the Gotland Basin, the mixed water will be saturated by 22%.

Abstract. In der vorliegenden Arbeit wird sowohl der vertikale Austausch von Sauerstoff zwischen der Atmosphäre und der Ostsee auch der horizontale Sauerstofftransport in die Ostsee betrachtet. Die Grundlage hierfür bilden die Sauerstoffmessungen an der Station Darßer Schwelle, die in dem Zeitruam von fast einem Jahr (27. April 1999 bis 22. Februar 2000) gewonnen wurden. Mit Hilfe eines im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Validationsverfahrens konnten zum ersten Mal hochwertige Sauerstoffzeitreihen erhoben werden. Zur Bestimmung des vertikalen Austausches wurden die Sauerkonzentrationen an der Meeresoberfläche mit Hilfe eines Kraus-Turner Deckschichtmodells berechnet und mit den gemessenen Konzentrationen verglichen. Die für den Gasaustausch wichtigen Transfergeschwindigkeiten wurden auf sechs verschiedene Arten parametrisiert. Alle Modellierungsansätze haben die gemessene Konzentrationsabnahme gut wiedergegeben, wobei die Parametrisierung nach WANNINKHOF (1992) zur besten Übereinstimmung führt. Außerdem wurden aus den gemessenen Sauerstoffkonzentrationen die Transfergeschwindigkeiten des Gasaustausches direkt berechnet. Bei einem Vergleich der Parametrisierungen der Transfergeschwindigkeiten mit den Messungen wird deutlich, dass zwar die entscheidenden Größen enthalten sind, aber zur Verbesserung der Parametrisierungen noch weitere Abhängigkeiten berücksichtigt werden müssen. Aus den im Winter 1999/2000 gemessenen Sauerstoffkonzentrationen und den Strömungsgeschwindigkeiten gelang es zum ersten Mal, den Sauerstofftransport über die Darßer Schwelle abzuschätzen. Der Sauerstofftransport wurde für drei Einstromphasen bestimmt. Im Winter 1999/2000 (15. Dezember 1999 bis 22. Februar 2000) sind insgesamt 21.4 * 10^14 ml, dies entspricht 0.95 * 10^11 mol, Sauerstoff über die Darßer Schwelle in ONO-Richtung in die Ostsee transportiert worden. Zur Veranschaulichung der Größenordnung des Sauerstofftransportes ist abgeschätzt worden, welche theoretische Auswirkung dieser Transport auf die anoxischen Becken der Ostsee haben könnte. Würde das gesamte Wasser im östlichen Gotlandbecken ankommen, hätte das dortige Wasser einen Sättigungsgrad von 22%.

Citation

Thomas H. Badewien: Horizontaler und vertikaler Stoffaustausch in der Ostsee. Meereswiss. Ber., Warnemünde, 53 (2002), doi:10.12754/msr-2002-0053

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