https://doi.io-warnemuende.de/10.12754/msr-2002-0050
doi:10.12754/msr-2002-0050
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The general circulation and water masses characteristics in the Gulf of Aqaba and northern Red Sea
Abstract. Meteor cruise 44/2 scanned the Gulf of Aqaba and northern Red Sea during spring 1999.. 72 salinity and temperature profiles were measured at 12 stations; 6 in the northern Red Sea, and other 6 stations in the Gulf of Aqaba. The shipboard NB ADCP 150 kHz recorded continously current profiles down to 350 m en route. Time series of sea level and meteorological parameters, which recorded in the northern gulf, were used. More than four years (May 1997 - August 2001) of temperature and salinity profiles were taken biweekly at station S2 in the northern tip of the gulf. Multi-surveys by the ADCP 150 kHz were carried out along an offshore track parallel to the gulf axis, and other zigzag surveys were in ther northernmost gulf. Time series of current measurements near the northeastern shore of the gulf by Workhorses 300 kHz were used. The wind during summer nights in the northern Gulf of Aqaba is calmer than during the day, resulting in the diurnal peak (24.04 ± 0.85 hr), and relatively calm conditions prevail during the rest of the year. The sea level anomalies depict a yearly cycle at the northern tip of the Gulf of Aqaba. The minimum and maximum of the anomalies were observed in the summer and winter-spring season, respectively. The spectral analysis revealed the semidiurnal (12.39 ± 0.22 hr) and diurnal (23.72.05 ± 0.82 hr) barotrophic tides. Shorter periods (1.05 and 8.03) were detected, which are related to the seiches that are generated in the Gulf of Aqaba and the Red Sea, respectively. The theoretical values of the fundamental period (1.13 and 8.38 hr), using Merian's formula, with agreement with observed periods, respectively. The deep-water formation of the nothern Red Sea is contributed by the Gulf of Aqaba. The deep-water in the gulf (<450 m) seems to be rather passive and plays no specific role in the water mass formation of the northern Red Sea. The circulation in the upper 200 m in the northern Red Sea characterizes of finding a well developed cyclonic gyre with a diameter of about 50-60 km and maximum velocity of about cms^-1, which it may contributes to the preconditioning for the intermediat water formation of the northern Red Sea. The winter regime of water exchange between the Gulf of Aqaba and the Red Sea was obvious during spring. Inflow (NNW) into the Gulf of Aqaba occured in the upper 70 m over the sill, while outflow (SSW) into the Red Sea was below 70 m. The strength of the outflow to the Red Sea generally increased linearly with depth and reached up to about 100 cms^-1 at 200 m depth. The current in the southern gulf at station VI was vertically separated into an easterly flow with clockwise rotation (12.3 hr period) in the upper 100 m, and a north westerly current carried by an internal tidal wave with the same period in the 120-280 m of the water column. Chains of cyclonic-anti-cyclonic eddy pairs are the dominant signal along the gulf axis. The total diameter for each pair is twice the baroclinic Rossby radium (R ~ 10 km). A single anti-cyclonic eddy was observed in the upper 300 m in the northern tip of the Gulf of Aqaba with a diameter ranged between 5-8 km. The temperature variations in the northern tip of the Gulf of Aqaba -during more than four years- appear pure seasonal signal. The temporal variation of the salinity and temperature ranged between 40.20-40.75 and 20.84-28.04 °C, respectively, in the upper 400 m. The real effects on the thermodynamics process on the seawater of the Gulf of Aqaba are dominated by the temperature variations, while the salinity plays a minor role. The seasonal differences in the current were detected near the northeastern shore of the gulf. A semidiurnal (12.19 ± 0.58 hr) signal was obvious during summer and winter, while no signals appeared during spring. The coastal current mainly is parallel to the wind direction (SSE-SSW) during summer, while it fluctuates (SE-SW <- -> NW) rest of the year, mostly with regular frequency. The coherence between the filtered north component of the wind and the current at 20 m depth appeared well compatibility with respect to the time in spring-summer seasons, but with a delay of north current relative to north wind components. The transition period of the direction was nearly 3.5 days. The key factors of the substantial temporal variability of the current in the northern tip of the gulf are: (1) the winds, (2) thermohaline inflow, (3) the variation of the phase of the tidal signals, (4) the diurnal and semidiurnal currents, and (5) the topographical feature.
Abstract. Die F/S Meteor Forschungsreise M44/2 erstreckte sich im Frühjahr 1999 vom nördlichen Rand des Golf von Aqaba über die Straße von Tiran bis in das nördliche rote Meere. Auf 12 hydrographischen Stationen, von denen 6 im Golf von Aqaba und 6 im nördlichen roten Meer lagen, wurden insgesamt 72 Vertikalprofile von Temperatur und Salzgehalt mit einer CTD aufgenommen. Kontinuierliche Stromprofile wurden während der Fahrt und auf den Stationen mit einem schiffsgebundenen 160 kHz NB ADCP bis zu einer Tiefe von 350 m gemessen. Die im nördlichen Golf von Aqaba registrierten Zeitreihen des Wasserstandes und meteoroligischer Parameter standen für die Untersuchungen zur Verfügung. Auf der Station S2, im nördlichen Teil des Golfs, wurden von Mai 1997 bis August 2001 alle zwei Wochen Vertikalprofile der Temperatur und des Salzgehalts bis zu einer Tiefe von 400 m genommen. Zeitreihen der Strömung wurden mit verankerten Workhorse ADCP an zwei küstennahmen Stationen im nördlichen Teil des Golfs registriert. Der Wind weht im nördlichen Golf von Aqaba überwiegend schwach aus Nordwest bis Nordost. Er ist während des Sommerhalbjahres durch einen Tagesgang überlagert, der nachts den Wind abschwächt und ihn während des Tages verstärkt. Der Wasserstand im nördlichen Golf von Aqaba weist einen ausgeprägten Jahresgang mit einem Minimum im Sommer und einem Maximum während des Winters auf. Weiterhin weist der Wasserstand Schwankungen mit der diurnalen (23.72 ± 0.82 h), semidiurnalen (12.39 ± 0.22 h) Gezeitenperiode und der 1. barotrophen Eigenschwingung des Golfs von Aqaba mit einer Periode von 1.13 h auf. Darüber hinaus oszilliert der Wasserstand des Golfs mit einer Periode von 8.38 h, die aller Wahrscheinlichkeit nach durch die 1. barotrophe Eigenschwingung des Roten Meeres angeregt wird. Die Wassertemperatur in den oberen 400 m des nördlichen Golf von Aqaba variierte zwischen 20.84 und 28.04 °C und weist neben einem ausgeprägten Jahresgang auch zwischenjährliche Variationen auf. Der Salzgehalt variierte zwischen 40.20 und 40.75 und hat somit einen weit geringeren Einfluß auf die Dichtevariationen als die Temperatur. Die Tiefenwasserbildung des Golfs von Aqaba erfolgt im nördlichen Teil des Golfs zwischen Februar und April. Es lagert sich unterhalb der Schwellentiefe der Straße von Tiran ein und hat somit keinen Einfluß auf die Tiefenwasserbildung des Roten Meeres. Das Oberflächenwasser des nördlichen und das Zwischenwasser des mittleren und südlichen Teils des Golfs von Aqaba fließen durch die Straße von Tiran in das nördliche Rote Meer ab und tragen dort zur Bildung des Tiefenwassers bei. In der Straße von Tiran wurde Einstrom von Wasser aus dem Roten Meer in den oberen 70 m beobachtet. Unterhalb von 70 m Tiefe strömte Wasser aus dem Golf in das Rote Meer. Die Strömungsgeschwindigkeit nahm in der Tiefenschicht linear mit der Tiefe zu und erreichte Strömungsgeschwindigkeiten von 100 cms^-1 in 200 m Tiefe. Das dynamische Regime im nördlichen Roten Meer war durch einen zyklonischen Wirbel mit einem Durchmesser 50-60 km gekennzeichnet. Die maximale Strömungsgeschwindigkeit am Rande des Wirbels erreichte 40 cms^-1. Die mit dem Wirbel verbundene Aufwölbung der Dichteschichtung kann die Bildung von Zwischenwasser im nördlichen Roten Meer unterstützen. Im südlichen Golf von Aqaba wurde auf der Station VI im Bereich der Tiran-Front eine barokline Zirkulation beobachtet, die in der Deckschicht nach Osten und zwischen 120-280 m Tiefe nach Nordwest setzte. Diese Zirkulation war von einer baroklinen halbtägigen Gezeitenschwingung überlagert. Das Verschwinden der halbtägigen Gezeitenperiode in den Strömungsfluktuationen im nördlichen Golf während der Konvektionsphase im Frühjahr, deutet darauf hin, dass die baroklinen Gezeiten in der Straße von Tiran angeregt und von dort in den nördlichen Teil des Golfs propagieren soweit es die Schichtung in der Deckschicht ermöglicht. Das dominante Signal in den Strömungsmessungen entlang der Achse des Golfs von Aqaba war eine Kette von subinertialen zyklonisch-antizyklonischer Wirbelpaare mit einem Durchmesser vom doppelten Rossbyradius (R ~ 10 km). Ein einzelner antizyklonischer WIrbel mit einem Durchmesser von 5-8 km wurde an der nördlichen SPitze des Golfs in den oberen 300 m beobachtet. Die küstennahe Strömung im nordöstlichen Teil des Golfs beträgt im Mittel 6.4 cms^-1. Die Schwankungen im Periodenbereich kleiner 2 Tage betragen dagegen 3.1 cms^-1. Während der Sommersaison ist die Strömung weitgehend parallel zur Topographie ausgerichtet und folgt den Windschwankungen mit einer Verzögerung von annähernd drei Tagen. Die wesentlichen Faktoren, die die beträchtliche zeitliche Variabilität der Strömung im nördlichen Golf von Aqaba bestimmen sind: (1) der Wind, (2) die thermohaline Zirkulation, (3) die Gezeiten und (4) die Topographie.
Citation
Riyad Manasreh: The general circulation and water masses characteristics in the Gulf of Aqaba and northern Red Sea. Meereswiss. Ber., Warnemünde, 50 (2002), doi:10.12754/msr-2002-0050