Meereswissenschaftliche Berichte No 116 2021 - Marine Science Reports No 116 2021
http://doi.io-warnemuende.de/10.12754/msr-2021-0116
doi:10.12754/msr-2021-0116
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Megacity’s fingerprint in Chinese marginal seas

Waniek, Joanna J.; Schulz-Bull, Detlef E.; Gaye, Birgit; Ebinghaus, Ralf; Kunz, Friederike; Pohlmann, Thomas; Emeis, Kay-Christian; Ahrens, Lutz; Apel,Christina; Appelt, Jana-Sophie; Arz, Helge W.; Bento, Célia P. M.; Chen, Kaixuan; Chen, Yunru; Cheng, Zi; Dähnke, Kirstin; Deich, Carina; Dellwig, Olaf; Fisch, Kathrin; Frazão, Helena C.; Fu, Chuancheng ; Gan, Huayang; Gao, Yonghui; Grunert, Patrick; Guo, Chao; Hand, Ines; He, Gaowen; Hechemer, Tamara; Hu, Mengxi; Joerss, Hanna; Kaiser, Jérôme; Kanwischer, Marion; Lahajnar, Niko; Li, Ji; Li, Lianzhen; Li, Pingyuan ; Li, Wenguo; Li, Yanan; Li, Yanfang; Li, Yuan; Liu, Lin; Liu, Ying; Lu, Jianfei; Luo, Yongming; Maier, Jan; Mayer, Bernhard; Menger, Frank; Naumann, Tanja; Ni, Yugen; Perkuhn, Carolin; Petersen, Jassin; Pietralla, Julian; Sanders, Tina; Saupe, Anna; Schmidt, Johanna; Schönke, Mischa; Schramm, Thekla-Regine; Sun, Linting; Sun, Xu; Tang, Dehao; Tang, Jianhui; Tian, Shichao; Tu, Chen; Wang, Fengping; Wang, Xinming; Wilschnack, Maike; Wittmann, Andreas; Xia, Zhen; Xiong, Kuanxu; Yang, Jie; Zhang, Ruifeng; Zhang, Xinning; Zhang, Zhaoru; Zhen, Xiaomei; Zhong, Yisen; Zhou, Lei; Zhou, Meng ; Zhou, Qian ; Zhu, Yiwu

Editors: Waniek, Joanna J.; Schulz-Bull, Detlef E.; Gaye, Birgit; Ebinghaus, Ralf; Kunz, Friederike; Pohlmann, Thomas; Emeis, Kay-Christian

Abstract. Das deutsch-chinesische Verbundvorhaben Megacity’s fingerprint in Chinese marginal seas: Investigation of pollutant fingerprints and dispersal (MEGAPOL) geht nach drei Jahren intensiver Zusammenarbeit (01.08.2017-31.07.2020; verlängert bis 31.12.2020) zu Ende. MEGAPOL hatte zwei regionale Schwerpunkte. Der eine konzentrierte sich auf den Mündungsbereich des Perlflusses im Südchinesischen Meer und der andere auf das Gelbe Meer mit dem Yangtse Fluss sowie auf die Bohai See mit dem Gelben Fluss. Die Verbundpartner auf deutscher Seite sind das Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde, das Institut für Geologie und das Institut für Meereskunde der Universität Hamburg, sowie das Institut für Küstenforschung des Helmholtz Zentrums Geesthacht. Auf chinesischer Seite sind die Verbundpartner der Guangzhou Marine Geological Survey, die School of Oceanography der Shanghai Jiao Tong Universität, das Second Institute of Oceanography SOA, Hangzhou, das National Marine Environmental Monitoring Centre, SOA, Dalian und das Yantai Institute of Coastal Zone Research, CAS, Yantai. Die Prozessstudien wurden von Deutschland durch das BMBF (03F0786A/B/C) im Rahmen der Wissenschaftlich- Technischen Zusammenarbeit (WTZ) mit China finanziert sowie von China durch die State Ocean Organisation (SOA). Der Verbund hatte zum Ziel, die Umweltveränderungen in den genannten Schelfregionen und den Randmeeren zu untersuchen und damit die Folgen der Entstehung von Megastädten für das marine Ökosystem abzuschätzen. Die Untersuchungsgebiete stellen ideale Modellsysteme dar, um Austauschprozesse zwischen Land und Ozean, Veränderungen der physikalischen Antriebe (Monsun, Zirkulation), anthropogene Stoffflüsse (u.a. Mikroplastik, Schadstoffe) und somit die Effekte von Ballungszentren auf die Wechselwirkung Land-Küste- Ozean sowie die Auswirkungen von klimatischen Änderungen in sensiblen marinen Ökosystemen besser zu verstehen. Die Probennahme im Südchinesischen Meer wurde auf drei mehrwöchigen Expeditionen mit chinesischen Forschungsschiffen (HAI YANG DI ZHI SHI HAO 2015, HAI YANG DI ZHI SHI HAO 2018) und dem deutschen Forschungsschiff SONNE (2019) durchgeführt. Die Beprobung in der Bohai See und im Gelben Meer fand im April und August 2018 mit dem chinesischen Forschungsschiff R/V DONG FANG HONG 2 statt. Flussproben wurden im Mai und Juli bis November im Gelben Fluss genommen sowie im November aus dem Daliao, Hai, Luan und Xiaoqing Fluss. Für beide regionalen Schwerpunkte lieferten die physikalischen, bio-geochemischen und ökosystemaren Modellierungen zusätzliche Erkenntnisse zum Einfluss von wechselnden Umweltparametern auf die marinen Stoffkreisläufe (N, P, C) und ermöglichten Aussagen zu der zeitlichen und räumlichen Variabilität der ozeanischen Prozesse. Der MEGAPOL Verbund wurde durch die Aktivitäten des BMBF Verbundes Südchinesisches Meer-Natürliches Laboratorium unter klimatischen und anthropogenen Stress (FKZ 03G0269A-B, SOCLIS) erweitert, in dessen Rahmen die Expedition mit dem deutschen Forschungsschiff SONNE (SO269) im August 2019 im Untersuchungsgebiet am nördlichen Schelfrand des Südchinesischen Meeres im Mündungsbereich des Perlflusses stattfand. Auf der Expedition wurde u.a. eine Verankerung für einen Zeitraum von 2 Jahren am nördlichen Kontinentalhang des Südchinesischen Meeres ausgesetzt, wodurch die wissenschaftlichen Fragestellungen und die Infrastruktur von MEGAPOL erweitert wurden. Diese Arbeiten wurden durch das TRAN Projekt (Zeitliche Muster anthropogener und natürlicher Partikel am Kontinentalhang des Südchinesischen Meeres, FKZ 01DO17038) auf der deutschen Seite finanziert. In diesem Bericht fassen wir die ersten Ergebnisse der Untersuchungen in Form erweiterter Kurzbeschreibungen deutscher und chinesischer KollegInnen zusammen, die in einer Online- Konferenz am 28. und 29. Oktober 2020 vorgestellt wurden.

Abstract. The bilateral Sino-German joint project Megacity's fingerprint in Chinese marginal seas: Investigation of pollutant fingerprints and dispersal (MEGAPOL) comes to an end after three years of intensive cooperation (01.08.2017-31.07.2020; extended until 31.12.2020). MEGAPOL had two regional focuses, one at the mouth of the Pearl River in the South China Sea and one on the Yellow Sea with the Yangtse River and on the Bohai Sea with the Yellow River. The Leibniz Institute for Baltic Sea Research Warnemünde, the Institute of Geology and the Institute of Oceanography of the University of Hamburg, the Institute for Coastal Research of the Helmholtz Centre Geesthacht from Germany and the Guangzhou Marine Geological Survey, the School of Oceanography of the Shanghai Jiao Tong University, the Second Institute of Oceanography SOA, Hangzhou, the National Marine Environmental Monitoring Centre, SOA, Dalian and the Yantai Institute of Coastal Zone Research, CAS, Yantai from China cooperated in this network. The process studies were financed on the German side by the BMBF (03F0786A/B/C) within the framework of the WTZ China Initiative, whereas the State Oceanic Administration (SOA) financed the studies on the Chinese side. The aim of the network was to investigate environmental changes in the aforementioned marginal seas and their shelf areas in order to understand the effects of anthropogenic and natural changes, as a consequence of the formation and development of megacities, on the marine ecosystem. The study areas represented an ideal model system to better understand land-ocean exchange processes, changes in physical drives (monsoon, circulation), anthropogenic matter fluxes (including microplastics, pollutants), the effects of urban agglomerations on the land-coast-ocean interaction, and the effects of climatic changes in a very sensitive marine ecosystem. Sampling was carried out on three expeditions lasting several weeks on Chinese research vessels (HAI YANG DI ZHI SHI HAO 2015, HAI YANG DI ZHI SHI HAO 2018) and the German research vessel SONNE (2019) in the South China Sea. Sampling in the Bohai and Yellow Sea was carried out in April and August 2018 by the research vessel R/V DONG FANG HONG 2. River samples were taken in May, July to November from the Yellow River, and in November from Daliao River, Hai River, Luan River and Xiaoqing River. For both regional foci, physical, bio-geochemical and ecosystem modelling provided additional insights into the influence of varying environmental parameters on changes in biogeochemical cycles of elements (N, P, C) and allowed the assessment of the temporal and spatial variability of oceanic processes. The MEGAPOL consortium was expanded by the activities of the BMBF project South China Sea Natural Laboratory under Climatic and Anthropogenic Stress (FKZ 03G0269A-B, SOCLIS). The central activity in SOCLIS was the expedition with the German research vessel SONNE (SO269) in August 2019 in the working area at the northern shelf edge of the South China Sea in the research area of the Pearl River. During the expedition, among other things, a mooring was deployed for a period of 2 years on the northern continental slope of the South China Sea, thus expanding the scientific questions and infrastructure of MEGAPOL. This work was financed by the TRAN project (Temporal Patterns of Anthropogenic and Natural Particles on the Continental Slope of the South China Sea, FKZ 01DO17038) on the German side. In this report we summarize the first results of the investigations in the form of extended short descriptions presented by German and Chinese colleagues, which were presented in an online conference on 28 and 29 October 2020.

Citation

Joanna J. Waniek, Detlef E. Schulz-Bull, Birgit Gaye, Ralf Ebinghaus, Friederike Kunz, Thomas Pohlmann, Kay-Christian Emeis (eds): Megacity’s fingerprint in Chinese marginal seas. Meereswiss. Ber., Warnemünde, 116 (2021), doi:10.12754/msr-2021-0116

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