Herkunft von Schelfwasser und Pazifischem Wasser in der arktischen Salzgehaltsschichtung abgeleitet von stabilen Sauerstoffisotopen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Ziel des Projekts war eine quantitative Bestandsaufnahme der Verteilung und Zirkulation von Süßwasser in der Halokline des Arktischen Ozeans. Es wurde eine Verbindung gefunden zwischen der Freisetzung von Süßwasser von den sibirischen Schelfgebieten und der gespeicherten Menge an Süßwasser in den zentralen Arktischen Ozeanbecken: Die Süßwasseranomalie des Beaufort Wirbels (Kanadisches Becken in der zentralen Arktis) und das Inventar des Flusswassers in der Laptevsee (sibirische Schelfregion) korrelieren mit einer Verzögerung von etwa 2 Jahren. Eine Verzögerung von 2 Jahren ist eine angemessene Zeit, um den Transport von Schelfwässern von der Laptevsee zum Beaufort Wirbel zu ermöglichen. Zusätzlich wurde gefunden, dass das atmosphärische Luftdrucksystem die jährlichen Schwankungen im Bestand der durch Meereisbildung mit Sole angereicherten Wässern in der Laptevsee kontrolliert. Dieses Projekt führte zu zahlreichen Publikationen, in denen unsere δ18O-basierte Analyse von Wassermassen zur Interpretation biogeochemisch aktiver Tracer eingesetzt wurde. Nichtsdestotrotz wurde das ursprüngliche Ziel eine umfassende Studie zu erstellen, die ein besseres Verständnis des pazifischen Wasserbeitrags in der Halokline der Transpolaren Drift des Arktischen Ozeans (TPD) liefert, nicht erreicht. Ein Faktor ist das sich wandelnde Arktis-System selbst, und so hat die aktuelle Diskussion unter den Polarforschern den Begriff einer "neuen Arktis" geschaffen. Im Lichte der "neuen Arktis" wird angenommen, dass das Arktische System bereits in eine andere Betriebsweise übergegangen ist. Es gibt viele offensichtliche Veränderungen in der arktischen Umwelt, und diese Prozesse beinhalten eindeutig den Schmelz- und Gefrierzyklus, der die obere Wassersäule und das Meereis beeinflusst. Ein Ergebnis dieses Projekts ist daher die Erkenntnis, dass wir für das Verständnis der "neuen Arktis" saisonale und weitere prozessorientierte Untersuchungen benötigen, da wir derzeit z. B. nicht wissen, in welchem Umfang die in der TPD beobachtete Frischwasserverteilung von den Schelfgebieten advektiert ist oder innerhalb der Becken verändert wird. Wir wissen auch nicht, wie die Veränderungen im Meereis den Kreislauf und Transport von Spurengasen und biogeochemischen Komponenten beeinflussen. Mögliche Transportmechanismen und Variationen dieser Komponenten konnten bereits ermittelt werden: Ein Vergleich mit Daten des Methankreislaufs mit unser δ18O-basierten Wassermassenanalyse und einer gleichzeitigen Analyse von Meereiskernen zeigte, dass Meereis und Oberflächenwasser der TPD der zentrale Transportmechanismus für Methan ist. Während das spezifische Bildungsgebiet des Meereises eine entscheidende Rolle für die Methankonzentrationen im Meereis spielt, scheinen auch weitere meereisbezogene Prozesse, die während der Drift auftreten, für die Verteilung und Konzentration von Methan in Oberflächengewässern des zentralen Arktischen Ozeans verantwortlich zu sein. Insgesamt zeigen diese Ergebnisse, dass wir für das Verständnis der arktischen Halokline und der damit in Verbindung stehenden Spurengase und Stoffflüsse dringend eine umfassende und prozessorientierte Untersuchung der Dynamik zwischen dem Meereises und dem oberen Ozean benötigen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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2015. A baseline for the vertical distribution of the stable carbon isotopes of dissolved inorganic carbon (δ13CDIC) in the Arctic Ocean. arktos 1
Bauch, D., Polyak, L., Ortiz, J.D.
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2016. First 236U data from the Arctic Ocean and use of 236U/238U and 129I/236U as a new dual tracer. Earth and Planetary Science Letters 440, 127–134
Casacuberta, N., Masqué, P., Henderson, G., Rutgers van-der-Loeff, M., Bauch, D., Vockenhuber, C., Daraoui, A., Walther, C., Synal, H.-A., Christl, M.
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2016. Shelf basin exchange along the Siberian continental margin: Modification of Atlantic Water and Lower Halocline Water. Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers 115, 188–198
Bauch, D., Cherniavskaia, E., Timokhov, L.
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2016. The impact of climatic and atmospheric teleconnections on the brine inventory over the Laptev Sea shelf between 2007 and 2011. Geochemistry, Geophysics, Geosystems 17, 56–64
Thibodeau, B., Bauch, D.
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2017. Nitrogen dynamic in Eurasian coastal Arctic ecosystem: Insight from nitrogen isotope. Geophysical Research Letters 31
Thibodeau, B., Bauch, D., Voss, M.
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2017. Ocean circulation and freshwater pathways in the Arctic Mediterranean based on a combined Nd isotope, REE and oxygen isotope section across Fram Strait. Geochimica et Cosmochimica Acta 202, 285–309
Laukert, G., Frank, M., Bauch, D., Hathorne, E.C., Rabe, B., von Appen, W.-J., Wegner, C., Zieringer, M., Kassens, H.
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2018. Radium Isotopes Across the Arctic Ocean Show Time Scales of Water Mass Ventilation and Increasing Shelf Inputs. Journal of Geophysical Research: Oceans
Rutgers van der Loeff, M., Kipp, L., Charette Matthew A., Moore, W. S., Black, E., Stimac, I., Charkin A., Bauch D., Valk O., Karcher M., Krumpen T., Casacuberta N., Smethie W., Rember R.
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2018. The Transpolar Drift conveys methane from the Siberian Shelf to the central Arctic Ocean. Scientific Reports 8, 4515
Damm, E., Bauch, D., Krumpen, T., Rabe, B., Korhonen, M., Vinogradova, E., Uhlig, C.
