Investigation of nutrient transports from the North Sea into the Baltic Sea ecosystem and estimation of their area of influence
Final Report Abstract
Ziel meines Forschungsaufenthaltes war die Untersuchung der Nährstofftransporte zwischen Nord- und Ostsee mit Hilfe eines numerischen Ökosystemmodells, das Nordund Ostsee umfasst. Meine Arbeitsaufgabe bestand im Formalisieren dieses existierenden Ökosystemmodells, dem Anwenden einer Nutrient-Tagging Technik darauf, der Durchführung von Modellsimulationen und der Auswertung dieser. Diese Aufgaben habe ich erfolgreich abgeschlossen. Grund für die Verzögerung waren einerseits die weit umfangreichere Arbeit bei der Erstellung von Code Templates für das Modell HBM im Vergleich zu anderen Strömungsmodellen, die für mich vor Kenntnis des Modells HBM nicht absehbar war. Zum anderen gab es Schwierigkeiten bei der MPI-parallelisierten Version des Modells, so dass meine Modellrechnungen nicht auf Hochleistungsrechnern, sondern im langsameren openMP-Modus durchgeführt werden mussten. Daher verlängerte sich die Laufzeit über meinen Aufenthalt in Dänemark hinaus, so dass die Auswertung der Daten erst kürzlich erfolgen konnte. Das wesentliche Ergebnis meiner Modellsimulationen ist, dass der Stickstoffaustasch zwischen Nord- und Ostsee mit der bisher stets verwendeten Annahme eines geschichteten Austauschs (Einstrom in tiefem, salzhaltigen Wasser, Ausstrom im weniger salzigen Oberflächenwasser) um etwa 30% unterschätzt wurde. Die Kopplung zwischen Nord- und Ostsee ist in Bezug auf Stickstoff also stärker als bislang vermutet. Außerdem konnte das Ausbreitungsgebiet des aus der Nordsee stammenden Stickstoffs ermittelt werden. Dieser Stickstoff hat bis in die Mecklenburger Bucht hinein einen Anteil von mehr als 10%, im Bornholmbecken noch 4% und in der Gotlandsee einen Anteil von etwa 1%. Bis in die Gotlandsee gelangte der Nordsee-Stickstoff im Modell erst nach einem Einstromereignis im Jahr 2003, das reproduziert wurde. Insgesamt zeigen die Modellsimulationen, dass aus der Nordsee eingetragener Stickstoff eine wesentliche Nährstoffquelle zumindest für die westliche Ostsee darstellt. Die Kopplung zwischen Nord- und Ostsee im Hinblick auf Eutrophierung, die nach unseren Ergebnissen stärker ist als bisher vermutet, sollte daher auch bei Maßnahmen zur Verbesserung der ökolögischen Zustands Berücksichtigung finden.
