Raum-zeitliche Skalen der topographisch geführten Randströmungen im Tiefenwasser des östlichen Gotlandbeckens
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Zwischenjährlich auftretende Einströme salzhaltigen Tiefenwassers erzeugen in den tiefen Becken der Ostsee interne Randströmungen. Beckenweite Wasserstandsänderungen infolge veränderlicher Winde, Ein- Ausstromereignisse durch Belte und Sund und Flusswassereinträge bedingen raum-zeitliche Stromfeldschwankungen mit Perioden von einigen Tagen bis mehreren Wochen. Die Bedeutung dieser mehrtägigen Variabilität der Tiefenströmung für die Vermischung (Alterung) thermohaliner Eigenschaften des Tiefenwassers blieb bislang ungeklärt. Dieses Vorhaben ermöglichte den Vergleich zwischen mehrjährigen Registrierungen verankerter Strömungsmesser aus Tiefen unterhalb der beständigen Dichtesprungschicht, Pegel- und Windaufzeichnungen von Küstenstationen, wirbelauflösenden hydrographischen Feldbeobachtungen und Massen-Stromfeldsimulationen mit den Simulationsergebnissen eines numerischen Zirkulationsmodells. Die am IOW bestehende Modellversion (MOM-4) ist in der Lage beobachtete Periodizitäten der Tiefen Strömung, die sich beispielsweise vom Ostausgang der Stolper Rinne in das tiefe östliche Gotland Becken ausbreiten, hinreichend aufzulösen. Dadurch wird erstmalig eine Zuordnung relevanter Quasi-Perioden der Tiefenströmung zu den entsprechenden räumlichen Mustern möglich, speziell im tiefen Gotland Becken. Außerdem legen die Ergebnisse die Schaffung eines einfachen, operativ einsetzbaren Regressionsmodells nahe. Erforderliche Eingangsgrößen werden durch tägliche Beobachtungen des Windes über der zentralen Ostsee und Pegelstände entlang der Ostseeeingänge und ihrer Ostküste bereitgestellt. Als Ausgangsgröße resultiert eine Schätzung der Geschwindigkeit der Tiefenströmung am Ostausgang der Stolper Rinne und die der Intensität der zyklonalen Tiefenzirkulation im Gotland Becken. Für die Beratung möglicher Problemsituationen, die nach dem Bau der Erdgasleitung durch die zentrale Ostsee durch kontaminierte Tiefenwasserausbre itung auftreten können, weisen die Ergebnisse so einen gewissen praktischen Aspekt auf. Für das tiefe Gotland Becken konnten erstmalig brauchbare Abschätzungen zu den Zeitskalen der ,Alterung' thermohaliner Eigenschaften des Tiefenwassers nach so genannten kalten oder warmen Tiefenwassereinschüben vorgenommen werden. Diese Ergebnisse werden künftig bei der jährlichen Zustandseinschätzung des pelagisch-benthischen Ökosystems der zentralen Ostsee Berücksichtigung finden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- 2005: An algorithm to detect isolated anomalies in three-dimensional stratified data fields with an application to density fields from four deep basins of the Baltic Sea. Journal of Geophysical Research 110
J. Reißmann
(Siehe online unter https://doi.org/10.1029/2005JC002885) - 2009: Wasseraustausch zwischen Nord- und Ostsee sowie Bedingungen in den Tiefenbecken der Ostsee. Meeresumwelt Aktuell Nord- und Ostsee. 2, 1-7
R. Feistel, G. Nausch, E. Hagen
- 2006: On the representation of regional characteristics by hydrographic measurements at central stations in four deep basins of the Baltic Sea. Ocean Science, 2, 71-86
J. Reissmann
- 2006: Unusual Baltic inflow activity in 2002-2003 and varying deep-water properties. Oceanologia, 48 (S), 21-35
R. Feistel, G. Nausch, E. Hagen
- 2006: Volcano dust and long-term modes of the Baltic Sea winter climate. BALTEX Newsletter, 9, 14-15
E. Hagen
- 2007: Synoptic changes in the deep rim current during stagnant hydrographic conditions in the Eastern Gotland Basin, Baltic Sea. Oceanologia, 49 (2), 185-208
E. Hagen, R. Feistel
- 2008: Digital supplement. In: R. Feistel, G. Nausch, N. Wasmund (eds). State and Evolution of the Baltic Sea 1952-2005. Wiley-Interscience, New Jersey, 625-667
R. Feistel, T. Seifert, S. Feistel, G. Nausch, B. Bogdanska, B. Broman, L. Hansen, J. Holfort, V. Mohrholz, G. Schmager, E. Hagen, I. Perlet, N. Wasmund
- 2008: Eastem Gotland Basin case study of thermal variability in the wake of deep water intrusions. Journal of Marine Systems, 74, S65- S79
G. Wieczorek, E. Hagen, L. Umlauf
- 2008: The absence of major inflows is intensifying the stagnation in the Baltic. HELCOM NEWS, 2, 22-24
R. Feistel, G. Nausch, E. Hagen
- 2009: Daily current series from the deep Eastern Gotland Basin (1993-2008). Meereswissenschaftliche Berichte IOW, No.75, 1-74
E. Hagen, G. Plüschke
