Pyknokline-Mischung

• Antragstellerin: Professorin Eleanor Frajka-Williams, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Physik, Chemie und Biologie des Meeres
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 558671572

Die permanente Pyknokline (PP) ist das grundlegende Ordnungsmerkmal des Ozeans. Sie ist eine Schicht mit stärkerer Schichtung, die sich in 200-1500 m Tiefe im Ozean befindet und den Ozean grob in ein Zweischichtensystem (leichteres Wasser oben, schwereres Wasser unten) unterteilt. Die oberflächennahe Schicht (oberhalb von 1 km) kann den Einfluss der Atmosphäre häufiger spüren, während der tiefe Ozean (unterhalb der Pyknokline) für Jahrzehnte bis Hunderte von Jahren oder länger von der Oberfläche isoliert sein kann. Diese Grundstruktur des Ozeans wirkt sich darauf aus, wie der Ozean das Klima beeinflusst, z. B. wie der Ozean auf Wetter und Stürme reagiert, wie sich die Zirkulation verändert und wie Kohlenstoff und andere Stoffe in der Tiefsee gespeichert werden. Da die Pyknokline des Ozeans eine wichtige Rolle bei der Regulierung des Klimas spielt, ist sie seit Jahrzehnten Gegenstand von Studien. Die Theorien, die zur Erklärung ihrer Existenz entwickelt wurden, basieren jedoch auf der Meeresstruktur der nördlichen Hemisphäre. Im Südlichen Ozean sind die Eigenschaften des Ozeans anders. So ist die Schichtung des Ozeans auf der Nordhalbkugel auf Temperaturgradienten zurückzuführen (warm an der Oberfläche, kalt darunter). Im Südlichen Ozean hingegen wird die Schichtung durch den Salzgehalt bestimmt (oben frisch, unten salzig). Und im Südlichen Ozean wird die Dichte des Ozeans nicht durch die Atmosphäre verändert, sondern durch das Wachstum oder die Schmelze des Meereises. In diesem Projekt (PycnMIX) wollen wir untersuchen, wie sich das winterliche Wachstum und die Schmelze des Meereises im Weddellmeer im Südlichen Ozean auf die Schichtung des Ozeans auswirkt, insbesondere in der Region mit stärkerer Schichtung unterhalb der Oberflächenregion mit gut durchmischtem Wasser. Diese Region steht in Verbindung mit der permanenten Pyknokline in der weiteren südlichen Hemisphäre. Mit Hilfe von Ozeanbeobachtungen (verankerte Geräte und autonome Meeresroboter) werden wir die kleinräumigen Vermischungsprozesse messen, die beim Wachstum oder Schmelzen des Eises auftreten, und untersuchen, wie sich diese Prozesse auf die Schichtung und die Veränderungen der Ozeandichte auswirken. Zu diesem Zweck werden wir (1) autonome Meeresroboter im Südlichen Ozean überwintern lassen, (2) Methoden zur Schätzung der kleinräumigen turbulenten Durchmischung im Ozean mit Hilfe von Gleitern entwickeln, die akustisch unter dem Meereis navigieren, und (3) die Daten nutzen, um zu beschreiben, wie die turbulente Durchmischung auf Oberflächen- und Meereisprozesse im Südlichen Ozean reagiert. Auf diese Weise können wir besser verstehen, wie die Pyknokline gebildet wird und wie sich diese Prozesse auf Veränderungen der Dichte und Schichtung des Meerwassers im Südlichen Ozean auswirken.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen