Das Projekt "Actinium-227, Radium-223 und Radium-224 als Tracer für Stoffeinträge in der Tiefsee" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stiftung Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung e.V. in der Helmholtz-Gemeinschaft (AWI) durchgeführt. Auf natürlichem Weg werden viele Stoffe ins Bodenwasser in der Tiefsee eingeleitet und beträchtliche anthropogene Quellen könnten hinzukommen. Es gibt bisher keinen Tracer für nichtlokalisierte Einträge von gelösten Stoffen aus dem Tiefseeboden, der es erlauben würde, die Modellierung des Tiefseetransportes zu verifizieren. Der wegen seiner Quelle und Halbwertszeit (21.8 Jahre) am besten geeignete Tracer für diese Fragestellung, Actinium-227, ist bisher infolge methodischer Schwierigkeiten nur sehr wenig benutzt worden. Im beantragten Projekt soll die Entwicklung dieses Tracers 227Ac durch den Einsatz einer neuen Meßmethodik vorangetrieben werden. In Proben aus küstennahen Oberflächenwassern soll festgestellt werden, welcher Eintrag aus Schelfsedimenten erfolgt, um diese Quelle von Einträgen aus der Tiefsee abzugrenzen. Diese Untersuchungen sollen zur Vorbereitung einer multidisziplinären Studie im östlichen Weddell Wirbel dienen, die für Ende 2002 geplant ist. Die neue Methodik soll außerdem für die Untersuchung von Mischungsvorgängen bei lokalen Porenwasseraustritten (u.a. Rückseitenwatt der ostfriesischen Inseln) mit Hilfe der kurzlebigen Isotope 223Ra (Halbwertszeit 11,4 Tage) und 224Ra (Halbwertszeit 3,7 Tage) angewendet werden.
Das Projekt "Sea Surface Topography and Mass Transport of the Antarctic Circumpolar Current (GEOTOP)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Institut für Astronomische und Physikalische Geodäsie durchgeführt. GeoTop3 is the third phase of a DFG project and belongs to the DFG priority progamme 1257 Mass Transport and Mass Distribution in the Earth System . It aims at the determination of the absolute, but temporally changing ocean circulation flow field and of associated mass and heat transports. It is based on a state-ofthe-art circulation model assimilating geodetic data of the dynamic ocean topography (DOT) and oceanographic in-situ data. The ocean model is focused on the Atlantic sector of the Antarctic Circumpolar Current (ACC) and the Weddell Sea. This is one of the most dynamic ocean areas and one of the most critical regions for global climate, due to the impact of circumpolar bottom water production on global deep sea circulation. The regional model is embedded into a coarser global model to avoid systematic distortions. The expected results of this project extension are: 1. A stationary DOT with highest achievable spatial resolution from GRACE and in particular GOCE geoid models and multi-mission altimeter data with error propagation for both, geoid and sea surface. 2. The geoid models will be combined with regional Antarctic gravity data for higher resolution. ICESat data will be used to deal with seasonal sea ice concentrations. 3. A time-variable DOT, sufficiently smoothed to reduce the signal-to-noise ratio and to match the spectral and spatial resolution characteristics of the numerical model. 4. A calculation of the sensitivity of major ocean features such as strength of the Weddell Gyre on the accuracy and resolution of the geoid (and dynamical height) determination in view of the high resolution GOCE geoid model and improved geoid estimates in Weddell Sea area. 5. Model runs, in particular for the mass and heat transport in the Antarctic Circumpolar Current and the Weddell Gyre, the mean oceanographic DOT and its variability as well as their interpretation and quality assessment.
Das Projekt "WedUp: Weddellwirbel-Auftrieb und Dynamik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Forschungsgemeinschaft durchgeführt. Der Weddellwirbel transportiert Wärme zu den Schelfeisen der Antarktis und reguliert die Dichte der Wassermassen, die den untersten Ast der globalen Umwälzzirkulation versorgen. Er stellt somit einen fundmentalen Bestandteil des globalen Klimasystems dar. Jedoch ist sehr wenig darüber bekannt, wie der Weddellwirbel auf langfristige Änderungen des atmosphärischen Antriebs reagieren wird. Der Auftrieb stellt eine wichtige Komponente im Klimasystem dar, da er Quellwassermassen durch Wärmeverluste und durch von Eisschmelze hervorgerufene Süßwassereinträge modifiziert. Während die beobachteten positiven Langzeittrends von Nährstoffkonzentrationen und Salzgehalten auf einen verstärkten Auftrieb hindeuten, könnte die im gleichen Zeitraum beobachtete Reduktion der Aufnahme von anthropogenem Kohlenstoff auf einen verringerten Auftrieb schließen lassen. Zusätzlich zum Auftrieb ist auch die Rolle der turbulenten wirbelbedingten Diffusion von Wärme kaum verstanden, aber möglicherweise von großer Bedeutung. Sie könnte einen wichtigen Mechanismus darstellen, um Wärme vom südlichen Ast des Weddellwirbels sowohl hin zum Zentrum maximaler Auftriebs zu befördern, als auch zu den Schelfeisen der Antarktis, wo die Wärme deren Abschmelzen und somit auch den Meeresspiegelanstieg vorantreiben könnte.Meine Vorarbeiten zeigen, dass Maud Rise eine wichtige Rolle für den Wärmehaushalt des Weddellwirbels spielt, dass aber gleichzeitig die kritischen Prozesse lokal bislang kaum in Feldstudien aufgelöst worden sind. Die Erforschung der Bedeutung von Maud Rise bezüglich des Wärmehaushalts ist von aktueller Bedeutung, da die Weddell-Polynya in 2017 nach vier Dekaden der Abwesenheit direkt über Maud Rise zurückgekehrt ist.Das Ziel von WedUP ist es, die langzeitlichen, großräumigen Änderungen der Zirkulation und des Auftriebs im Weddellwirbel zu bestimmen und deren Auswirkungen auf den Wärmehaushalt des Ozeans zu erforschen. Verbesserte Abschätzungen der räumlich und saisonal schwankenden Eddy-Diffusion sollen Analysen zum Beitrag von wirbelbedingten Wärmetransporten sowohl vom Zentrum des Weddellwirbels als auch zu den Schelfeisen ermöglichen. Abschließend soll eine Fallstudie basierend auf den zuvor erfolgten Auswertungen mit dem Ziel durchgeführt werden, die Rolle des Ozeans für das Auftreten der Weddell-Polynya in 2017 zu erforschen. WedUP wird den umfangreichen Datensatz des Argo-Float Observatoriums nutzen, das eine Abdeckung des Weddellwirbels seit 2002 zu allen Jahreszeiten und auch in von Meereis bedeckten Gebieten gewährleistet. Diese Daten sollen mit seehundgebundenen, schiffsgebundenen, und verankerungsgebundenen Messungen kombiniert werden, um die raumzeitlichen Änderungen des Salzgehalts und der Schichtung in Oberflächennähe zu erfassen. Die Erfassung von Langzeittrends in den Nährstoffkonzentrationen, oberflächennahen Salzgehalten und Radionukliden soll mich in die Lage versetzen, Änderungen der Rate des Auftriebs im Inneren des Weddellwirbels zu bestimmen.
Das Projekt "WOCE: Wassermassen-, Waerme-, Salz- und Meereistransporte durch den Weddellwirbel" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Fachbereich 1 Physik und Elektrotechnik durchgeführt. Die im Rahmen dieses Vorhabens bisher gewonnenen Messergebnisse erhaerten die Annahme, dass im suedlichen Weddellbecken mit ca 5 Sv (10 hoch 6 m3/s) der ueberwiegende Anteil der antarktischen Bodenwassers erzeugt wird. Die Daten belegen ferner den starken Einfluss der Meereisentwicklung auf den Waerme- und vor allem den Salzgehalthaushalt des Weddellmeeres. Dementsprechend erwarten wir von den zur Zeit verankerten insgesamt 6 Eisecholoten quantitative Informationen ueber die Meereistransporte an das und aus dem suedlichen Weddellbecken. Nach zwei weiteren Wiederholungen des bereits zweimal beprobten hydrographischen Schnittes durch den gesamten Weddelwirbel 1992 und 1993, die Aufnahme der 21 Astrommesser- und 6 Eisecholotverankerungen Anfang 1993 werden wir eine detaillierte quantitative Beschreibung der ozeanischen Prozesse im Weddelmeer vornehmen. Die Eisdickenmessungen sollen als Beitrag zum Weltklimaforschungsprogramm in Zusammenhang mit SAR-Beobachtungen der Satelliten ERS-1 und ERS-2 bis 1997 fortgesetzt werden.
Das Projekt "WOCE: Wassermassen-, Waerme-, Salz- und Meereistransporte durch den Weddellwirbel" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Fachbereich 1 Physik und Elektrotechnik durchgeführt. Die Zirkulation der suedlichen polaren Ozeanregion wird durch den zonalen antarktischen Zirkumpolarstrom und die zyklonalen subpolaren Wirbel bestimmt. Im Bereich des groessten unter ihnen, des Weddellwirbels, wird fast das gesamte antarktische Bodenwasser gebildet, das etwa 70 Prozent des globalen Ozeanbodens bedeckt. Diese Wassermassenentstehung haengt vermutlich mit der Meereisproduktion zusammen, die durch Salzfreisetzen den Wasserkoerper statisch destabilisiert und damit die vertikale Vermischung beguenstigt. Meereis wird im suedlichen Weddellmeer ganzjaehrig gebildet; da kalte trockene Luft vom Festland abfliesst und dem Ozean zumindest in der Kuestenzone fast staendig Waerme entzieht. Durch ozeanographische Messungen auf einem Schnitt durch das Zentrum des Weddellwirbels und aufgrund von Abschaetzungen des Waerme- und Impulsaustausches durch die Meeresoberflaeche soll die Wassermassenentstehung im suedlichen Weddellbecken ueber mehrere Jahre quantitativ erfasst werden. Dabei spielt der Meereishaushalt eine besondere Rolle. Ferner werden die Massen- und Energietransporte im Zirkumpolarstrom durch einen meridionalen hydrographischen Meridionalschnitt zwischen den antarktischen Kueste und Suedafrika bestimmt. Sowohl die Untersuchungen im Weddellwirbel als auch die Messungen im Zirkumpolarstrom tragen dazu bei, den Einfluss der antarktischen Ozeanregion auf die globale Ozeanzirkulation und die Klimaentwicklung festzustellen.
Das Projekt "Variabilität von Antarktischem Bodenwasser und Export aus der Weddellsee" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Institut für Umweltphysik durchgeführt. Der Hauptbeitrag von Antarktischem Bodenwasser (AABW) zum Weltozean wird in der Weddellsee gebildet. An ihren Rändern und durch Wechselwirkung mit verschieden Schelfwassertypen und dem Eisschelf werden die Vorläufer für AABW gebildet, Weddellseetiefen- und -bodenwasser (WSDW und WSBW). Änderungen in der Bildungsrate - verursacht durch Änderung der Umwelt-Randbedingungen - können die Stärke und Variabilität der Meridionalen Umwälzbewegung (Meridional Overturning Circulation, MOC) und damit das Klima und Klimavariabilitäten beeinflussen. Änderungen im Bildungsprozeß und der Menge frisch gebildeten Bodenwassers können auch die Aufnahme und Speicherung von anthropogenem CO2 im tiefen Ozean beeinflussen. Unser Projekt ist ein Beitrag zum Internationalen Polaren Jahr (IPY, International Polar Year) im Rahmen von CASO (Climate in Antarctica and the Southern Ocean, Klima in der Antarktis und im südlichen Ozean). CASO versucht, die Klimaänderungen und Variabilitäten in der Südpolarregion und ihre Einflüsse auf arktische und weltweite Prozesse zu verstehen, zu interpretieren und vorherzusagen. Die Ziele unseres Antrags sind: Die Bildungsrate von WSDW und WSBW in der Weddellsee abzuschätzen, insbesondere die Variabilität ihrer Bildung zu bestimmen und Zusammenhänge mit Veränderungen der Umwelt-Randbedingungen (d.h. Zerfall von Eisschelfen, erhöhte Schmelzraten, Erwärmung, erhöhte Frischwassereinträge) herzustellen, die zu Veränderungen in der Wassermassenverteilung und -zusammensetzung führen können. Den Transport von WDW und WSBW durch den Süd-Scotia-Rücken und über den Greenwich-Meridian sowie den Import von Tiefenwasser aus östlich gelegenen Quellen und deren Veränderungen zu bestimmen. Die Beiträge von Südpazifischem Tiefenwasser (Southeast Pacific Deep Slope Water, SPDSW) zum Transport des Antarktischen Zirkumpolarstroms zu untersuchen.
Das Projekt "Bakterielle Umwandlungen von Dimethylsulfoniumpropionat im Weddellmeer" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Forschungsgemeinschaft durchgeführt. Dimethylsulfid (DMS) ist ein klimarelevantes Spurengas marinen Ursprungs, das in der Atmosphäre als Vorstufe von Kondensationskernen bei der Wolkenbildung dient. Das Südpolarmeer wurde als Region mit erheblicher DMS Freisetzung aus dem Ozean in die Atmosphäre erkannt. Schwerpunkte der DMS Produktion wurden in der Nähe des Antarktischen Kontinentes und in der Zone der saisonalen Eisschmelze ermittelt. Modellsimulationen haben gezeigt, dass Störungen der DMS Flüsse vom Ozean in die Atmsophäre die Wolkenbedeckung beeinflussen und so zu Veränderungen im Strahlungshaushalt der Atmosphäre führen können. Das Prozessverständnis für marine DMS Emissionen und ihre Vorhersage sind somit entscheidend für Szenarien zukünftiger Klimabedingungen. DMS wird im Oberflächenozean durch den bakteriellen Abbau von Dimethylsulfoniumpropionat (DMSP) freigesetzt, das wiederum durch Phytoplankton produziert wird. Der bakterielle DMSP-Abbau folgt zwei konkurrierenden enzymatischen Stoffwechselwegen: dem Demethylierungsweg und dem Spaltungsweg. Da nur der Spaltungsweg zur Produktion von DMS führt, ist ein verbessertes Verständnis von Umweltfaktoren und genetischen Voraussetzungen, die die Balance zwischen den beiden Stoffwechselwegen kontrollieren, von großer Bedeutung um die Regulation der biologischen DMS Flüsse vom Ozean in die Atmosphäre abzuschätzen. Während die globalen Auswirkungen des DMSP Umsatzes im Ozean schon vor mehr als 30 Jahren erkannte wurden, ist es durch neue Methoden der Molekularbiologie und der „Omics“ Techniken erst kürzlich möglich geworden relevante Gene des bakteriellen DMSP Stoffwechsels zu identifizieren und Einsicht in ihre phylogenetische Verteilung zu gewinnen. Bisherige Erkenntnise zum bakteriellen Umsatz von DMSP in marine Systemen basieren weitgehend auf Studien aus mittleren und niederen Breiten, während die polaren Ozeane kaum untersucht wurden. Die Analyse der Bakteriengemeinschaften im Weddellmeer mittels Amplicon Sequenzierung des 16S rRNA Gens hat hohe Abundanzen potentiell DMS produzierender Bakteriengruppen wie der Roseobacter Gruppe und SAR11 gezeigt.Im vorgeschlagenen Projekt möchten wir modernen Methode der Moleklularbiologie in Kombination mit bioinformatischen Werkzeugen anwenden um im Weddellmeer(1) die Umweltkontrolle des bakteriellen DMSP Abbaus zu analysieren(2) die Diversität und Taxonomie DMSP abbauender Bakterien zu untersuchen(3) das genetische Inventar für DMSP Transformationen zu analysieren und(4) Stoffwechsel und ökologische Strategien von Schlüsselarten zu charakterisieren.Hierzu werden Seewasserproben analysiert, die am Östlichen Weddellmeer Eisschelf, am Filchner-Ronne Eisschelf und im Weddellwirbel genommen wurden. Die zu erwartenden Ergebnisse werden das mechanistische Verständnis des bakteriellen DMSP Abbaus im Weddellmeer verbessern und zu verlässlichen Prognosen von marinen DMS Emissionen im Südpolarmeer unter zukünftigen Klimaszenarien beitragen.
Das Projekt "Zeitlich hochauflösende Klimarekonstruktion für das Spätquartär mittels Sedimentologie und Isotopengeochemie - vergleichende Untersuchungen in der Arktis und Antarktis" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität München, Fakultät für Geowissenschaften durchgeführt. Ziel dieses Projektes ist eine vergleichende, zeitlich hochauflösende Rekonstruktion der Klimaentwicklung im Spätquartär im Bereich der Framstraße (Arktis) und des Riiser-Larsen Meeres (Antarktis). Mit Hilfe von Korngrößenanalysen und Sm-Nd-Isotopendaten, sollen klimagesteuerte Veränderungen in der Geschwindigkeit von Bodenströmungen, sowie der Provenienzen, Transportwege und -mechanismen der Sedimente ermittelt werden. Von großer Bedeutung ist die Unterscheidung zwischen strömungs- und eistransportiertem Sediment. Darauf aufbauend untersuchen wir die Kopplung zwischen thermohalinen Prozessen im Nordatlantik/Europäischen Nordmeer und dem Arktischem Ozean. Im RiiserLarsen Meer soll untersucht werden, ob ein Rinnensystem auf dem Kontinentalhang dem klimagesteuerten Abfluss von auf dem Schelf gebildetem Bodenwasser dient. In diesem Zusammenhang wird auch eine mögliche Verschiebung des Weddellwirbels infolge klimatischer Einflüsse untersucht. Im Vordergrund der Arbeiten stehen die Untersuchung von kontemporären Klimaphasen in der Nord- und Südhemisphäre und die Reaktion des Atmoshäre-Eis-Meer Systems im bipolaren Vergleich.
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| Förderprogramm | 8 |
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