Particulate and phytoplankton absorption during POLARSTERN cruises ANT-XXVI/3 and ANT-XXVIII/3

The euphotic depth (Zeu) is a key parameter in modelling primary production (PP) using satellite ocean colour. However, evaluations of satellite Zeu products are scarce. The objective of this paper is to investigate existing approaches and sensors to estimate Zeu from satellite and to evaluate how different Zeu products might affect the estimation of PP in the Southern Ocean (SO). Euphotic depth was derived from MODIS and SeaWiFS products of (i) surface chlorophyll-a (Zeu-Chla) and (ii) inherent optical properties (Zeu-IOP). They were compared with in situ measurements of Zeu from different regions of the SO. Both approaches and sensors are robust to retrieve Zeu, although the best results were obtained using the IOP approach and SeaWiFS data, with an average percentage of error (E) of 25.43% and mean absolute error (MAE) of 0.10 m (log scale). Nevertheless, differences in the spatial distribution of Zeu-Chla and Zeu-IOP for both sensors were found as large as 30% over specific regions. These differences were also observed in PP. On average, PP based on Zeu-Chla was 8% higher than PP based on Zeu-IOP, but it was up to 30% higher south of 60°S. Satellite phytoplankton absorption coefficients (aph) derived by the Quasi-Analytical Algorithm at different wavelengths were also validated and the results showed that MODIS aph are generally more robust than SeaWiFS. Thus, MODIS aph should be preferred in PP models based on aph in the SO. Further, we reinforce the importance of investigating the spatial differences between satellite products, which might not be detected by the validation with in situ measurements due to the insufficient amount and uneven distribution of the data.

Secchi depth maps for the Baltic Sea, 2003-2012, with links to GeoTIFs

Secchi depth is a measure of water transparency. In the Baltic Sea region, Secchi depth maps are used to assess eutrophication and as input for habitat models. Due to their spatial and temporal coverage, satellite data would be the most suitable data source for such maps. But the Baltic Sea's optical properties are so different from the open ocean that globally calibrated standard models suffer from large errors. Regional predictive models that take the Baltic Sea's special optical properties into account are thus needed. This paper tests how accurately generalized linear models (GLMs) and generalized additive models (GAMs) with MODIS/Aqua and auxiliary data as inputs can predict Secchi depth at a regional scale. It uses cross-validation to test the prediction accuracy of hundreds of GAMs and GLMs with up to 5 input variables. A GAM with 3 input variables (chlorophyll a, remote sensing reflectance at 678 nm, and long-term mean salinity) made the most accurate predictions. Tested against field observations not used for model selection and calibration, the best model's mean absolute error (MAE) for daily predictions was 1.07 m (22%), more than 50% lower than for other publicly available Baltic Sea Secchi depth maps. The MAE for predicting monthly averages was 0.86 m (15%). Thus, the proposed model selection process was able to find a regional model with good prediction accuracy. It could be useful to find predictive models for environmental variables other than Secchi depth, using data from other satellite sensors, and for other regions where non-standard remote sensing models are needed for prediction and mapping. Annual and monthly mean Secchi depth maps for 2003-2012 come with this paper as Supplementary materials.

Schwermineraltabelle

Die Altersbestimmung von Sedimentärgeschieben, die nicht durch ihren Fossilgehalt hinreichend gekennzeichnet sind, ist nur auf dem Wege eines petrographischen Vergleiches mit bekannten Geschieben oder dem anstehenden Vorkommen der betreffenden Gesteine möglich. In vielen Fällen Iäßt zwar schon das makroskopische Bild sichere Aussagen zu, wie z. B. ein fossilfreier roter Orthocerenkalk oder ein Juraoolith ohne Schwierigkeiten erkannt und damit auch richtig eingestuft werden können. Zuweilen ist dieser makroskopische Vergleich aber doch recht unsicher und Iäßt keine eindeutige Entscheidung zu. Hier können mikroskopische Methoden mit Aussicht auf Erfolg weiterhelfen. Im Laufe der letzten Jahrzehnte hat sich zur Kennzeichnung klastischer Sedimente die Untersuchung der spezifisch schweren Minerale in zunehmendem Maße bewährt, wobei einmal das Auftreten bestimmter Minerale in einzelnen Schichtgruppen, zum andern das relative Mengenverhältnis gleicher Minerale in verschiedenen Ablagerungen herangezogen wurde. Eine Übertragung dieser Methoden auf die Geschiebeforschung ist bisher noch nicht versucht worden, obwohl hier gerade ein dankbares Objekt vorliegt, da auch sehr geringe Mengen von Untersuchungssubstanz eine hinreichende Charakterisierung des Schwermineralbestandes gestatten, also auch kleine und kleinste Geschiebe der Untersuchung zugänglich sind.

Grain size and heavy mineral analysis of Sander in Schleswig-Holstein, Germany

Die Sandergebiete sind von 5 Zentren her geschüttet, den Gletschertoren bei Flensburg, Frörup/Översee, Idstedt/Lürschau, Schleswig, Owschlag. Die Körnung der Schmelzwassersande nimmt mit zunehmender Entfernung von den Gletschertoren zunächst schnell, von Medianwerten über 1 mm auf Medianwerte um 0,4 mm in 10 km, dann langsam bis auf Medianwerte unter 0,2 mm in 30 km Entfernung ab. Sortierung und Symmetrie der Sande steigen entsprechend. Aus den Kornverteilungen lassen sich die Fließgeschwindigkeiten bei der Ablagerung ablesen. Sie sind geringer gewesen, als es die mächtigen und verbreiteten Akkumulationen erscheinen lassen. Bereits in 6 km Entfernung vom Eisrand flossen die Schmelzwässer als träge Bäche (0,3 m/sec) ab. In den Gletschertoren traten stoßweise extreme Fließgeschwindigkeiten auf, waren aber nur in geringem Maße am Gesamtaufbau der Sander beteiligt. Die Verbreitung der Würmsande paßt sich den Formen einer älteren Landschaft an. Sie läßt sich im behandelten Gebiet mit Hilfe der Schwermineralanalyse deutlich gegenüber den rißzeitlichen Ablagerungen abgrenzen, da die Verteilungen in den verschiedenaltrigen Sedimenten unterschiedlich sind. Vor Allem das Hornblende/Epidotverhältnis (Hornblendezahl nach STEINERT) ist ein gutes Kriterium. Da rißzeitliche Ablagerungen von den Schmelzwässern aufgearbeitet wurden, und zudem die Hornblenden im Laufe des Transportes stark abrollen, verwischen sich die Unterschiede in weiter Entfernung vom Eisrand. Schmelzwassersande der Würmvereisung sind vor Allem im Norden des Arbeitsgebietes weit nach Westen, bis an die nordfriesischen Inseln, geschüttet worden. Die Schmelzwässer benutzten als Durchlässe zu den Senken des Eemmeeres an der Westküste Täler in rißzeitlichen Hochgebieten. Die Wassermengen wurden hier gebündelt, sodaß sich auf den Eemablagerungen im Anschluß an die Durchlässe "Sekundärsander" ausbreiteten. Die Mächtigkeit der anstehenden Würm-Sandergebiete beträgt bis zu 20 m, meistens zwischen 10 und 15 m. An der Westküste sind die Schmelzwasserablagerungen von marinem Alluvium überdeckt. Teile der morphographisch als junge Sanderebenen erscheinenden Gebiete bestehen in Wirklichkeit aus rißzeitlichen, von jungen Schmelzwässern allenfalls oberflächlich umgearbeiteten Ablagerungen der älteren Vereisung. So ist der westliche und südwestliche Teil des Schleisanders schon während der Rißvereisung aufgeschüttet.