Macrobenthic abundance, biomass, productivity and production in the deep Arctic ocean

The few existing studies on macrobenthic communities of the deep Arctic Ocean report low standing stocks, and confirm a gradient with declining biomass from the slopes down to the basins as commonly reported for deep-sea benthos. In this study we have further investigated the relationship of faunal abundance (N), biomass (B) as well as community production (P) with water depth, geographical latitude and sea ice concentration. The underlying dataset combines legacy data from the past 20 years, as well as recent field studies selected according to standardized quality control procedures. Community P/B and production were estimated using the multi-parameter ANN model developed by Brey (2012). We could confirm the previously described negative relationship of water depth and macrofauna standing stock in the Arctic deep-sea. Furthermore, the sea-ice cover increasing with high latitudes, correlated with decreasing abundances of down to < 200 individuals/m**2, biomasses of < 65 mg C/m**2 and P of < 75 mg C/m**2/y. Stations under influence of the seasonal ice zone (SIZ) showed much higher standing stock and P means between 400 - 1400 mg C/m**2/y; even at depths up to 3700 m. We conclude that particle flux is the key factor structuring benthic communities in the deep Arctic ocean, explaining both the low values in the ice-covered Arctic basins and the high values along the SIZ.

Physical oceanography and hydrochemistry from the Laptev Sea, Arctic Ocean

Combined d18O/salinity data reveal a distinctive water mass generated during winter sea ice formation which is found predominantly in the coastal polynya region of the southern Laptev Sea. Export of the brine-enriched bottom water shows interannual variability in correlation with atmospheric conditions. Summer anticyclonic circulation is favoring an offshore transport of river water at the surface as well as a pronounced signal of brine-enriched waters at about 50 m water depth at the shelf break. Summer cyclonic atmospheric circulation favors onshore or an eastward, alongshore water transport, and at the shelf break the river water fraction is reduced and the pronounced brine signal is missing, while on the middle Laptev Sea shelf, brine-enriched waters are found in high proportions. Residence times of bottom and subsurface waters on the shelf may thereby vary considerably: an export of shelf waters to the Arctic Ocean halocline might be shut down or strongly reduced during "onshore" cyclonic atmospheric circulation, while with "offshore" anticyclonic atmospheric circulation, brine waters are exported and residence times may be as short as 1 year only.

Methane measurements in the Laptev Sea, Arctic Ocean

In der Wassersäule der Laptew See haben die Bildungs- und Verteilungsbedingungen vielfliltige Ursachen. Für die südliche Lapt ew See konnte eine Methananomalie innerhalb des Lenaausstrorns nachgewiesen werden, die im direkten Zusammenhang mit dem Flußwasser stehen muß. Mit den hohen Konzentrationen am Kontinentalhang ergab sich ein Hinweis auf eventuell vorhandene Gashydrate an der Sole eines zum Hang hin auskeilenden Permafrosts oder auf Gashydrate in den Sedimenten des Kontinentalhangs selbst. Ob es entlang der reliktisch vorhandenen, ehemaligen Flußläufe auf dem Schel f ebenfalls zu Entgasungen kommt, bleibt allerdings weiter unklar, da dieses Phänomen nicht beobachtet wurde oder die Anomalien nicht eindeutig diesem Prozeß zuzuordnen waren. Sicherlich ist die COz-Reduktion im Sediment in der Laptew See eine Hauptquelle für marines, bodennahes Methan. Die Ergebnisse. zeigen, daß dieser Bildungsprozeß vor allem für die küstennahen Bereiche wahrscheinlich ist. Dennoch gibt es auch Bereiche, wo die Zuordnung zu einer expliziten Methanquelle nicht eindeutig ist. Für eine genauere Bewertung der Herkunft der Gase sollten in künftigen Untersuchungen die Methankonzentrationen des Sediments einbezogen werden. Aber auch die Isotopensignaturen des Gases im Sediment können wertvolle Hinweise auf die Genese geben, vor allem wenn die Wasserstoffisotopie mituntersucht wird. Dies erscheint sinnvoll, da sich dur ch leichtes, bodennahes, Methan in der Wassersäule Hinweise auf biogene Bildungen ergaben, dieser Befund könnte durch weitere Untersuchungen präzisiert werden. Dies gilt aber auch für die CH4-Anomalien des OberfIächenwassers. Auch hier ergaben sich durch leicht KohIenstoffsignaturen Hinweise auf biogene in situ-Produktion. Mit detaillierteren Methankonzentrations- und d13C- CH4-Isotopenprofilen der Wassersäule könnte dieser Bildungspfad eindeutiger beschrieben werden. Es konnte ferner gezeigt werden, daß die Lapt ew See während der Sommermonate eine Quelle für atmosphärisches CI L darstellt. Das emittierte Gas geht neben vereinzelten Bodenquellen auch auf in situ-Produktion in der Wassersäule zurück. Abgesehen von der nördlichen Region geht das Methan bodennaher Anomalien innerhalb der Wassersäule sehr schnell zurück und nur ein kleiner Teil gelangt so schließlich in die Atmosphäre. Der während der ARK-XIV Expedition getestete Methansensor hat sich als ungeeignet für den Einsatz gemeinsam mit der CTD erwiesen. Es hat sich gezeigt, daß der Sensor unter diesen Bedingungen nicht genügend Zeit hat, um sein Meßsignal zu stabilisieren. Möglicherweise kann er aber in modifizierter For m und mit einer Kalibration für niedrigere Konzentrationsbereiche als stationäres Meßgerät eingesetzt werden. Für hohe CH4-Konzentrationen, wie man sie an Pockmarks antrifft, ist die Methansensormessung sicherlich auch jetzt schon eine geeignete Methode.