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.

Ostracodes in bottom sediments of the Laptev Sea

This work is the first detailed description of the Late Pleistocene-Holocene and Recent Ostracoda of the Laptev Sea. A total of 45 species in 22 genera and 13 families have been identified. All these species are described monographically. Three different ecological assemblages of ostracodes corresponding to different combinations of environmental parameters have been established; they are restricted to three regions of the sea: western-central, eastern, and southern. The recent ostracode assemblages of the Laptev Sea have been compared with those from other Arctic areas and are most similar to those of the Beaufort and Kara seas. Data on recent Ostracoda are used for paleoenvironmental reconstructions on the eastern shelf and western continental slope of the Laptev Sea. For this purpose, ostracodes from five sections obtained from these parts of the sea have been examined. The oldest sediments, which are of Late Pleistocene age (15.8 cal. ka BP), have been recovered in a core from the western continental slope. These yielded five ostracode assemblages, which correspond to different paleoenvironments and replaced each other in the course of the rapid postglacial sea-level rise, thus showing variations in the Atlantic water inflow from the west and freshwater discharge from the subaerially exposed shelf. On the outer shelf of the eastern part of the sea, the rapid sea-level rise in the Early Holocene (lowermost dating 11.3 cal. ka BP) led to a rapid transition from assemblages of brackish-water nearshore environments to those of modernlike normal marine environments; modern environments were established about 8.2 cal. ka ago. Since core sections from the inner shelf correspond to the time when the level of the sea had already reached its modern values, changes in taxonomic composition of ostracode assemblages primarily mirror variations in river runoff.