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.

Iron in the Sargasso Sea

We report iron measurements for water column and aerosol samples collected in the Sargasso Sea during July-August 2003 (summer 2003) and April-May 2004 (spring 2004). Our data reveal a large seasonal change in the dissolved iron (dFe) concentration of surface waters in the Bermuda Atlantic Time-series Study region, from ~1-2 nM in summer 2003, when aerosol iron concentrations were high (mean 10 nmol/m**3), to ~0.1-0.2 nM in spring 2004, when aerosol iron concentrations were low (mean 0.64 nmol/m**3). During summer 2003, we observed an increase of ~0.6 nM in surface water dFe concentrations over 13 days, presumably due to eolian iron input; an estimate of total iron deposition over this same period suggests an effective solubility of 3-30% for aerosol iron. Our summer 2003 water column profiles show potentially growth-limiting dFe concentrations (0.02-0.19 nM) coinciding with a deep chlorophyll maximum at 100-150 m depth, where phytoplankton biomass is typically dominated by Prochlorococcus during late summer.

Planktic foraminiferal populations and test flux in the eastern North Atlantic Ocean

Planktic foraminiferal assemblages vary in response to seasonal fluctuations of hydrographic properties, between water masses, and after periodical changes and episodic events (e.g. reproduction, storms). Distinct annual variability of the planktic foraminiferal flux is also known from sediment trap data. In this paper we discuss the short-term impacts on interannual flux rates based on data from opening-closing net hauls obtained between the ocean surface and 500 m water depth. Data were recorded during April, May, June, and August at around 47°N, 20°W (BIOTRANS) in 1988, 1989, 1990, 1992, 1993, and during May 1989 and 1992 at 57°N, 20-22°W. Species assemblages closely resemble each other when comparing the mixed layer fauna with the fauna of the upper 100 m and the upper 500 m of the water column. In addition, species assemblages >100 µm are almost indistinguishable from assemblages that are >125 µm in test size. The standing stock of planktic foraminifers at BIOTRANS can vary by more than one order of magnitude over different years; however, species assemblages may be similar when comparing corresponding seasons. Early summer assemblages (June) are distinctly different from late summer assemblages (August). Significant variations in the species composition during spring (April/May) are independent of the mixed layer depth. Spring assemblages are characterized by high numbers of Globigerinita glutinata. In particular, day-to-day variations of the number of specimens and in species composition may have the same order of magnitude as interannual variations. This appears to be independent of the reproduction cycle. Species assemblages at 47°N and 57°N are similar during spring, although surface water temperatures and salinities differ by up to 10°C and 0.7 (PSU). We suggest that the main factors controlling the planktic foraminiferal fauna are the trophic properties in the upper ocean productive layer. Planktic foraminiferal carbonate flux as calculated from assemblages reveals large seasonal variations, a quasi-annual periodicity in flux levels, and substantial differences in timing and magnitude of peak fluxes. At the BIOTRANS station, the average annual planktic foraminiferal CaCO3 fluxes at 100 and 500 m depth are estimated to be 22.4 and 10.0 g/m**2/yr, respectively.