Observations on the propagation of internal tidal waves on the continental slope off Sierra Leone

During R/V Meteor-cruise no. 30 4 moorings with 17 current meters were placed on the continental slope of Sierra Leone at depths between 81 and 1058 meters. The observation period started on March 8, 1973, 16.55 hours GMT and lasted 19 days for moorings M30_068MOOR, M30_069MOOR, M30_070MOOR on the slope and 9 days for M30_067MOOR on the shelf. One current meter recorded at location M30_067MOOR for 22 days. Hydrographic data were collected at 32 stations by means of the "Kieler Multi-Meeressonde". Harmonic analysis is applied to the first 15 days of the time series to determine the M2 and S2 tides. By vertically averaging of the Fourier coefficients the field of motion is separated into its barotropic and its baroclinic component. The expected error generated by white Gaussian noise is estimated. To estimate the influence of the particular vertical distribution of the current meters, the barotropic M2 tide is calculated by ommitting and interchanging time series of different moorings. It is shown that only the data of moorings M30_069MOOR, M30_070MOOR and M30_067MOOR can be used. The results for the barotropic M2 tide agree well with the previous publications of other authors. On the slope at a depth of 1000 m there is a free barotropic wave under the influence of the Coriolis-force propagating along the slope with an amplitude of 3.4 cm S**-1. On the shelf, the maximum current is substantially greater (5.8 cm s**-1) and the direction of propagation is perpendicular to the slope. As for the continental slope a separation into different baroclinic modes using vertical eigenmodes is not reasonable, an interpretation of the total baroclinic wave field is tried by means of the method of characteristis. Assuming the continental slope to generate several linear waves, which superpose, baroclinic tidal ellipses are calculated. The scattering of the direction of the major axes M30_069MOOR is in contrast to M30_070MOOR, where they are bundled within an angle of 60°. This is presumably caused by the different character of the bottom topography in the vicinity of the two moorings. A detailed discussion of M30_069MOOR is renounced since the accuracy of the bathymetric chart is not sufficient to prove any relation between waves and topography. The bundeling of the major axes at M30_070MOOR can be explained by the longslope changes of the slope, which cause an energy transfer from the longslope barotropic component to the downslope baroclinic component. The maximum amplitude is found at a depth of 245 m where it is expected from the characteristics originating at the shelf edge. Because of the dominating barotropic tide high coherence is found between most of the current meters. To show the influence of the baroclinic tidal waves, the effect of the mean current is considered. There are two periods nearly opposite longshore mean current. For 128 hours during each of these periods, starting on March 11, 05.00, and March 21, 08.30, the coherences and energy spectra are calculated. The changes in the slope of the characteristics are found in agreement with the changes of energy and coherence. Because of the short periods of nearly constant mean current, some of the calculated differences of energy and coherence are not statistically significant. For the M2 tide a calculation of the ratios of vertically integrated total baroclinic energy and vertically integrated barotropic kinetic energy is carried out. Taking into account both components (along and perpendicular to the slope) the obtained values are 0.75 and 0.98 at the slope and 0.38 at the shelf. If each component is considered separately, the ratios are 0.39 and 1.16 parallel to the slope and 5.1 and 15.85 for the component perpendicular to it. Taking the energy transfer from the longslope component to the doenslope component into account, a simple model yields an energy-ratio of 2.6. Considering the limited application of the theory to the real conditions, the obtained are in agreement with the values calculated by Sandstroem.

Composition of sediments from the north-west African continental margin

Entlang dreier Profile vom NW-afrikanischen Kontinentalrand wurden Oberflächensedimente aus Wassertiefen zwischen 39m und 1514m auf ihre Zusammensetzung der Sandfraktion, auf ihre Gehalte an Karbonat und organischer Substanzen sowie auf ihre mineralogische Zusammensetzung hin untersucht. 1) Die auf dem Schelf und dem oberen Hang abgelagerten Sedimente (<500m) zeichnen sich durch hohe Sandgehalte (>70%) und durch hohe Grob/Fein-Verhältnisse aus. Unterhalb dieses Bereiches nimmt der Einfluß von Strömungen, die die Ablagerung von wesentlichen Mengen an Feinmaterial oberhalb 500m verhindern, ab, wie die starke Abnahme des Sandgehaltes, des Quarz/Glimmer und des Grob/Fein-Verhältnisses zeigen. Die Sedimente aus diesen Wassertiefen werden zum großen Teil aus Partikeln der Siltfraktion aufgebaut. Mit zunehmender Tiefe ist auch eine Zunahme der Tonfraktion zu beobachten, wobei höhere Tonanteile (>10%) erst in Tiefen unterhalb von 1200m auftreten. 2) Die quantitative Komponentenanalyse der Sandfraktion zeigt, daß der karbonatische Anteil fast ausschließlich biogener Herkunft ist. Er besteht zum wesentlichen Teil aus planktonischen Komponenten, vorwiegend Foraminiferen und mengenmäßig nur sehr untergeordnet auftretenden Pteropoden. Das opalkieselige Plankton (Diatomeen, Radiolarien) ist nur in geringen Mengen in den untersuchten Proben vorhanden. Auch das Benthos stellt nur eine untergeordnete Komponente der Sandfraktion dar. Vor allem der Anteil von Foraminiferen und Mollusken nimmt mit zunehmender Wassertiefe relativ deutlich ab. Die übrigen benthonischen Komponenten sind im Sediment nur in geringen Anteilen vertreten. 3) Hauptsedimentbildner im Profil Nouakchott sind die nichtbiogenen, terrigen-detritischen Sandkomponenten. Sie bestehen vorwiegend aus Quarz und mit zunehmender Wassertiefe aus Kotpillen bzw. Kotpillenaggregaten. Je nach Tiefe treten vor allem Glimmer (>1000m) und Glaukonit (<800m) hinzu. Die restlichen Komponenten treten nur gelegentlich und in äußerst geringen Mengen im rezenten Oberflächensediment auf. 4) Quarz wird als Windstaub mit dem NE-Passat und vor allem durch den "Harmattan" aus der Sahara heraustransportiert und vorwiegend über dem Schelfbereich sedimentiert. Windstaubmaterial besteht primär weitgehend aus Siltkorngrößen, die vor Nouakchott über die Schelfkante hinaustransportiert werden und zu einer Grobsiltanreicherung am mittleren Hang führen. 5) Das Verhältnis zwischen den karbonatischen Biogenkomponenten und den nichtbiogenen Partikeln spiegelt sich deutlich in der Karbonatverteilung sowohl des Gesamtsedimentes als auch der Sandfraktion wider. Relativ hohe Karbonatgehalte vor Cap Leven im Norden stehen sehr geringen Anteilen von Nouakchott gegenüber. Mit zunehmender Wassertiefe ist eine deutliche Abnahme des Karbonatanteils zu verfolgen. 6) Die Tatsache, daß das Profil Cap Blanc im Bereich des ganzjährigen Auftriebs liegt, spiegelt sich nicht in der Zusammensetzung der Sandfraktion wider. Südlich der Zone des ganzjährigen Auftriebs weisen verschiedene Parameter (Radiolarien, Diatomeen, Verhältnis von Radiolarien zu planktonischen Foraminiferen, Benthos/Plankton-Verhältnis der Foraminiferen) trotz abnehmender Auftriebsintensität eher steigende Werte auf. Dies ist wesentlich auf eine infolge des Nährstoffeintrages durch Flußzufuhr bedingte Verschiebung der maximalen Primärproduktion weit in südliche Richtung zurückzuführen. 7) In den aufgeführten Parametern zeigen sich von Profil zu Profil sehr deutliche fazielle Unterschiede, obwohl der großklimatische Hintergrund im gesamten Untersuchungsgebiet etwa gleich ist. Vor Cap Leven bildet sich eine Fazies, die im wesentlichen aus planktonischen Foraminiferen besteht, während das Sediment vor Nouakchott zum überwiegenden Teil aus nichtbiogenen Komponenten aufgebaut wird. Im Übergangsbereich vor Cap Blanc bildet sich eine Mischfazies, die keinerlei Prägung durch das Auftriebsgeschehen erhält. Die Ursachen dieser faziellen Unterschiede werden auf fehlenden Terrigeneinfluß vor Cap Leven einerseits und hohe Terrigenanlieferung vor Nouakchott andererseits zurückgeführt. 8) Die Zusammensetzung und Verteilung der rezenten Grobfraktionssedimente am Kontinentalrand vor Nw-Afrika wird somit im wesentlichen als Ergebnis einer Überprägung der Biogenanlieferung durch nichtbiogene Komponenten angesehen. Wesentlicher steuernder Faktor ist demnach das hier vorherrschende Windsystem.

Age models of sediment cores from the continental margin of northwest Africa

Diatom abundance and species composition were quantitatively studied in two latest Quaternary (~130 ka to the Present) sequences from the continental margin of northwest Africa. Off this region, coastal upwelling is well developed under the influence of the NE trade winds. Variations in diatom abundance in these cores are inferred to represent changes caused by varying degrees of the upwelling fertility. Times of high productivity are marked by high relative frequencies of Chaetoceros, while low productivity is marked by the dominance of Aulacoseira granulata. Upwelling increased during glacial episodes (isotopic stages 2-4 and 6) relative to isotopic stages 1 and 5. During the late Holocene, primary productivity levels are similar to those for Stage 5, but in the early Holocene upwelling intensities seem to have been weaker than today. The paleoproductivity reconstruction based on the diatom record is supported by paleoproductivity estimations based on the organic carbon content of the sediments (Sarnthein et al., 1987).

Proportion of bryozoa, isopoda and ostracoda, and bryozoan species richness on the Antarctic continental shelf, slope and abyss

The Antarctic continental slope spans the depths from the shelf break (usually between 500 and 1000 m) to ~3000 m, is very steep, overlain by 'warm' (2-2.5 °C) Circumpolar Deep Water (CDW), and life there is poorly studied. This study investigates whether life on Antarctica's continental slope is essentially an extension of the shelf or the abyssal fauna, a transition zone between these or clearly distinct in its own right. Using data from several cruises to the Weddell Sea and Scotia Sea, including the ANDEEP (ANtarctic benthic DEEP-sea biodiversity, colonisation history and recent community patterns) I-III, BIOPEARL (Biodiversity, Phylogeny, Evolution and Adaptive Radiation of Life in Antarctica) 1 and EASIZ (Ecology of the Antarctic Sea Ice Zone) II cruises as well as current databases (SOMBASE, SCAR-MarBIN), four different taxa were selected (i.e. cheilostome bryozoans, isopod and ostracod crustaceans and echinoid echinoderms) and two areas, the Weddell Sea and the Scotia Sea, to examine faunal composition, richness and affinities. The answer has important ramifications to the link between physical oceanography and ecology, and the potential of the slope to act as a refuge and resupply zone to the shelf during glaciations. Benthic samples were collected using Agassiz trawl, epibenthic sledge and Rauschert sled. By bathymetric definition, these data suggest that despite eurybathy in some of the groups examined and apparent similarity of physical conditions in the Antarctic, the shelf, slope and abyssal faunas were clearly separated in the Weddell Sea. However, no such separation of faunas was apparent in the Scotia Sea (except in echinoids). Using a geomorphological definition of the slope, shelf-slope-abyss similarity only changed significantly in the bryozoans. Our results did not support the presence of a homogenous and unique Antarctic slope fauna despite a high number of species being restricted to the slope. However, it remains the case that there may be a unique Antarctic slope fauna, but the paucity of our samples could not demonstrate this in the Scotia Sea. It is very likely that various ecological and evolutionary factors (such as topography, water-mass and sediment characteristics, input of particulate organic carbon (POC) and glaciological history) drive slope distinctness. Isopods showed greatest species richness at slope depths, whereas bryozoans and ostracods were more speciose at shelf depths; however, significance varied across Weddell Sea and Scotia Sea and depending on bathymetric vs. geomorphological definitions. Whilst the slope may harbour some source populations for localised shelf recolonisation, the absence of many shelf species, genera and even families (in a poorly dispersing taxon) from the continental slope indicate that it was not a universal refuge for Antarctic shelf fauna.