CTD-CTD-MSS-CTD ...

Der Titel des 5. Wochenberichts ist der Geheimcode für einen Großteil unsere derzeitigen Arbeiten in der Region um 51°S, 13°W. Wir haben mit Hilfe von Satellitenbeobachtungen (Anomalien der Ozeanoberflächenhöhe) und dem im Schiffsrumpf eingebauten Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP) einen nur recht schwach ausgebildeten mesoskaligen zyklonalen Wirbel gefunden, d.h. das Wasser bewegt sich von oben gesehen im Uhrzeigersinn um ein Zentrum bei etwa 51°12’S, 12°40’W. Unser Wirbel, den wir nach der englischen Bezeichnung `Eddy´ nennen, ist klein, aber fein: Bojen und Sinkstofffallen (oft auch Sedimentfallen genannt), die wir in der Nähe des Zentrums ausgesetzt haben, sind auch nach einigen Tagen nur sehr wenig verdriftet. Die Chlorophyllwerte liegen deutlich über 2 mg m^-3 und erreichen im Zentrum fast 3 mg m^-3. Nach ausführlicher Beprobung der Zentralstation beginnen wir die Wassermassenverteilung und das Strömungsfeld in der Umgebung zu vermessen.

Zunächst werden auf jeweils zwei Stationen in nördlicher, östlicher, südlicher und westlicher Richtung in Abständen von etwa 12 Seemeilen CTD und Mikrostruktursonde (MSS, Abb. 1) eingesetzt, um die Hydrographie (Temperatur-, Salz- und Dichteschichtung, geostrophische Geschwindigkeit) und die Durchmischungsprozesse in den oberen 300 Metern zu erkunden, sowie Wasserproben aus verschiedenen Tiefen zur Bestimmung von Nährstoffen, Sauerstoff, gelöstem anorganischen Kohlenstoff, Thorium, Helium und aus anthropogener Produktion stammenden, über die Atmosphäre eingetragenen Spurengasen zu sammeln. Die Satellitenkarten und Unterwegschlorophyllproben waren Grundlage unserer Fahrtplanung, aber erst die CTD-Proben lassen uns unter die Oberfläche blicken. Nach Abarbeitung des oben beschriebenen CTD-MSS-Kreuz erweitern wir das Kreuz zu einem Gitter mit 16 weiteren Stationen und fahren CTD-MSS-CTD-CTD-MSS-CTD-...

Alle 2 bis 3 Tage kehren wir allerdings zur Zentralstation zurück, nicht ohne vorher die Sinkstofffalle wieder aufzunehmen. An der Zentralstation setzen wird eine neue Falle aus und führen ein umfangreiches Beprobungsprogramm mit Hilfe von CTD, Lichtsensoren, Spezialschöpfer für den Spurennährstoff Eisen, sowie Netzen etc. durch.

Die frei driftenden Sinkstofffallen (Abb. 2 & 3) sind von entscheidender Bedeutung bei der Untersuchung von Exportprozessen in einem hochdynamischen System wie der starken Phytoplanktonblüte, die wir derzeit untersuchen. Konventionelle Sinkstofffallen sind sinnvoll für die Bestimmung des vertikalen Massenflusses und der chemischen Zusammensetzung des absinkenden Materials. Allerdings geben sie oft wenig Aufschluss über die Art der Partikel, die den Hauptteil des Vertikalflusses ausmachen. Ohne den Typ und die genaue Struktur der Partikel zu kennen, ist es unmöglich, die Ausgangsstruktur und die Umwandlungsprozesse während des Absinkens von einem Typ in den anderen (von Algen zu Algenflocken – sogenanntem Meeresschnee – oder zu Zooplanktonkotballen) zu verstehen und daraus die Prozesse zu rekonstruieren, die die biologische Kohlenstoffpumpe regulieren. Ein Schwerpunkt der Expedition ANT-XXVIII/3 wird auf ein Verständnis der Exportmechanismen gelegt, insbesondere wie sich die Planktonzusammensetzung auf die Struktur und chemische Zusammensetzung von absinkenden Partikeln auswirkt.

Im Unterschied zu konventionellen Fallen benutzen wir hochviskose Gele am Boden einiger Fallenzylinder, um absinkende Partikel zu fangen und gleichzeitig ihre Struktur zu erhalten: Partikel sinken in die durchsichtigen Gele ein wie ein Brötchenkrümel in Honig. Bildverarbeitung unter hoher Vergrößerung liefert uns Informationen über die Zusammensetzung und das Größenspektrum der Partikel. Unterschiede zwischen den Zylindern, die bei 100 und 300 Metern im Wasser hingen, erlauben uns Rückschlüsse über Transformationsprozesse in der dazwischen liegenden Wasserschicht. Die Anwendung der Gel-Fallen hat uns hier bereits wertvolle Hinweise auf die Sedimentationsprozesse gegeben. Wir befinden uns offensichtlich in einem Gebiet, in dem das Phytoplankton sehr stark vom Zooplankton beweidet wird. Entsprechen sinkt nur wenig Algenmaterial direkt in die Tiefe.

Bei den allermeisten Partikeln, die die durchmischte Deckschicht (hier z.Z. etwa 100 Meter dick) verlassen, handelt es sich um Kotballen von Zooplankton. Kotballen (Abb. 4) von vier verschiedenen Tiergruppen waren am Export beteiligt: Salpen, Krill, Flohkrebse (Amphipoden) und Appendikularien. Allerdings werden wir den Beitrag der einzelnen Kotballentypen zum Gesamtexport erst nach eingehender Analyse am AWI benennen können.

Inzwischen sind wir zum vierten Mal an der Zentralstation. Bei den ersten drei Malen war das Chlorophyll in 20 Meter Tiefe kaum verändert, allerdings hatte die Gesamtmenge von Chlorophyll über die oberen 120 Meter von Mal zu Mal abgenommen. War dies ein erstes Anzeichen für das Ende der Blüte? Beim vierten Besuch hatte sich nun der Chlorophyllwert in 20 Meter Tiefe deutlich verringert. Ein weiteres Anzeichen für das Ende der Blüte? Das aus CTD-Wasserproben abgeleitete Vertikalprofil der Chlorophyllkonzentration lehrt uns eines besseren: Der Sturm der letzten beiden Tage hatte die oberen Wasserschichten mit darunterliegenden, chlorophyllärmeren Schicht vermischt. Wir müssen also noch weiter geduldig sein. Einige sonnige Tage während der Woche haben uns allerdings auch einen besseren Blick vom Satelliten aus auf die Ozeanfarbe beschert. Danach ist die großflächige Algenblüte in den letzten zwei Wochen schon arg zusammengeschrumpft und wir erwarten, dass auch unser Eddy von diesem Schwund nicht verschont bleiben wird. Wir möchten gern dabei sein, wenn dies passiert.

In dieser Woche ist einer unserer Kollegen zum ersten Mal Vater geworden. Wir hatten ihm und natürlich vor allem seiner Frau seit mehreren Tagen die Daumen gedrückt. Als er schließlich vom Funker zum Telefon gerufen wird, wissen alle Bescheid: Wir können ihm zu seinem Sohn gratulieren. Bevor er ihm die Windel wechseln darf, werden aber noch weitere vier Wochen vergehen.

 

Dieter Wolf-Gladrow