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Russisch-Deutsche Zusammenarbeit System Laptev-See: System Laptev-See Polynja II, Eurasische Schelfmeere im Umbruch - Ozeanische Fronten und Polynjasysteme in der Laptev-See : Schlussbericht FKZ 03G0759
No full textBMBF-Verbundvorhaben System Laptev-See Polynja II, Eurasische Schelfmeere im Umbruch - Ozeanische Fronten und Polynjasysteme in der Laptev-See, Abschlussbericht 2012. Förderkennzeichen 03G0759, Laufzeit 1.4.2010 - 31.12.2012.
Aufgabenstellung des Verbundvorhabens
Die Arktis spielt eine wichtige Rolle im Klimageschehen unserer Erde, da diese Region das globale Klima aktiv beeinflusst. Mit zunehmender Besorgnis wird deshalb beobachtet, dass das Ausmaß und die Geschwindigkeit des Klimawandels in der Arktis während der letzten Jahre stark zugenommen haben, und Prognosen zeigen, dass sich dieser Vorgang über Rückkopplungsprozesse beschleunigen wird. Dies wird besonders die sibirischen Schelfmeere betreffen.
Von zentraler Bedeutung für die Meereisproduktion und das Ökosystem der arktischen Schelfmeere sind offene Wasserflächen, die sogenannten Polynjasysteme, die sich in den Wintermonaten entlang der Küsten zwischen Festeis und Packeis bilden (Abb. 1). Sie reagieren sehr sensibel und schnell auf Veränderungen in der ozeanischen und atmosphärischen Zirkulation und können somit als Modell dafür herangezogen werden, wie sich die klimatischen Veränderungen auf die Arktis auswirken werden.
Abb. 1: Polynjasysteme im Arktischen Ozean.
Im Rahmen des russisch-deutschen Verbundvorhabens „System Laptev-See Polynja II: Eurasische Schelfmeere im Umbruch – Ozeanische Fronten und Polynjasysteme in der Laptev-See“ sollten Polynja- und Frontensysteme am Beispiel der Laptev-See studiert werden (Abb. 2). Erste Auswirkungen der aktuellen klimatischen Veränderungen auf die Fronten- und Polynjasysteme sollten erfasst und die Folgen für die globale Klimaentwicklung aufgezeigt werden. Zentrale Fragestellungen waren dabei:
• Welchen Beitrag leistet die Laptev-See-Polynja zur Eisbilanz des Arktischen Ozeans?
• Wie stabil ist das Festeis in der Laptev-See?
• Inwiefern hat sich das Umweltsystem in der Laptev-See verändert und haben diese Veränderungen nachhaltige Auswirkungen?
Abb. 2: A: Die Forschungsarbeiten im Rahmen des russisch-deutschen Verbundvorhabens wurden in der Laptev-See-Polynja nördlich des Lena-Deltas durchgeführt; B: Frontensysteme in der Laptev-See im September 1994 und 1999. Dargestellt ist die Verteilung der Salzgehalte im Oberflächenwasser.
Das bilaterale Verbundprojekt umfasst in Deutschland vier Teilprojekte und das Sekretariat „System Laptev-See“ mit Schwerpunkt Koordination. Die Aufgaben des Verbunds können wie folgt zusammengefasst werden:
• Teilprojekt 1: Erfassung der Gründe für die Überschätzung der Meereisproduktion anhand von ozeanographischen Daten, der Ausbreitung von warmen, aus dem Atlantik stammenden Wassermassen in der Laptev-See und ihrer Auswirkungen auf Meereisproduktion und Ökosystem; Erfassung der Auswirkungen der veränderten ozeanischen Randbedingungen in den letzten drei Jahren auf das Sedimentbudget und auf die Verteilung von Schweb- und Nährstoffen im Gebiet des Laptev-See-Schelfes;
• Teilprojekt 2: Untersuchung der Auswirkungen des atmosphärischen und ozeanischen Antriebs auf die Eisbildung und die Entwicklung des Festeises in der Laptev-See sowie der Bedeutung der Meereisbedeckung und des küstennahen Festeises für die ozeanische Zirkulation und für den Stoff- und Energietransport auf dem Laptev-See-Schelf;
• Teilprojekt 3: Untersuchung der Bildung der für die arktische Halokline relevanten Wassermassen in der Laptev-See-Polynja und deren Veränderung nach 2007 sowie Identifizierung der steuernden Prozesse der Wassermassenverteilung und -bildung in der Laptev-See durch Vergleich mit atmosphärischen Antriebsdaten und insbesondere mit dem Transport von advektierten Wasserkörpern;
• Teilprojekt 4: Langzeitbeobachtung von Polynjen und Eisproduktion mittels hochauflösender passiver Fernerkundung für die letzten dreißig Jahre sowie Verbesserung des Verständnisses und der Quantifizierung von Polynjaprozessen und Eisproduktion für den rezenten Klimawandel mittels hochauflösender Meereis/Ozean/Atmosphären-Modellierung
Chemical composition of Laptev Sea surface sediments
No full textChemical composition of Laptev Sea surface sediment
Hardy inequalities for Robin Laplacians
No full textIn this paper we establish a Hardy inequality for Laplace operators with Robin boundary conditions. For convex domains, in particular, we show explicitly how the corresponding Hardy weight depends on the coefficient of the Robin boundary conditions. We also study several extensions to non-convex and unbounded domains
Sea ice production and water mass modification in the eastern Laptev Sea
No full textA simple polynya flux model driven by standard atmospheric forcing is used to investigate the ice formation that took place during an exceptionally strong and consistent western New Siberian (WNS) polynya event in 2004 in the Laptev Sea. Whether formation rates are high enough to erode the stratification of the water column beneath is examined by adding the brine released during the 2004 polynya event to the average winter density stratification of the water body, preconditioned by summers with a cyclonic atmospheric forcing (comparatively weakly stratified water column). Beforehand, the model performance is tested through a simulation of a well-documented event in April 2008. Neglecting the replenishment of water masses by advection into the polynya area, we find the probability for the occurrence of density-driven convection down to the bottom to be low. Our findings can be explained by the distinct vertical density gradient that characterizes the area of the WNS polynya and the apparent lack of extreme events in the eastern Laptev Sea. The simple approach is expected to be sufficiently rigorous, since the simulated event is exceptionally strong and consistent, the ice production and salt rejection rates are likely to be overestimated, and the amount of salt rejected is distrusted over a comparatively weakly stratified water column. We conclude that the observed erosion of the halocline and formation of vertically mixed water layers during a WNS polynya event is therefore predominantly related to wind- and tidally driven turbulent mixing processe
Mineral composition of 0.05-0.025 mm grain size fraction of surface bottom sediments from the Laptev Sea
No full textMineral composition of 0.05-0.025 mm grain size fraction of surface bottom sediments from the Laptev Se
Mineral composition of 0.05-0.025 mm grain size fraction of Laptev Sea bottom sediments from the core Kord-102
No full textMineral composition of 0.05-0.025 mm grain size fraction of Laptev Sea bottom sediments from the core Kord-10
Moored measurements of current, temperature and salinity on the Laptev Sea shelf in 2013-2014
No full textA total of four moorings ("1893", "Taymyr", "Kotelny", "Vilkitsky") was deployed in September 2013 during the Transdrift XXI - expedition and recovered in September 2014 during Transdrift XXII aboard the Viktor Buinitsky. The expeditions were carried out in the framework of the German-Russian "Laptev Sea Systems" partnership, and within the BMBF-funded "Transdrift"-project. The moorings were designed to collect information on the general shelf circulation, to study ice-ocean-atmosphere processes, and to understand the role of the Lena River on the oceanography of the Laptev Sea
Colored dissolved organic matter (CDOM) measured during cruise TRANSDRIFT-XXI, Laptev Sea
No full textThe data set includes the light absorption coefficient of colored dissolved organic matter (CDOM) from 200 nm to 700 nm wavelength together with physical oceanographic observations (temperature and salinity) from the Laptev Sea. Sampling was carried out September 2013. During the ship-based expedition, we operated a CTD profiler (conductivity temperature-depth; Seabird 19+) to sample the basic hydrographic parameters. The CTD is operated on a carousel water sampler (SBE 32SC) allowing automated water sampling at pre-selected depths.
The dataset is part of a multi-year study (different seasons over a period of 9 years: 2010-2019) of the dissolved organic matter (CDOM), which includes observations in marine waters from the coastal zone to the shelf edge of the Laptev Sea and East Siberian Sea, the river Lena and ice and water samples from the land-fast in the south-eastern Laptev Sea
Colored dissolved organic matter (CDOM) measured during cruise TRANSDRIFT-XVII, Laptev Sea
No full textThe data set includes the light absorption coefficient of colored dissolved organic matter (CDOM) from 200 nm to 700 nm wavelength together with physical oceanographic observations (temperature and salinity) from the Laptev Sea. Sampling was carried out September 2010. During the ship-based expedition, we operated a CTD profiler (conductivity temperature-depth; Seabird 19+) to sample the basic hydrographic parameters. The CTD is operated on a carousel water sampler (SBE 32SC) allowing automated water sampling at pre-selected depths.
The data set is part of a multi-year study (different seasons over a period of 9 years: 2010-2019) of the dissolved organic matter (CDOM), which includes observations in marine waters from the coastal zone to the shelf edge of the Laptev Sea and East Siberian Sea, the river Lena and ice and water samples from the land-fast in the south-eastern Laptev Sea
Macerals analyses of sediment cores from the Laptev Sea
No full textIn order to reconstruct the depositional environment from the Laptev Sea continental slope and shelf during the past ~15,000 years BP maceral analysis was carried out on two sediment cores (PS2458-4, PS2725-5) and compared with organic-geochemical parameters. During the transition from the Last Glacial to the Holocene the environment of the Laptev Sea shelf was controlled by the post-glacial sea level rise, variations in river discharge, surface-water productivity, and Atlantic-water inflow along the Eurasian continental margin. Based on our results, we identify the following significant changes of the environment: (a) at approximately 13,500 years BP the first step of deglaciation (Termination 1a) is documented by the deposition of marine and fresh-water organic matter; (b) at approximately 10,400 years BP the first post-glacial influence of Atlantic-water inflow along the Eastern Laptev Sea continental margin is indicated by an increase in marine organic matter; (c) at the beginning of the Holocene an increased fluvial supply is documented by an increase in fresh-water alginite; and (d) since ~9500-8000 years BP modern marine conditions are established at the Laptev Sea continental margin as documented in increased amounts of marine macerals, biomarkers (dinosterol, brassicasterol, short-chain fatty acids), and dinoflagellate cysts
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