Die gesamte Analyse konzentriert sich auf den Dichtebereich, der als Haupteintragsbereich
durch die Subduktion identifiziert wurde:
=25.3 bis 26.9kgm
. Zusätzlich werden Quellwasser
außerhalb dieses Dichtebereichs berücksichtigt, da diese durch Vermischung ebenfalls
die darüberliegenden Schichten beeinflussen können (151).
Die volumetrisch größten Einträge der Modewasser wurden im Abschnitt 4.4
bei
=26.5 und 26.8kgm
gefunden. Diese Isopyknen sind in den folgenden Abbildungen
hervorgehoben.
Die Analysenreihenfolge orientiert sich an der vermuteten Ventilationsrichtung
von Süd nach Nord, wobei Untersuchungsregionen fett gedruckt sind und
[ die Datensätze kursiv und in Klammern vermerkt werden]:
Südhemisphäre:
Im Abschnitt 4.4 wurde der Eintrag von Zentralwasser und Modewasser
in den Subtropenwirbel analysiert. Beide Wassermassen haben initial weitestgehend
identische Tracercharakteristika, unterscheiden sich aber im ``Alter''.
Beide Wasser werden daher mit identischen Charakteristika als ICW in die OMP Anaylse
des Subtropenwirbels [ I5, Südteil I5 Ost, I8] eingebracht. Die Wassermassenverteilung
ist daher sehr homogen, allein in den biogeochemischen Änderungen sind die Unterschiede
zu erkennen.
Diese Wasser treffen an der Nordseite des Subtropenwirbels auf das AAMW, das mit dem
Südäquatorialstrom aus dem Indopazifischen Einstrom westwärts transportiert wird.
Bei ca. 15S (30) entsteht eine Front zwischen dem salzreichen Wasser aus
dem Subtropenwirbel und dem vergleichsweise salzarmen AAMW [ JADE 89, FR09/87].
Ein Zonalschnitt bei ca. 8
S folgt als Analyse der Wassermassenverteilung im tropischen
Indischen Ozean im Übergang zur Äquatorialregion [ I2].
Anteile des Indonesischen Einstroms (AAMW), des Wassers aus dem Subtropenwirbel (ICW) und des
Indischen Äquatorialwassers (IEW) sollten an der Zusammensetzung beteiligt sein.
Immer noch in der Südhemisphäre teilt sich im Westen die Zirkulation in eine nördliche und eine
südliche Komponente. Dabei spielt der vorherrschende Monsun eine wichtige Rolle im weiteren
Schicksal des Wassers. Nach Süden wird das Wasser im Subtropenwirbel rezirkuliert, nach Norden
ermöglichen die Randströme einen Transport in die Nordhemisphäre.
Nordhemisphäre:
Die Randströme transportieren das Thermoklinenwasser aus der Südhemisphäre in die
Nordhemisphäre. Da die Nordhemisphäre keine eigene Subduktionszone für Thermoklinenwasser
besitzt, wird sich das Südhemisphärenwasser hauptsächlich mit importiertem Wasser aus dem
Roten Meer und dem Persischen Golf mischen. In der Arabischen See sind noch
verhältnismäßig hohe Anteile der Randmeerquellen zu erwarten [ M32/4].
Für den Zonaltransport des Wassers aus der Randstromregion ist monsunabhängig der
Nordäquatorialstrom oder der Monsunstrom verantwortlich.
Entlang eines Schnitts bei 80O standen zwei Datensätze zur Verfügung, die in
unterschiedlichen Monsunphasen aufgenommen wurden. Die Monsunabhängigkeit der
Wassermassenanteile und der biogeochmischen Änderungen konnte damit bestimmt werden
[ FR08/94, I5Ost].
Temperatur | Salzgehalt | Sauerstoff | Silikat | Phosphat | Nitrat | Nummer | |
ICW | 18 | 35.8 | 230 | 0.5 | 0 | 0 | 1 |
9 | 34.65 | 260 | 5 | 1.1 | 15 | 4 | |
AAMW | 16.4 | 34.55 | 100 | 25 | 1.4 | 19 | 7 |
10 | 34.56 | 91 | 48 | 2.1 | 30. | 6 | |
8.1 | 34.56 | 91 | 40 | 2.1 | 30 | 5 | |
RSW/PGW | 18.73 | 37.7 | 50 | 19.2 | 1.56 | 19.7 | 9 |
AAIW | 4.5 | 34.35 | 210 | 35 | 2.2 | 32 | 8 |
IEW | 8.5 | 35 | 60 | 50 | 2.5 | 35 | 10 |
Gewichtung | |||||||
Nordhemisphäre | 12 | 24 | 7 | 2 | 2 | 2 | |
Südhemisphäre | 24 | 24 | 7 | 2 | 2 | 2 |
Die zur Analyse nötige Gewichtung der einzelnen Tracer geschieht über das Verhältnis der Bandbreite der Tracerwerte in der Quellwassertypenmatrix relativ zur Variabilität in den Quellregionen (vergl. Abschnitt 3.3). Da ICW und AAMW als einizge Wassermassen des Gebiets einen großen Tiefenbereich (Temperaturbereich) einnehmen, besitzen sie auch eine ausgeprägte Variabilität in ihren Quellregionen. Die Festlegung der Gewichte wird daher auf die Einflußnahme dieser beiden Wassermassen beschränkt und greift auf Ergebnisse von (55) zurück. Dort wurde aus einer Reihe von linearen Regressionen in den Quellwasserregionen von AAMW und ICW, die ``optimale'' Gewichtung berechnet (siehe Tabelle 5.1, letzte Zeilen).
Die Untersuchung der Doppeldiffusiven Prozesse (vergl. Abschnitt 4.3) zeigte, daß es
durch den vertikalen Salzfluß in den Fingern zu einer Rotation der T/S Charakteristik des ICW kam.
Um diesem Effekt gerecht zu werden und gleichzeitig die Tracercharakteristika in der
Ursprungsregion durchgängig verwenden zu können, wird die Temperatur in der Nordhemisphäre
um 50% geringer gewichtet als in der Südhemisphäre.
Salz, Sauerstoff und Nährstoffe werden durch den Doppeldiffusiven Fluß gleichermaßen beeinflußt
und können daher ihre Gewichtung relativ zueinander beibehalten.
Für jede Region werden zur Analyse folgende Schritte unternommen:
T | S | O![]() |
PO![]() |
NO![]() |
H![]() ![]() |
|
Meßfehler | 0.01 | 0.01 | 3 | 0.05 | 1 | 2 |
Variabilität QWT | 0.1 | 0.1 | 5 | 0.2 | 4 | 8 |
![]() |
Modewasser sind in ihren T/S Eigenschaften nicht vom Zentralwasser zu unterscheiden. Beide Wassermassen werden daher mit einer Definition (als 2 Quellwassertypen) in die Analyse eingebracht. Sie sind dabei nahezu gesättigt im Sauerstoff bei geringen Nährstoffkonzentrationen. Ein Unterscheidungskriterium nach Eintritt in die Thermokline ist jedoch ihr ``Alter'', welches sich in den biogeochemischen Änderungen widerspiegelt: Modewasser werden in Regionen südlich der Subtropenfront durch Konvektion erzeugt und dann durch Subduktion in die Thermokline eingespeist (vergl. Abschnitt 4.4). Es wird, bei entsprechender Konvektionstiefe, ``junges'' Wasser in große Tiefen (hohe Dichte) eingebracht. Zentralwasser wird durch Divergenzen im Ekmanmassentransport, also letztlich durch das Windfeld, in die Thermokline eingebracht. Die Ausbreitung geschieht entlang von Isopyknen (143), so daß ein Erreichen großer Tiefen auch einem langen Ausbreitungsweg ``entlang'' von Isopyknen gleichzusetzen ist. In der Zeit kommt es durch die biogeochemischen Prozesse zu Änderungen in Nährstoffen und Sauerstoff. Eine Aufteilung des ICW in Zentralwasser und in Modewasser ist daher über Unterschiede in den biogeochemischen Änderungen möglich.
![]() ![]() ![]() |
Zungenförmige Ausbreitungen von Salzgehalt (mitte) und Sauerstoff (unten) sind,
als Hinweis zur Ausbreitung von Wassermassen, gut sichtbar.
Ab 45S erkennt man in etwa 1000 m Tiefe eine Zunge salzarmen (S
) und
sauerstoffreichen Wassers die bei 15
S auf 650 m Tiefe angestiegen ist.
Dabei ist der Salzgehalt von
34.4 auf
34.6 angestiegen.
Diese salzarme Schicht ist das Antarktische Zwischenwasser (AAIW), daß die Untergrenze der
Thermokline festlegt (174).
Oberflächennah erkennt man nördlich von 35
S eine zungenförmige Einschiebung von sehr
salzreichem Wasser in 200 m Tiefe mit Salzgehalten
.
Das Salzgehaltsmaximum ist der oberen Grenze der Zentralwasser (Subtropischen
Modewasser, STMW 24) zuzuschreiben.
![]() ![]() ![]() |
Bei ca. 35S ist durch die Scharung in den Isothermen die Subtropenfront zu erkennen
(5). Bei etwa 40
S ist, aufgrund der homogenen Temperaturverteilung zwischen
200 m bis 600 m Tiefe (78), ein Formationsgebiet der Modewasser zu erkennen.
Das Wasser wird hier durch Konvektion homogenisiert (107) und später durch
lateralen Eintrag in die Thermokline subduziert.
Das oberflächennahe Salzgehaltsmaximum, das die obere Grenze des Zentralwassers definiert
erstreckt sich nach Norden bis zu einer ausgeprägten Front bei ca. 12
S
(30). Nördlich der Front ist Wasser aus dem Indopazifischen Einstrom
zu sehen.
Die Front ist von 150 bis 400 m Tiefe fast vertikal und gut im Salzgehalt und im Sauerstoff
erkennbar. Danach ist sie bis in etwa 1000 m Tiefe südlich geneigt und verläuft dabei unterhalb des
Salzgehaltsminimums des Zwischenwassers.
Im Sauerstoff lassen sich nördlich der Front zwei Einschübe sauerstoffarmen Wassers erkennen:
einer ist in etwa 180 m und einer in 500 m Tiefe.
Der Zonalschnitt bei ca. 32S (Abbildung 5.3) wurde von (154) und
(24) detailliert beschrieben.
Grundsätzlich ist ein ostwärtiger Anstieg der Isothermen (oben) und Isohalinen (mitte) zu erkennen.
Der damit einhergehende Anstieg der Isopyknen bringt so dichtes Wasser im Ostteil in Richtung
Oberfläche. Im 1000 m Tiefenniveau werden im Westen Dichten von
=27.2kgm
und im Osten von
=27.35kgm
erreicht.
In der Verteilung des Salzgehalts (mitte) ist das AAIW wieder als salzarme Schicht, im Ostteil bei
1000 m Tiefe, gut zu erkennen. Dabei kommt es in dieser Schicht zu einer ostwärtigen Abnahme im
Sauerstoff (unten), die ein Einströmen des AAIW von Westen nahelegt.
Diese Sauerstoffabnahme steht im Einklang mit dem ostwärtigen Transport des AAIW im
Zirkumpolarstrom aus den Formationsgebieten im Südostpazifik (20,24).
Im Tiefenbereich 200 bis 700 m ist die Sauerstoffverteilung gerade umgekehrt zu der in der Tiefe.
Westlich von 50
O sieht man vergleichsweise sauerstoffarmes Wasser, welches auf den
südwärtigen Transport von Wasser aus niederen Breiten zurückzuführen ist (111).
Sauerstoffmaxima in diesem Tiefenbereich sind bei 60
O und im Bereich von
80
O bis 110
O zu sehen. Diese Regionen stimmen mit denen überein, wo laut Analyse der
Subduktionsraten (Abschnitt 4.4) der Eintrag der Modewasser zu erwarten ist.
![]() |
Verrauschen mit Meßfehler | ICW | AAMW | AAIW | IEW | ![]() ![]() |
Mittlerer Fehler Meridionalschnitt | ![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() ![]() ![]() |
Mittlerer Fehler Zonalschnitt | ![]() |
![]() |
![]() |
- | ![]() ![]() ![]() |
Verrauschen Quellwassertypen | |||||
Mittlerer Fehler Meridionalschnitt | ![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() ![]() ![]() |
Mittlerer Fehler Zonalschnitt | ![]() |
![]() |
![]() |
0% | ![]() ![]() ![]() |
Die Fehler der OMP Analyse durch das Rauschen in den Daten sowie durch Variabilitäten in den Quellwassertypen sind für dieses Meeresgebiet gering. Dieses gilt bezüglich der errechneten Vermischungsanteile sowie der biogeochemischen Änderungen.
![]() ![]() ![]() ![]() |
![]() ![]() ![]() ![]() |
Die zonale Wassermassenverteilung (Abb. 5.6) zeigt ebenfalls hauptsächlich
ICW in der Thermokline. Allein an der Westseite ist ein geringer Anteil von AAMW zu erkennen,
das nach einem zonalen Transport über den Indischen Ozean vor der Küste Afrikas im Mozambique
Kanal südwärts transportiert wird und dann hier bei 32S erscheint (29).
Wieder schließt das AAIW die Thermokline ab, auch hier wird der Kern nicht
aufgelöst. IEW (unten) ist für diesen Tiefenbereich nicht nachweisbar.
![]() |
Im Meridionalschnitt (Abb. 5.7) ist generell nach Norden eine immer stärkere
biogeochemische Änderung zu erkennen, die ab der Front zum AAMW bis auf 180molkg
ansteigt.
Die geringe Korrektur im Süden stimmt mit dem Eintrag der Modewasser überein.
Auf den Isopyknen der Modewasser mit besonders hohen Volumeneinträgen ist ein weiter nach
Norden reichender Einfluß zu erkennen:
Für die 26.5kgm
Isopykne (SAMW
) ist das auf dem Meridionalschnitt südlich von 15
S,
für die 26.8kgm
Isopykne (SAMW
) ist dieses besser nördlich von 15
S erkennbar.
Das ergibt sich aus dem weiter östlich stattfindenden Eintrag des SAMW
, daß daher mit der
Subtropischen Zirkulationszelle äquatornäher vordringen kann.
Zusätzlich ist auch im Bereich des Salzgehaltsmaximums (
=26.0kgm
, Isopykne nicht auf der
Abbildung eingetragen) eine gut ventilierte Zunge zu sehen. Dieses kann nach (24)
dem Subtropischen Modewasser bzw. dem oberen Quellwassertyp des Zentralwassers zugeordent
werden.
Unterhalb von
=26.8kgm
, zwischen ICW und AAIW, sieht man eine Zone mit verstärkter
biogeochemischer Änderung. Es ist daher eine geringere Ventilation dieses Bereiches
anzunehmen, die verstärkte biogeochemische Änderungen zuläßt.
Diese Zone kann als der von (69) beschriebene Übergang von der ``ventilierten''
zur ``nicht ventilierten'' Thermokline angesehen werden.
![]() |
Im Zonalschnitt (Abb. 5.8) sind im Ostteil, zwischen den Isopyknen
26.5 bis 26.8, nur geringe biogeochemische Änderungen im Tracerfeld nötig. Das ist in
Übereinstimmung mit dem Bereich, in dem die Modewasser eingebracht werden
(vergl. Abschnitt 4.4).
Im Westen ist dagegen eine kontinuierliche Zunahme der biogeochemischen Änderungen mit
der Tiefe oder besser Dichte, zu erkennen.
Diese Verteilung ist für ein weiter im Süden durch Ekmanpumping induziertes und
dann entlang von Isopyknen transportiertes Zentralwasser zu erwarten.
Zusammenfassend ist für den Subtropenwirbel folgendes zu sagen:
Die Wassermassenverteilung im Zonal- wie im Meridionalschnitt zeigt die erwartete Dominanz des
ICW (Modewasser und Zentralwasser). Auf dem Meridionalschnitt, der ab 20S auf 80
O
verläuft, sind nur noch geringe Anteile von Wasser aus dem Indopazifischen Einstrom zu sehen.
Die biogeochemischen Änderungen bestätigen den Eintritt der Modewasser von Südosten.
Zwischen der durch ICW ventilierten Thermokline und dem Zwischenwasser befindet sich eine Region
in der verstärkt biogeochemische Korrekturen notwendig sind.
![]() |
Das AAMW ist eine Wassermasse, deren Charakteristika aus modifiziertem Nordpazifischen
Zentralwasser herrührt (21).
Durch diese Verbindung ist ein Wärme- und Salzaustausch zwischen beiden Ozeanen ermöglicht, der als
wichtiges Bindeglied in der Warmwasserroute des klassischen ``Conveyer Belt'' angesehen wird
(6,29).
Das AAMW strömt hauptsächlich im Bereich der Timor See ein und wird hier mit dem
einsetzenden Südäquatorialstrom nach Westen transportiert (12).
Dabei kommt es im Süden in Kontakt mit dem Wasser aus dem Subtropenwirbel (ICW), im Norden
mit Wasser aus der Äquatorialregion (23).
Die sich ausbildende Front zum ICW ist besonders im Salzkontrast sehr ausgeprägt, wobei die
Charakteristika des AAMW nach Westen schnell durch Vermischung abnehmen.
Der Hauptteil des Einstroms ist in den oberen 300 m auf etwa 10S zentriert zu verfolgen
(30), aber auch in der Tiefe ist der Einstrom nachzuweisen
(174,48).
WESTSCHNITT (FR0987)
![]() ![]() ![]() |
OSTSCHNITT (JADE89)
![]() ![]() ![]() |
Auch im östlichen Schnitt (Abb. 5.11) sind im Südteil, jetzt aber stärker
verdünnt, Spuren des ICW im Salzgehalt wie im Sauerstoff von 200 m bis 600 m Tiefe zu erkennen.
Die nördliche Front zum AAMW ist dabei auf gleicher Breite (ca. 13S) wie im
Westschnitt zu erkennen.
Im Norden (nördlich 11
S) sind Minima im Sauerstoff bei gleichzeitigen relativen
Maxima im Salzgehalt (S
) zu sehen, wieder könnte das der Einfluß des Wassers
aus der Äquatorialregion sein. Beide Schnitte zeigen ein Salzgehaltsminimum in 800 m bis 1000 m
Tiefe, verbunden mit dem tiefen Einstrom des AAMW`s in den Indischen Ozean (12).
![]() |
Um den Übergang zum Zwischenwasser aufzulösen, wurden IEW (10), AAIW (8) und als zusätzliche Quelle Wasser aus der Tiefe der Timor See benutzt (5). Es stellte sich jedoch heraus, daß für die Analyse des darüberliegenden ventilierten Bereichs die Wahl des Quellwassers im Zwischenwasserniveau unerheblich war. Die Tracer Diagramme (Abb. 5.12) verdeutlichen wieder die Position der Quellwassertypen (mit Identifikationsnummern) relativ zu den Daten. ICW und AAMW werden jeweils durch 2 Quellwassertypen (1, 4 und 6, 7) definiert. Die Verwendung Quellwassers das die Charakteristika in der Tiefe einbringt als AAMW (5), AAIW (8) oder IEW, wurde wieder durch die sich ergebenden Residuen ausgewählt. Dabei wurden, unabhängig von der Wahl, für den ventilierten Bereich keine Änderung in den Wassermassenanteilen sowie den biogeochemischen Änderungen festgestellt.
Die Fehler der OMP Analyse durch das Rauschen in den Daten sowie durch Variabilitäten in den Quellwassertypen sind für dieses Meeresgebiet gering:
Verrauschen mit Meßfehler | ICW | AAMW | ![]() ![]() |
||
Mittlerer Fehler | ![]() |
![]() |
![]() ![]() ![]() |
||
Verrauschen Quellwassertypen | |||||
Mittlerer Fehler | ![]() |
![]() |
![]() ![]() ![]() |
WESTSCHNITT (FR0987)
![]() ![]() ![]() ![]() |
WESTSCHNITT (FR0987)
![]() OSTSCHNITT (JADE89) ![]() |
Geringe P r
sind nördlich der Front (ca. 13
S) bis in 300 m Tiefe
vorhanden (Abb. 5.15).
Bezogen auf die markanten Modewasserdichten (26.5 und 26.8 kgm
) ist im westlichen Schnitt
(FR0987) durch die geringe vertikale Auflösung keine Information zu erhalten.
Es sei noch am nördlichen Rand der Untersuchungsregion in ca. 400 m Tiefe auf ein hohes
P r
verwiesen, daß mit dem Transport von Äquatorialem Wasser im Süd Java
Strom zu erklären sein kann.
Auf dem östlichen Schnitt ist im Bereich zwischen den größten Anteilen von ICW und dem
AAMW, bei ca. 16S zwischen den beiden Modewasserdichten eine Zone mit Änderungen
molkg
zu sehen. Diese Zone wird offensichtlich von beiden Wassermassen nur schwer erreicht
und erlaubt größere biogeochemische Änderungen.
Unterhalb des Einstroms von AAMW und nördlich von 12
S kommt es zu auffallend
großen biogeochemischen Änderungen, die leider im FR0987 Schnitt nicht mehr aufgelöst werden
können.
Aus der noch folgenden Untersuchung klimatologischer Daten wird ersichtlich, daß es sich um eine
gering ventilierte Zone handelt, die mit den ``Schattenzonen'' der Theorie nach (69)
vergleichbar sein sollte.
Im unteren Bereich der Thermokline sind im Süden, vor der Australischen Küste, nur
geringe Änderungen im JADE89 Schnitt (Abb. 5.15) bei 600 m Tiefe nötig.
Dies ist ein Hinweis darauf, daß der Tiefenausstrom von AAMW entlang des Schelfes
passiert. Mit den vorliegenden Daten läßt sich dieses jedoch nicht sicher ermitteln.
Zusammenfassend ist für den Bereich des Indopazifischen Einstroms eine Aufteilung der Thermokline
in AAMW und ICW ableitbar.
Der Einfluß des AAMW reicht bis in 400 m Tiefe.
Es bildet sich eine Frontalzone, deren Struktur im Osten eher geneigt ist, nach Westen aber
steiler wird.
Das Wasser auf den Modewasser Dichteflächen (26.5 und 26.8kgm) benötigt eine
biogeochemischen Korrektur im Sauerstoff von maximal 45
molkg
, wobei noch Wassermassenanteile
bis 80% auftreten, die jedoch nach Osten abnehmen.
Die Existenz einer ``Schattenzone'' wie das Thermoklinenmodell von (69) sie
vorhersagt, wird zwar durch den Indopazifischen Einstrom gestört, ist aber unterhalb von 400 m
Tiefe sichtbar.
![]() |
Die hydrographische Struktur dieser Region ist bestimmt durch den westwärtigen Transport von Wasser aus dem Indopazifischen Einstrom (AAMW) und Wasser aus dem Subtropenwirbel (ICW) mit dem Südäquatorialstrom. Von Norden ist der Einfluß des Wassers aus der Äquatorialregion (IEW) zu erwarten.
![]() ![]() ![]() |
In 200 m Tiefe ist im Osten ein relatives Sauerstoffminimum zu erkennen, wie es dort auch von
(171) für den äquatorialen Bereich beschrieben wird. Es befindet sich unterhalb
der Zone mit sehr geringem Salzgehalt, die im Ostteil bis in ca. 100 m Tiefe reicht.
Dabei handelt es sich um den Einfluß des Indopazifischen Einstroms und
dem Frischwassereintrag aus der positiven Niederschlagsrate in dieser Region
(vergl. Abschnitt 4.2).
Auf der 26.8kgm Isopykne (etwa 400 m Tiefe) ist für den gesamten Schnitt ein
relatives Sauerstoffmaximum zu erkennen, das mit dem SAMW
verbunden sein kann.
Das absolute Sauerstoffminimum ist östlich von 70
O in etwa 800 m Tiefe zu erkennen.
Es kann sich um Wasser aus der Äquatorialregion handeln. (174) gibt aus einer
Wassermassenanalyse der Zwischenwasser für diesen Bereich jedoch hauptsächlich Wasser
des Indopazifischen Einstroms an, wobei er dem Wasser der Äquatorialregion keine eigene
Definition gegeben hat.
Zu erwähnen ist im Westen der Kern warmen, salzreichen und sauerstoffarmen Wassers
in ca. 800 m Tiefe vor der Arfikanischen Küste. Dieser ist mit dem südlichen
Transport des Wassers aus der Arabischen See verbunden (101).
Der Tiefenbereich wird in der vorliegenden Arbeit jedoch nicht untersucht.
Die Position der gewählten Quellwassertypen zu den Daten ist in Abbildung 5.18
dargestellt. Es ist zu erkennen, daß für die biogeochemisch beeinflußten Tracer deutliche
Abweichungen auftreten, die eine Zusammensetzung der Wassermassenstruktur mit Hilfe einer
biogeochemischen Korrektur (P) ermöglichen.
![]() |
Verrauschen mit Meßfehler | ICW | AAMW | IEW | ![]() ![]() |
Mittlerer Fehler | ![]() |
![]() |
![]() |
rel. Fehler 12% |
Verrauschen Quellwassertypen | ||||
Mittlerer Fehler | ![]() |
![]() |
![]() |
rel. Fehler 9% |
![]() ![]() ![]() |
![]() |
![]() |
Die hydrographische Struktur auf beiden Schnitten ist geprägt durch das Zusammentreffen von
salzreichem, sauerstoffarmem Wasser aus dem Norden und relativ sauerstoffreichem Zentralwasser
aus dem Süden. Entlang der Isopyknen von RSW (27.2kgm) und PGW (unterhalb 26.5kgm
) ist das gut
zu erkennen.
Westschnitt
![]() ![]() ![]() |
Ostschnitt
![]() ![]() ![]() |
Die beiden Hauptquellen der Ventilation sind das in den Randmeeren gebildete RSW und PGW.
Die hohen Oberflächentemperaturen in den Formationsgebieten der beiden Wassermassen haben
geringe O Sättigungskonzentrationen (160) zur Folge, eine große Sauerstoffzehrung
während des Transports in den Randmeeren erniedrigt den Sauerstoffgehalt weiter.
(171) gibt 50% (RSW) bzw. 70% (PGW) O
Sättigung bei erreichen der Schwelle zum
Indischen Ozean an.
Beim Eintritt in den Indischen Ozean kommt es zu starker Vermischung mit der sauerstoffarmen
Umgebung, die das O
Signal weiter verringert (84).
(91) finden über ein O
/FCKW Budget eine Kombination aus moderater Strömung,
moderater Sauerstoffzehrung von inital gering Sauerstoffhaltigem Wasser als Grund für die
OMZ in der nördlichen Arabischen See.
Auch die Zirkulation in der Region läßt nur einen geringen Austausch mit dem Süden zu, da
nördlich von ca. 10N annähernd das ganze Jahr eine geschlossene zyklonale
Zirkulationszelle existiert (173,151).
![]() |
Für die südliche Arabische See wird von (25) der Einfluß der Monsunzirkulation zwischen 200 m und 300 m Tiefe angegeben. Ergebnisse unterhalb dieser Tiefen sollten daher die klimatologischen Verhältnisse wiedergeben.
Die Temperatur/Tracer Diagramme (Abb. 5.24) zeigen wieder die Positionen der
gewählten Quellwassertypen zu den Daten. Auffällig ist dabei die Abweichung im T/S Diagramm,
bei hohen Temperaturen zu niedrigeren Salzgehalten und bei niedrigen Temperaturen zu höheren
Salzgehalten. Diese kommt einer Rotation der T/S Charakteristik gleich, wie sie von (117)
für Zentralwasser unter der Einwirkung von Doppeldiffusiv getriebenen Salzflüssen zu erwarten ist.
Um diesem Umstand in der OMP Analyse Rechnung zu tragen, wurden Temperatur und Salzgehalt in der
Nordhemisphäre zu 50% geringer gewichtet (siehe Tabelle 5.1).
Wie weit diese Rotation auch durch den Einfluß des sehr salzreichen Arabische See Salzgehaltsmaximum
Wassers (ASHSW) beeinflußt wird ist nicht klar.
Das ASHSW wird lokal in der Arabischen See an der Obergrenze der Thermokline durch flache
Konvektion gebildet (98). Es kann durch Salzfinger ein Teil seines Salzes in das
darunterliegende Zentralwasser abgeben. Ein Nachweis ist, durch die Schwierigkeiten in der
korrekten Bestimung der Salzflüsse (vergl. Abschnitt 4.3), im Moment nicht möglich.
Fehlerbestimmungen wurden wieder durch Verrauschen der Daten in der Größe des Meßfehlers und durch Verrauschen der Quellwassertypen ermittelt:
Verrauschen mit Meßfehler | ICW | RSW/PGW | ![]() ![]() |
Mittlerer Fehler | ![]() |
![]() |
relativer Fehler 6.5% |
Verrauschen Quellwassertypen | |||
Mittlerer Fehler | ![]() |
![]() |
relativer Fehler 10% |
Auf beiden Schnitten (Abb. 5.26) dominiert das ICW die Wassermassenverteilung und nur
in der Tiefe sind größere Anteile RSW/PGW zu erkennen.
Im Ostschnitt treten diese, verbunden mit der Nähe des Einstromgebietes vom Persischen Golf
Wasser, in geringeren Tiefen auf.
Eine Trennung bei ca. 10N in ein ventiliertes und in ein nicht ventiliertes
Gebiet, wie sie die Hydrographie zeigte, ist aus den Wassermassenanteilen nicht ersichtlich.
Die folgenden biogeochemischen Änderungen relativ zu den Quellen ergeben dazu ein
aufschlußreicheres Bild.
Westschnitt
![]() ![]() |
![]() ![]() |
Bei ca. 2N in 300 m Tiefe ist auf beiden Schnitten ein Kern von Wasser mit geringerer
biogeochemischer Änderung zu sehen. Dieses deutet auf eine ostwärtige Ausbreitung dieses
Signals hin. Dieses ist mit den von (123) beobachteten ostwärtigen
Strömungen während der M32/4 Reise in Übereinstimmung.
Zusammenfassend kann gesagt werden, daß die hydrographische Struktur der Arabische See
sich mit aus dem Süden stammenden Zentralwasser und dem Roten Meer bzw. Persischen Golf Wasser
beschreiben läßt. Die Ventilation von Süden ist auf den Bereich südlich von 8N beschränkt.
Südich von 8
N ist ein ostwärtiger Transport aus den biogeochemischen Änderungen im Tracerfeld
ableitbar.
![]() |
Die hydrographische Struktur der Thermokline unterhalb von 250 m ändert sich kaum mit dem Monsun.
Der Salzgehalt ist fast konstant 35, bei Temperaturen zwischen 9C bis 13
C.
Ein Kern von sauerstoffreichem Wasser zwischen 200 m und 400 m Tiefe ist ebenfalls in beiden
Monsunphasen zu sehen, der jedoch in den Absolutwerten um 20
molkg
schwankt.
Im abklingenden Südwestmonsun (Sept.) sieht man ein Sauerstoffmaximum bei 1
N, welches
bei abklingenden Nordostmonsun (März) verschwunden ist. Dafür hat sich zu der Zeit ein
Maximum bei 5
N entwickelt.
Es ist zu erwähnen, daß die O
Maxima zwischen der 26.5 und der 26.8 Isopykne liegen und
damit zwischen den beiden Modewasser Dichten aus der Südhemisphäre.
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
Das Indische Äquatorialwasser (IEW) schließt die Thermokline zur Tiefe ab, wie aus der Analyse des Meridionalschnittes des Subtropenwirbels ersichtlich ist. Das Rote Meer bzw. Persischer Golf Wasser (RSW/PGW) wird im folgenden nicht als Quellwasser aufgenommen. Es findet jedoch über das IEW eine gewisse Berücksichtigung, da dieses hauptsächlich aus RSW/PGW zusammengesetzt ist (Vergl. Abschnitt 4.4.2).
![]() |
Die Quellwassertypen, die zur OMP Analyse der Daten verwandt wurden, waren die des ICW, des IEW sowie des AAMW (Vergleiche Tab. 5.1). Die Temperatur/Tracer Diagramme (Abb. 5.24) verdeutlichen die Position der gewählten Quellwassertypen (gekennzeichnet durch Identifikationsnummern) relativ zu den Daten. Auch für diese Analyse wurde eine geringere Gewichtung von Temperatur und Salzgehalt gewählt als in der Südhemisphäre, um die Änderung der T/S Charakteristik durch Salzflüsse zu berücksichtigen.
Verrauschen mit Meßfehler | ICW | AAMW | IEW | ![]() ![]() |
Mittlerer Fehler | ![]() |
![]() |
![]() |
relativer Fehler 4.3% |
Verrauschen Quellwassertypen | ||||
Mittlerer Fehler | ![]() |
![]() |
![]() |
relativer Fehler 6.2% |
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Das Zentralwasser (ICW) dominiert wieder den Großteil des untersuchten Tiefenbereiches. Bei ca. 100 m Tiefe sieht man am Nordrand den Wechsel im Transport von salzarmen Wasser (AAMW) im Nordostmonsun und ICW im Südwestmonsun. Da das AAMW als Quellwassertyp für salzarmes Wasser steht, kann es sich um Wasser aus dem Golf von Bengalen handeln und bzw. oder aus dem Indopazifischen Einstrom. Eindeutig läßt sich das aus dieser Untersuchung nicht feststellen. Die folgende Analyse der Klimatologie zeigt, daß es sich um Wasser aus dem Golf von Bengalen handelt.
Das Indische Äquatorialwasser (IEW) ist über den ganzen Bereich in der Tiefe sichtbar. Dabei ist zu berücksichtigen, daß es sich auch um Wasser aus dem Roten Meer bzw. aus dem Persischen Golf (RSW/PGW) handeln kann. Die Zunahme der Wassermassenanteile am Schelfrand im Norden sind so als Transport von RSW/PGW interpretierbar.
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Zusammenfassend ist zu sagen, daß der Meridionalschnitt entlang 80O im Tiefenbereich
unterhalb von 200 m in den unterschiedlichen Monsunphasen geringe Variabilität zeigt.
Oberhalb von 200 m ist ein Wechsel im Transport von Wasser aus dem Golf von Bengalen
und der Arabischen See aus der OMP Analyse ableitbar. Im Bereich von 250 m Tiefe,
entsprechend der 26.5 kgm
Isopykne, sind die größten biogeochemischen
Korrekturen auf betreffende Tracer nötig.
Die Übergänge zur Oberflächenmischungsschicht und zum tiefen Ozean werden dabei ausgespart
indem nur Daten mit AOU 15
molkg
und
C analysiert werden.
In der Druckverteilung auf den Dichteflächen (Abb. 5.34) wird hauptsächlich
die Wölbung des Subtropenwirbels sichtbar, die mit der antizyklonalen Zirkulation
übereinstimmt.
Im südlichen Indischen Ozean ist eine Druckdifferenz von bis zu 200 dbar zwischen dem
äußersten Osten und Westen sichtbar, die bei der Diskussion des I5 Schnittes schon Erwähnung
fand.
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Die regionalen Studien zeigten, daß der Äquator als Barriere zwischen den Wassermassen
der Nord- und der Südhemisphäre wirkt. Um die Übergänge zwischen den Hemisphären
bei der eingeschränkten Auswahl an Quellwassertypen zu verbessern,
überlappen die Regionen bei der Analyse um 3.
Für die folgenden Darstellungen wurden die Daten gemittelt.
Die Analyse des RSW/PGW zeigt (Abb. 5.36), je nach Dichtefläche, eher den Einfluß
des Persischen Golfes (Ausstromdichte 26.6kgm) oder den des Roten Meeres (Ausstromdichte 27.2kgm
).
Da der analysierte Bereich nur bis zur 26.9kgm
Isopykne reicht, dominiert generell das PGW.
Im Golf von Aden ist, auf der 26.9kgm
Isopykne, als Ausstrom aus dem Roten Meer, ein
hauptsächlich dem RSW zuzuordnendes Signal zu erkennen.
Der Einflußbereich des RSW/PGW nimmt mit der Dichte nach Süden zu, sodaß er auf der 26.9kgm
Isopykne bis ca. 2
S reicht. Einen weiter nach Süden reichenden Einfluß im Mozambique Kanal,
wie er von (171) für das RSW beschrieben wird, ist jedoch erst auf
tieferen Isopyknen zu erwarten.
Wyrtki gibt ein Anwachsen der Dichte des Salzgehaltsmaximums des RSW von 27.2kgm
auf
27.6kgm
an. Der Einfluß des RSW/PGW im Golf von Bengalen ist in guter Übereinstimmung mit
Wyrtki's PGW Ausbreitung.
(176) untersuchten ebenfalls Dichteflächen in diesem Bereich (25.7, 26.7, 27.9, 27.1
und 27.2kgm) auf ihre Wassermassenzusammensetzung.
Dabei verwendeten sie die klassiche OMP Analyse und brachten ein Nordindisches Zentralwasser
(NICW), als gealtertes Zentralwasser, ein. Dadurch reduzierten sie die Fehler, die durch
das nicht-konservative Verhalten einiger Tracer, bei Verwendung der klassischen OMP Analyse,
zustande kommen. Da das NICW im Golf von Bengalen definiert wurde, dort aber das Wasser
durch das PGW beeinflußt ist (171), beinhaltet das NICW auch eine Charakteristik
des PGW. Es ist daher nicht verwunderlich, daß die Autoren unterhalb der 25.7kgm
Isopykne
keinen dierkten RSW/PGW Einfluß mehr fanden. Die Ergebnisse sind mit den hier dargestellten
nur begrenzt vergleichbar, da die Wahl der Quellwasser sehr unterschiedlich war.
Der Indopazifische Einstrom unterbricht in einem zonalen Band bei ca. 10S die Dominanz des
ICW's. Die Charakteristik geht durch Vermischung mit dem ICW verloren, sodaß bei 80
O nur
noch 30-40% AAMW vorhanden sind. Der Haupteintrag findet oberhalb der 26.5kgm
Isopykne statt
und bestätigt damit die Ergebnisse von (30).
(176) fanden den Eintrag bis zur 27.3kgmIsopykne herunterreichend. Dabei
war das Signal in der oberen Thermokline durch die T/S Eigenschaften, und unterhalb durch das
Silikat charakterisiert. Da sie die klassische OMP Analyse verwandten, konnten sie nicht die
Quellwassercharaktersitik in der Formationsregion benutzen.
Das in der vorliegenden Arbeit benutze erweiterte Modell zeigt den tiefreichenden AAMW
Einfluß nur für die unmittelbare Einstromregion zwischen Java und Australien.
Die Zunahme des Anteils von AAMW im Golf von Bengalen ist weniger als ein Ergebnis der Ausbreitung
des Wassers aus dem Indopazifischen Einstrom, als vielmehr durch den zusätzlichen
Frischwassereintrag zu interpretieren.
Auf der 26.0kgm
Isopykne ist zu erkennen, daß der Transport nach Süden durch die Straße
von Mozambique erfolgt. Das kann als Teil der Warmwasserroute des Conveyer Belt
(29) interpretiert werden. (176) fanden keinen Hinweis auf einen Südtransport.
Die geringere Korrektur, die nördlich Sokotras und dem Horn von Afrika erkennbar ist, kann auf den hier stattfindenden Austausch durch die Abd al Kuri Passage zurückführbar sein (123).
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Zuletzt soll noch ein Vergleich der Verteilung des Wassers aus dem Indopazifischen Einstrom,
mit Simulationsergebnissen aus einem numerischen Modell von (52) gezeigt werden.
In dem Modell wurden in einer Box von 10S bis 14
S und 116
O
bis 120
O von der Oberfläche bis in 400 m Tiefe passive Tracer eingebracht.
Die Tracerwolke wurde für 3 Jahre Simulationszeit verfolgt (Abb. 5.39, links).
Für den hier gezeigten Fall wurde das Modell mit wöchentlichen synopthischen
Windstress Daten angetrieben.
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(52) entließen ebenfalls Tracer in der Arabischen See bei 66O bis 70
O
und 6
N bis 10
N zwischen der Oberfläche und 400 m Tiefe. Dabei fanden sie den Transport
konzentriert auf die oberen 200 m. Dieses paßt gut mit den hier gefunden großen
biogeochemischen Änderungen in dieser Region unterhalb der 26.0kgm
Isopykne zusammen.
Das Wasser wird nur noch gering advehiert, es bleibt viel Zeit für biogeochemische Änderungen.
Zusammenfassend ist zu sagen, daß die klimatologischen Daten gut die Details aus den
Einzeluntersuchungen bezüglich der Verteilung der Wassermassen wie der Verteilung der
biogeochemischen Änderungen wiedergeben.
Das Rote Meer/Persischer Golf Wasser läßt sich im untersuchten Dichtebereich bis maximal
2S nachweisen.
Der Einfluß des Wassers aus dem Indopazifischen Einstrom (AAMW) wurde nur bis zur 26.5kgm
Isopykne,
d.h. bis in ca. 300 m Tiefe, nachgewiesen. Auf der 26.0kgm
Isopykne (oberste der analysierten Isopyknen)
ist ein südwärtiger Transport des AAMW im Mozambique Kanal sichtbar.
Die P r
Verteilung im Subtropenwirbel zeigt die Rezirkulation von dem im
Osten subduzierten Wasser. Ein Transport von Sauerstoff über die westlichen Randströme ist
ebenfalls erkennbar.
Der Vergleich mit Simulationsergebnissen eines numerischen Modells, zeigt qualitativ gut die Ausbreitung des Wassers aus dem Indopazifischen Einstrom.