Erfassung von Meeresturbulenzen an der Unterseite des Meereises

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Quelle: Journal of Geophysical Research: Ozeane

Turbulenzen im Meer spielen eine Schlüsselrolle bei der Durchmischung von Ozeanwasser und dem Transport von Nährstoffen, Wärme und gelösten Gasen. Quellen von Ozeanturbulenzen sind sehr unterschiedlich und umfassen Wind, Strömungen, Erwärmungs- und Abkühlungszyklen, und mehr. Der Arktische Ozean weist eine eindeutige Ursache für Turbulenzen auf: Driften Meeres-Eis.

Präzise Messungen der Turbulenz sind wichtig für das Verständnis der Ozeandynamik. Die Erfassung von Turbulenzen unmittelbar unter sich bewegendem Eis stellt jedoch praktische Herausforderungen dar, und herkömmliche Methoden können Turbulenzen nicht zuverlässig messen, wenn sie näher als einige Meter unter dem Eis liegen.

Jetzt, Feret al. demonstrieren, dass ein speziell entwickeltes Instrument Turbulenzen innerhalb von 1 Meter von der Eis-Ozean-Grenzfläche quantifizieren kann. Ein aufsteigender vertikaler Mikrostruktur-Profiler wird durch ein Loch im Eis geworfen und in eine Tiefe von bis zu 80 Metern abgesenkt. Das schwimmfähige Instrument steigt dann auf, bis es die Unterseite des Eises erreicht, und misst Turbulenzen entlang seines vertikalen Pfads.

Die Forscher nutzten dieses neue Instrument im Rahmen des großen, internationalen Multidisziplinäres Driftobservatorium zur Erforschung des arktischen Klimas (MOSAiC) Expedition, bei der der Eisbrecher R/V Polarstern verbrachte ein ganzes Jahr damit, im Arktischen Ozean zu treiben, während die Teilnehmer zahlreiche Forschungsprojekte durchführten.

Während der Expedition erfassten die Forscher von Februar bis September 2020 insgesamt 167 Turbulenzmessungen, die saisonale Änderungen der Meereisbedeckung und -drift sowie unterschiedliche Windgeschwindigkeiten abdecken. Sie fanden heraus, dass die Turbulenzen je nach Eis- und Wetterbedingungen, Tiefe und Lage im Arktischen Ozean erheblich variierten.

Im Allgemeinen war die Turbulenz unter dickerem „Packeis“ in Richtung der Grenzfläche von Eis und Meerwasser größer und nahm mit der Tiefe ab. Nach starken Winden erstreckten sich jedoch erhebliche Turbulenzen bis zu 20 Meter tief unter dem Eis. Einige Messungen wurden in offenen Gewässern in der zentralen Arktis durchgeführt; Diese zeigten größere Turbulenzen als unter einer dünnen Eisdecke.

Diese Ergebnisse – und zukünftige Forschungen mit ähnlichen Methoden – könnten dazu beitragen, das Verständnis der arktischen Eis-Ozean-Dynamik zu vertiefen. Beispielsweise könnten sie zur Verfeinerung von Computermodellen der Ozeanvermischung unter Eis angewendet werden. (Journal of Geophysical Research: Ozeane, https://doi.org/10.1029/2022JC0187512022)

– Sarah Stanley, Wissenschaftsautorin

Zitat: Stanley, S. (2022), Ozeanturbulenzen an der Unterseite des Meereises erfassen, Eos, 103, https://doi.org/10.1029/2022EO220456. Veröffentlicht am 20. September 2022.
Text © 2022. AGU. CC BY-NC-ND 3.0
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