Ozeanographische Probleme der deutschen Forschungsfahrten im Internationalen Geophysikalischen Jahr 1957/58

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Fünf gro\e ozeanographische Forschungsprogramme sind im Internationalen Geophysikalischen Jahr 1957/58 unter Beteiligung von etwa vierzig Nationen geplant. Von deutscher Seite ist die Teilnahme an einem dieser Programme („Polar Front Survey“) vorgesehen. Sein Hauptziel ist eine zweimalige quasisynoptische Aufnahme des ganzen nördlichen Nordatlantischen Ozeans von etwa 40‡ N bis zur Eisgrenze, und zwar im MÄrz/April und August/September 1958. Insgesamt zwölf Nationen mit etwa zwanzig Forschungsschiffen haben ihre Beteiligung an diesem bisher grö\ten Forschungsunternehmen im Nordatlantischen Ozean zugesagt. Der Bundesrepublik Deutschland ist der Sektor zwischen 2‡ W-45‡ W und zwischen DÄnemarkstra\e und Azoren zugefallen. In ihm werden die deutschen Forschungsschiffe „Anton Dohrn“ und „Gauss“ die Untersuchungen durchführen.

Obwohl dieser Sektor zum Teil auf dem Hauptschiffahrtswege des Atlantischen Ozeans liegt und von dem stÄrksten und für Europa wichtigsten GolfstromauslÄufer gequert wird, steht seine Erforschung auf einem bemerkenswert niedrigen Niveau (Abb. 1). Wir wollen zur Lösung von vier ozeanographischen Problemgruppen allgemeiner Bedeutung beitragen:

Bodentopographie

• a. Mittelatlantischer Rücken. Der Stand der Kenntnisse (Abb. 2 und 3) lÄ\t tiefreichende DurchlÄsse in diesem Rücken zwischen West- und Ostatlantischer Mulde in etwa 50‡ N vermuten. Es würde wesentlich das VerstÄndnis der Boden-, Tiefen- und oberflÄchennahen Zirkulation im nördlichen Nordatlantischen Ozean fördern, wenn, wie geplant, zur KlÄrung der Topographie des Rückens beigetragen wird.

• b. SüdostgrönlÄndischer Schelf. Untersuchungen mit „Gauss“ und „Anton Dohrn“ 1955/57 haben die Kenntnisse über die Topographie des Grönland-Island-Rückens erweitert (Abb. 4 und 5). Untermeerische Fortsetzungen der grönlÄndischen Fjorde queren dort als tiefe Rinnen den Schelf, sind aber regelmÄ\ig durch Bodenschwellen gegen die Tiefsee abgeriegelt. Das Problem ist, welche Rolle solche Schwellen in den südostgrönlÄndischen Fjordrinnen (Abb. 6) spielen und wieweit sie die hydrographischen VerhÄltnisse und damit die Ansammlung von Nutzfischen auf diesem Schelf beeinflussen.

OberflÄchennahe Zirkulation

• a. GolfstromauslÄufer. Ergebnisse von Voruntersuchungen werden vorgelegt (Abb. 7), die darauf deuten, da\ sich der Golfstrom östlich der Neufundland-Bank in wenigstens 4 Zweige spaltet. Der nördlichste, zugleich der stÄrkste Zweig scheint die Westatlantische Mulde und den Mittelatlantischen Rücken in 51‡ N zu queren. Subtropische und subpolare Wassermassen grenzen in ihm wahrscheinlich in einer Frontalzone aneinander, was mit einem reichen NÄhrstoffangebot und einer starken organischen Produktion verbunden sein könnte. Der hypothetische Verlauf der Golfstromzweige wird angegeben (Abb. 15). Zur KlÄrung der Schichtung und BewegungsvorgÄnge dieses Golfstromzweiges beizutragen, gehört zur Hauptaufgabe des Unternehmens.

• b. Ozeanische Polarfront. Weitere Ergebnisse von Voruntersuchungen mit „Anton Dohrn“ 1955 und „Gauss“ 1956 zeigen ein auffallendes Nebeneinander von atlantischem und polarem Wasser am ostgrönlÄndischen Schelf (Abb. 9–10). Zur KlÄrung der Dynamik dieser Frontalzone soll beigetragen werden, womit zugleich ein besseres VerstÄndnis der VorgÄnge auf den Fischgründen Ostgrönlands erreicht werden könnte.

Tiefenzirkulation

Ergebnisse von Sommer- und Herbstfahrten mit „Anton Dohrn“ 1955 (Abb. 11) und von einer Winterfahrt mit „Meteor“ 1935 (Abb. 12) weisen auf einen deutlichen Jahresrhythmus in der Erneuerung des Tiefenwassers in der Irminger- und Labrador-See, die für die Durchlüftung des ganzen Atlantischen Ozeans entscheidend ist. Die geplante zweimalige systematische quasi-synoptische Aufnahme des nördlichen Nordatlantischen Ozeans lÄ\t es aussichtsreich erscheinen, da\ Richtung und Geschwindigkeit der Ausbreitung des sauerstoffreichen Tiefenwassers erstmalig quantitativ erfa\t werden kann.

Bodenzirkulation

Ergebnisse der Voruntersuchungen auf mehreren „Anton Dohrn“-Fahrten 1955/57 deuten auf eine schubweise Erneuerung des sehr kalten Bodenwassers, das über den Boden des Grönland-Schottland-Rückens aus dem EuropÄischen Nordmeer übertritt (Abb. 13 und 14). Es wird die Aufgabe sein, zur KlÄrung dieser VorgÄnge und besonders der Ausbreitung dieses subpolaren Bodenwassers im nördlichen Nordatlantischen Ozean beizutragen.

Berücksichtigt man die erwÄhnten Problemstellungen sowie die versorgungstechnischen Gesichtspunkte für die beiden deutschen Forschungsschiffe „Anton Dohrn“ und „Gauss“, beachtet man ferner die sinnvolle Einordnung des deutschen Beitrages in das Gesamtunternehmen „Polar Front Survey“, so ergibt sich zwangslÄufig der Plan für den Reiseweg (Abb. 15). Die umfangreichen meeresbiologischen Forschungsaufgaben auf den beiden deutschen Schiffen, die hier nur berührt werden, finden von zustÄndiger Seite an anderer Stelle eine ErlÄuterung. Alle Faktoren, die durch systematische Messungen untersucht werden sollen, sind zusammengestellt.

Summary

Summary

Five oceanographic large-scale programs have been planned for the International Geophysical Year 1957/58. One of these is the operation “Polar Front Survey”. Its main subject consists of two almost synoptic surveys of the whole North Atlantic between about 40‡ N and the ice boundery in late winter and late summer 1958. Twelve nations with about twenty research vessels have consented to take part in this program being the most extensive one in the North Atlantic planned till now. The sector between 20‡ W and 45‡ W and between Denmark Strait and the Azores has been assigned to the German Federal Republic. In this area, the German research ships “Anton Dohrn” and “Gauss” will carry out the investigations in March/April and August/September 1958.

The exploration of this sector is still on a remarkably low level (fig. 1), although the main shipping route of the Atlantic Ocean as well as the strongest branch of the Gulf Stream, being of so great an importance to Europe, cross this sector. We intend to contribute to the solution of four groups of oceanographic problems which are of general importance:

Bottom Topography

• a. Mid-Atlantic Ridge. The present state of knowledge (figs. 2 and 3) suggests the existence of deep passages in the ridge connecting the western and eastern Atlantic Basins in about 50‡ N. A better understanding of the bottom-water, deep-water and subsurface-water circulation might be obtained if, as projected, the topography of the Ridge would be subjected to a closer study.

• b. Shelf region along the south-east coast of Greenland. Our knowledge of the topography of the Greenland-Iceland Ridge (figs. 4 and 5) has been improved by the investigations of “Gauss” and “Anton Dohrn” in 1955/57. Submarine prolongations of the Greenland Fjords cross the shelf region as deep trenches which in each case are closed towards the deep sea by a bottom sill. The problem to be solved is to clear the role such sills play for the shelf-fjords of South-Eastern Greenland (fig. 6) and to study how far they influence the hydrographic conditions and, hence, the concentration of commercial fish in this shelf region.

Subsurface Circulation

• a. Branches of the Gulf Stream. Results of preliminary investigations (fig. 7) are submitted indicating that east of the New Foundland Bank the Gulf Stream ramifies into four branches. Their hypothetical courses are represented. The northernmost branch, the strongest of the four, seems to cross the West Atlantic Basin and the Mid-Atlantic Ridge in 51‡ N. Subtropical and subpolar water masses probably meet in this branch and form a front zone enriched with nutrients and distinguished by considerable organic production. One of the main tasks of our research work will consist in investigating the physico-chemical stratification and the circulation in this branch of the Gulf Stream.

• b. Oceanic Polar Front. Further results of the preliminary investigations by “Anton Dohrn” in 1955 and by “Gauss” in 1956 show a remarkable co-existence of atlantic and polar waters in the East-Greenland shelf region (figs. 9 and 10). Efforts are to be made to throw some light on the dynamics of this front zone and, thus, help to obtain a better understanding of the natural oceanographic conditions in the fishing grounds of East Greenland.

Deep-water Circulation

Results of summer and autumn cruises of “Anton Dohrn” in 1955 (fig. 11) and of a winter cruise of “Meteor” in 1935 (fig. 12) suggest a pronounced annual variation in the renewal of the deep water in the Irminger and Labrador Seas; this renewal is of decisive importance for the entire Atlantic Ocean. We hope that with our share to the projected two systematic and quasi-synoptic surveys of the northern North Atlantic it should be possible to determine, for the first time, direction and velocity of propagation of the deep waters so rich in oxygen.

Circulation of Bottom Water

Results of preliminary investigations made during several cruises of the “Anton Dohrn” in 1955/57 suggest an intermittent renewal of the extreme cold bottom water that coming from the Norwegian Sea overflows the Greenland-Scotland Ridge (figs. 13 and 14). The task set is to study these processes and, in particular, to watch the propagation of the subarctic bottom water in the northern North Atlantic.

Considering these scientific problems and the technical provisions to be made for the two research ships “Anton Dohrn” and “Gauss”, as well as taking into account the suitable co-ordination of the German share in the total operation “Polar Front Survey”, the routes to be taken by the two ships (fig. 15) will be settled automatically. The comprehensive research work of „Anton Dohrn“ and „Gauss“ planned in the field of marine biology could only be touched in this paper. It will be more fully treated by biologists. All items to be subjected to systematical measurements are listed.

Résumé

Résumé

Cinq programmes de recherches étendues sont envisagés pour l'Année Géophysique Internationale 1957/58. Un d'eux concernera le relèvement du front polaire («Polar Front Survey»). Il aura pour but principal deux explorations océanographiques, presque synoptiques dans tout l'Atlantique nord, compris entre le parallèle de 40‡ N et la limite des glaces, et il aura lieu vers le fin de l'hiver et le fin de l'été 1958. Douze nations, disposant d'environ vingt navires de recherche, ont promis de coopérer à ces études qui seront les travaux les plus étendus effectués jusqu'ici dans l'Atlantique nord. La section comprise entre les méridiens de 20 et de 45‡ O d'une part et entre le détroit de Danemark et les AÇores d'autre part fut assignée à la République Fédérale d'Allemagne. C'est ici où les navires allemands de recherche «Anton Dohrn» et «Gauss» effectueront les études envisagées en mars/avril et en août/septembre 1958.

L'exploration de cette section est jusqu'ici restée sur un niveau très modeste (fig. 1), bien que les principales routes maritimes de l'Atlantique nord ainsi que la principale branche du «Gulf Stream» qui est de la plus éminente importance à l'Europe, la traversent. Nous envisageons de coopérer à la solution de quatre groupes de problèmes océanographiques qui sont d'un intérÊt général.

Topographie du fond de la mer

• a. Seuildel' Atlantique. L'état actuel de nos connaissances (fig. 2 et 3) nous fait supposer qu'il existe sur ce seuil des passages profonds reliant la Vallée de l'Atlantique ouest à celle de l'Atlantique est par 50‡ N environ. On pourrait considérablement améliorer la compréhension de la circulation des eaux du fond, des eaux profondes et des eaux superficielles dans l'Océan Atlantique nord si l'on soumet, comme il est projeté, la topographie du Seuil de l'Atlantique à des recherches approfondies.

• b. Plateau Continental au SE de Groenland. Les recherches dos navires «Gauss» et «Anton Dohrn» en 1955/57 ont augmenté nos connaissances de la topographie de la dorsale entre l'Islande et Groenland (fig. 4 et 5). Les prolongations sous-marines des fiords groenlandais qui, en général, se terminent en seuil vers la mer profonde, traversent en forme de profonds fossés le plateau continental. Le problème qui se pose est d'étudier le rÔle que jouent de tels seuils au bout de ces gorges sous-marines devant la cÔte sudest de Groenland et d'examiner jusqu'à quel degré ils influencent les conditions hydrographiques et, par conséquent, la concentration des poissons commerciaux habitant ce branche plateau continental.

Circulation des eaux près de la surface

• a. Les branches du Gulf Stream. Les résultats des recherches préliminaires (fig. 7) sont présentés; ils indiquent que le Gulf Stream se divise en quatre branches à l'est du Banc de la Terre Neuve. Leurs cours hypothétiques sont représentés sur la figure 15. Le branche le plus fort qui se trouve le plus au nord semble traverser la Vallée de l'Atlantique ouest et le Seuil de l'Atlantique par 51‡ N. Des masses d'eau subtropicale et subarctique se rencontrent probablement dans ce branche en formant une zone frontale, abondant en substance alimentaire et distinguée d'une forte production organique. Une des principales tâches consistera à étudier la stratification physico-chimique et la circulation dans ce branche du Gulf Stream.

• b. Front polaire océanique. D'autres résultats des études préliminaires faites à bord des navires de recherche «Anton Dohrn» en 1955 et «Gauss» en 1956 montrent une coexistence remarquable des eaux atlantiques et des eaux arctiques sur le plateau continental au sud-est de Groenland (fig. 9–10). Il faudra étudier les conditions dynamiques de cette zone frontale pour ainsi améliorer notre conception des conditions hydrobiologiques rencontrées sur les fonds de pÊche de Groenland oriental.

Circulation de l'eau en grande profondeur

Les résultats des voyages de l'«Anton Dohrn» en été 1955 et du «Meteor» en hiver 1935 indiquent que le renouvellement des eaux profondes dans la mer de Labrador et dans la mer d'Irminger est soumis à des variations annuelles prononcées; ce renouvellement est d'une grande importance à tout l'Océan Atlantique. Nous espérons qu'à l'aide de deux expéditions systématiques et quasi-synoptiques dans la partie septentrionale de l'Atlantique nord il sera possible de déterminer pour la première fois la direction et la vitesse de propagation des eaux profondes si riches en oxygène.

Circulation de l'eau des fonds

Les résultats des recherches préliminaires effectuées pendant plusieurs croisières de l'«Anton Dohrn» en 1955/57 indiquent que les eaux extrÊmement froides du fond, qui, venant de la mer de Norvège, débordent la dorsale entre Groenland et l'écosse, se renouvèlent d'une manière intermittente. Il nous faudra, donc, étudier ces processus et, surtout, examiner la propagation des eaux subarctiques du fond dans la partie septentrionale de l'Atlantique nord.

De l'ensemble des données, tant par les problèmes scientifiques discutés ci-dessus, que par l'approvisionnement technique à effectuer pour l'«Anton Dohrn» et le «Gauss», que par la nécessité de coordonner convenablement le concours allemand en fonction de la mission «Polar Front Survey» se dégagera la route que doivent suivre les deux navires. Dans cet article, nous n'avons pu qu'effleurer les recherches compréhensives dans le domaine de la biologie marine à effectuer par les deux navires; nous le laissons au soin des biologistes d'en fournir de plus amples détails. — Nous avons réuni dans une liste tous les éléments à soumettre à des mesures systématiques.