Über die hydrographische Struktur der Deutschen Bucht im Hinblick auf die Verschmutzung in der Konvergenzzone

Abstract

It seems necessary to study the hydrographic structure of the German Bight (southern North Sea) in order to be able to understand the significance of the convergency zone for the pollution in this area. The hydrographic picture obtained is based on t° C, S ‰ and water current measurements. Dynamically, the convergency is a frontal zone in which two different bodies of water meet each other and are stratified. The water of the North Sea with its higher specific weight streams underneath the lighter coastal water. The horizontal and vertical distribution of density in this area creates irregular durations of high and low tides. Generally, low tides and their current run longer than high tides and their current. Data on the non-periodical rest current, based on distributions of S ‰ and density (σt), have been recorded; its speed is higher on the north Frisian than on the east Frisian side. The horizontal and vertical distributions of temperature and salinity in the German Bight cause strong t° C- and S ‰ gradients within the zone of convergence as well as pronounced seasonal differences. The convergency zone is important for the metabolic budget of this area, as it is likely that there exist close hydrographical, chemical, biological and geological interrelations. In springtime this area is oversaturated by oxygen due to intense plankton production. Moreover, it became evident that the convergency zone, with its high salinity gradient, forms an area in which several nutrient components like chalk, nitrate, phosphate, silicate (turbidity factor) accumulate. It was indeed possible to discriminate between different water bodies on the basis of the distributions of these nutrients.

Zusammenfassung

1. Dynamisch gesehen ist die Konvergenz der Deutschen Bucht eine Frontalzone, in welcher zwei verschiedene Wasserkörper aufeinandertreffen und sich überlagern. Das spezifisch schwerere Nordseewasser schiebt sich unter das leichtere Küstenwasser. Die horizontale und vertikale Dichteverteilung in diesem Meeresgebiet bewirkt eine Asymmetrie in der Dauer von Flut und Ebbe sowie in derjenigen von Flut- und Ebbstrom. Im großen und ganzen gesehen läuft die Ebbe bzw. der Ebbstrom länger als die Flut beziehungsweise der Flutstrom.

2. Auf Grund der S‰- und Dichte-(σ_t-)Verteilung kann man Aussagen über das Bild der unperiodischen Wasserversetzungen (Restströmungen) machen. Entlang der Konvergenzzone bilden sich im Rahmen des großen zyklonen Wirbels der Deutschen Bucht mehrer Teilwirbel, welche auf einen starken Vermischungsprozeß zwischen den beiden Wasserkörpern schließen lassen.

3. Berechnungen von Stromversetzungen (des Massentransports) in der Oberflächen-und Bodenschicht auf Grund der Dichteverteilung ergeben einen Dichtegradientstrom von der Größenordnung 10 bis 15 cm/sec vor den Mündungstrichtern der großen Ströme Elbe und Weser sowie Grenzwerte von 4 bis 10 cm/sec in der Konvergenzzone, damit höhere Werte als in den angrenzenden Bereichen. Die nordfriesische Seite zeigt höhere Geschwindigkeitswerte als die ostfriesische Seite.

4. Der horizontale und vertikale Aufbau von Temperatur und Salzgehalt in der Deutschen Bucht verursacht innerhalb der Konvergenzzone starke t° C- und S‰-Gradienten sowie markante jahreszeitliche Unterschiede im Verhalten von Temperatur und Salzgehalt entlang der ostfriesischen und nordfriesischen Küste.

5. Die Bedeutung der Konvergenzzone für den Stoffhaushalt dieses Meeresgebietes der Nordsee ist darin zu sehen, daß wahrscheinlich innige hydrographisch-chemische, hydrographisch-biologische und hydrographisch-geologische Zusammenhänge vorhanden sind.

6. Die Konvergenzzone der Deutschen Bucht ist — insbesondere im Frühjahr — ein Gebiet mit Sauerstoffübersättigung, in dem eine besonders intensive Planktonproduktion erfolgt. Mit ihren großen Salzgehaltsgradienten stellt sie eine Zone dar, in welcher verschiedene Nährstoffkomponenten wie Kalk, Nitrat, Phosphat, Silikat (Trübungsfaktor) angereichert werden.

7. Der Kalkgehalt des Oberflächenwassers der Deutschen Bucht steht im Kreislauf mit dem Kalkgehalt der Sedimente der Deutschen Bucht. Zwischen der Häufigkeitsverteilung der Foraminiferen, dem Vorhandensein des Schlickstreifens und der Kantenlage der hydrographischen Wirbel bestehen enge Beziehungen zur Konvergenzzone der Deutschen Bucht.