Dissertation (Metadata)
Title (original):Upper Labrador Sea freshwater : seasonal to decadal variability
(translated):Oberes Labradorsee Süßwasser : saisonale bis dekadische Schwankungen
 
Author:Sunke Schmidt
 
URN:NBN:urn:nbn:de:gbv:8-diss-28761
 
Faculty:Faculty of Mathematics and Natural Sciences
DDC:500 Science
 
Date of thesis defense:2008-05-02
 
Referent:Prof. Dr. Uwe Send
second reviewer(s) :Prof. Dr. Mojib Latif
 
Description (original):The main focus of the thesis is the analysis of freshwater variability in the upper Labrador Sea on seasonal to decadal time scales. The seasonal freshening of the Labrador Sea and its variations play a key role in Labrador Sea deep water formation, since the freshwater has large impact on the stratification of the water column. This stratification as well as atmospheric forcing define in first order the intensity and density - thus depth - of the convection. Therefore it was the aim of this study to understand the origin, variability and path of the freshwater better. A large amount of data sources got combined to get the best possible results, including two online databases of CTD data, float data from the "Labrador Sea Deep Convection Experiment" (1996-1999), ARGO-floats and thermosalinograph data from the North Atlantic. The analyzes concentrate on 9 region within the Labrador Sea that have low horizontal salinity gradients and represent all important surface water masses. The best possible climatological seasonal salinity cycle was constructed for every region. This is for instance important for judging on anomalies in decades with only isolated measurements in a few months. The climatological salinity cycles confirm qualitatively my preliminary work in Schmidt and Send (2007). The further use of satellite SSH-anomaly measurements derived geostrophic surface currents and eddy kinetic energy (EKE) allowed a selection of high and low EKE years from the last 13 years of satellite data. These years show significant hydrographic differences in the central Labrador Sea. Years with low EKE in the Labrador Sea show an early freshening between April and May. The existence, variability and origin of this freshening was so far unsure. The freshwater pulse is not existing in years with high EKE. On the basis of changes in geostrophic surface current and variabilities within the seasonal cycle of some regions I develop a hypothesis. This hypothesis describes the origin, pathway and occurrence of the early freshening pulse in the central Labrador Sea. High EKE in the Labrador Sea seems to reduce the mean velocities of the southern West Greenland Current branch or even stops it. Since this branch is a pathway of freshwater into the northern Labrador Sea and the convection area, high EKE suppresses the freshwater flux into the Labrador Sea. Finally I analyze the pathway of decadal variations in salinity like the Great Salinity Anomaly (GSA) of the 70's. Measurements in the West Greenland Current region during times of large anomalies in the central Labrador Sea ('57, '70, '85), show the origin of these anomalies in the salty Irminger Sea waters with salinities above 34.7. With an average lag of two years these anomalies are found in the fresh shelf water of polar origin, thus significantly past the occurrence in the central Labrador Sea. This order suggests that an origin in the source of the Irminger Current, the North Atlantic Current is more likely than in the Nordic Seas. This would contradict the general believe of Great Salinity Anomalies originating from the Arctic.
 
(translated):Die vorliegende Arbeit untersucht die Salzgehaltsvariabilität in der Deckschicht der Labradorsee auf saisonalen bis dekadischen Zeitskalen. Variationen im Salzgehalt, insbesondere der saisonale Eintrag von Süßasser in die zentrale Labradorsee, sowie seine Schwankungen, haben großen Einfluss auf die Stabilität der Schichtung. Diese wiederum hat - neben dem veränderlichen atmosphärischen Antrieb - den größten Einfluss auf die Menge und Dichte - und damit auch Tiefe - der Wassermassenbildung. Ziel dieser Arbeit ist es, Ursprung und Weg dieses Süßwassers nachzuzeichnen. Basis dieser Arbeit ist - im Gegensatz zu bisherigen Studien mit ähnlicher Fragestellung - die Verarbeitung einer großen Menge von Messdaten. Herangezogen werden zwei Online-Datenbanken mit CTD-Profilen: Floatdaten aus den Zeiten des Labrador Sea Deep Convection Experiment (1996-1999) sowie ARGO-Floats und Thermosalinographen-Daten aus dem Nordatlantik. Die Analyse der Messdaten konzentriert sich auf neun Regionen, die für die Labradorsee von elementarer Bedeutung sind und sich durch geringe horizontale Salzgehaltsänderungen auszeichnen. Da aus zurckliegenden Jahrzehnten teilweise nur Messungen aus einzelnen Monaten vorliegen, ist es von großer Bedeutung, zunächst den mittleren Jahresgang möglichst genau zu erheben, um Anomalien als solche erkennen zu können. Deshalb wird für jede der untersuchten Region der klimatologische Salzgehaltsjahresgang erstellt. Die klimatologischen Jahresgänge bestätigen quantitativ meine vorangegangenen Untersuchungen aus Schmidt und Send (2007). Durch Hinzuziehen von Satellitenmessungen der SSH-Anomalien und den daraus berechneten geostrophischen Oberflächenströmungen und der Eddy Kinetic Energy (EKE), war eine Selektion von hohen und niedrigen EKE-Jahren aus dem Zeitraum der letzten dreizehn Jahre möglich (seit 1994). In ihren hydrographischen Eigenschaften sind diese Jahre in der zentralen Labradorsee deutlich zu unterscheiden. Jahre mit niedriger EKE haben einen frühen Süßasserpuls zwischen April und Mai, dessen Existenz, Variabilität und Herkunft nicht eindeutig geklärt ist. Dieser Süßwasserpuls ist in Jahren mit hoher EKE nicht präsent. Anhand der Veränderungen in den geostrophischen Oberflächenströmungen und in der Variabilität des saisonalen Jahresgangs wird in dieser Arbeit eine Hypothese zur Ausbreitung und Herkunft dieses ersten bis dato noch unerklärten Pulses entwickelt: Hohe EKE scheint die mittlere Strömungsgeschwindigkeit des südlichen Westgrönlandstromabzweigs zu reduzieren und zeitweise zum Erliegen zu bringen. Dieser Strom ist jedoch ein Transportpfad von Süßwasser in die nördliche Labradorsee und in das Konvektionsgebiet. Im letzten Teil dieser Arbeit werden die Ausbreitungspfade von dekadischen Salzgehaltsanomalien, wie zum Beispiel die große Salzgehaltsanomalie der 70er Jahre, untersucht. Messungen im Westgrönlandstromgebiet zu Zeiten großer Anomalien in der zentralen Labradorsee ('57, '70, '85) belegen eine Anomalie zuerst im salzigen Irmingerseewasser mit Salzgehalten ber 34.7. Erst nach einer mittleren Verzögerung von etwa zwei Jahren sind die Anomalien im frischen Schelfwasser polaren Ursprungs zu sehen, also deutlich nach dem Auftreten in der zentralen Labradorsee. Diese zeitliche Abfolge legt nahe, dass die großen Salzgehaltsanomalien ihren Ursprung wahrscheinlicher im Irmingerstrom und damit im Nordatlantikstrom haben und nicht im polaren Wasser aus nordischen Meeren. Diese These widerspricht der vorherrschenden Meinung, dass die in der Labradorsee beobachteten Salzgehaltsanomalien ihren Ursprung in der Arktis haben.
 
Keywords:Salinity, Freshwater, Labrador Sea, GSA, EKE, Pathways
Salzgehalt, Süßwasser, Labradorsee, GSA, EKE, Pfade
 
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