Die Temperaturinversion im Tiefenwasser des Südatlantischen Ozeans

Zusammenfassung

Die südatlantische Temperaturinversion wurde 1873–1876 zwischen 5° N und 40° S in 1000–2400 m Tiefe von “Challenger” und “Gazelle” mittels Minimumthermometer entdeckt, wie von A. Merz 1922 dargelegt ist. Es wird gezeigt, daß die Fehlerquellen der alten Reihenmessungen in der Regel kleiner sind als das Ausmaß der Inversion und daß sich bereits die ersten Bearbeiter in der Deutung dieses Phänomens auf dem richtigen Wege befanden. Doch finden diese Ergebnisse wegen der (nur z. T. berechtigten) Skepsis gegenüber der Meßgenauigkeit der Extremthermometer keinen Eingang in die Ozeanographie. Erst 1911 wird die südatlantische Temperaturinversion von Brennecke auf “Deutschland” mittels exakter Kippthermometer auf der Westseite wiederentdeckt und 1925–27 von den Ozeanographen des “Meteor” bis zu den letzten Spuren im ganzen Ozeanraum verfolgt. Eine Darstellung dieses Phänomens bot der Verfasser bei der Bearbeitung der ozeanischen Stratosphäre im “Meteor”-Werk 1936. In Abb. 1 und 2 der folgenden Arbeit werden nunmehr neue Karten über die regionale Verbreitung des Inversionsausmaßes auf Grund der Reihenmessungen von “Challenger”-“Gazelle” und von “Meteor” vorgelegt, die in großen Zügen übereinstimmen, jedoch abweichend von Merz lehren, daß weite Gebiete der Osthälfte keine Inversion (bzw. Isothermie) aufweisen. Aus den engabständigen “Meteor”-Serien ergibt sich eine unerwartet enge Beziehung der Inversion zum Relief des Tiefseebodens. In ihrem Ausmaß spiegelt sich ferner die bevorzugte Tiefenzirkulation der Westseite mit ihren schwächeren Ausläufern nach Osten, wodurch die von Defant und vom Verfasser im “Meteor”-Werk erzielten Ergebnisse bestätigt werden. Das räumliche Bild der Inversion wird durch Karten der Temperatur und Topographie ihrer Grenzschichten ergänzt (Abb. 4 u. 5). An Wiederholungsserien des “Meteor” (Stat. 197 u. 241) wird gezeigt, daß sich die Tiefenlage der Inversion im Rhythmus der halbtägigen inneren Gezeitenwelle hebt und senkt und daß die Amplitude dieser vertikalen Verlagerung mit ±60 bzw. ±25 m bemerkenswert groß ist (Abb. 7 u. 8). Neben diesen kurzperiodischen Änderungen deuten gewisse Anzeichen auf langperiodische (jahreszeitliche) und unperiodische Pulsationen im Ausmaß der Inversion.

Summary

The temperature inversion in the South Atlantic has been discovered in 1000–2400 m depth between 5° N and 40° S by means of minimum thermometers in the years 1873–1876 by the research ships “Challenger” and “Gazelle”, as A. Merz has pointed out in 1922. In the present paper it is shown that the inaccuracies of the old temperature series are usually smaller than the amount of inversion and that the first interpreters have already been on the right way in explaining this phenomenon. However these results were not acknowledged on account of general (but only partly justified) doubts in the measuring accuracy of maximum and minimum thermometers. Only in 1911 the South Atlantic temperature inversion has been rediscovered in the western part of the ocean by Brennecke on board the polar ship “Deutschland” by means of exact reversing therm ometers, and its extension has been pursued to its utmost ends throughout the southern and tropic Atlantic by the oceanographers of “Meteor” in 1925–27. In 1936 the author has discussed the phenomenon in his treatise on the oceanic stratosphere in the “Meteor” work. In Fig. 1 and 2 of the following paper new charts of the regional distribution of the amount of inversion are given as based on the serial observations of “Challenger” — “Gazelle” and “Meteor”, which on the whole agree with each other and — divergently from Merz — show that in vast regions of the eastern part of the South Atlantic there is no inversion (or isothermal layer). From the “Meteor” series which are arranged very close together a remarkably close relation between inversion and bottom relief is derived. Moreover in the amount of the inversion the greater intensity of deep sea circulation in the western South Atlantic with its slight extensions towards the east is recognized, another verification of the results obtained by Defant and the author in the “Meteor” work. The spatial representation of the inversion is completed by charts of the temperature and topography of its boundary layers (Fig. 4 and 5). By aid of repeat series of the “Meteor” expedition (Station 197 and 241) it is pointed out that the depth of the inversion is rising and sinking in accordance with the semi-diurnal internal tide and that the amplitude of this vertical wave, amounting to ±60 or ±25 m, is remarkably great (Fig. 7 and 8). Besides these short-period variations there is some indication that the inversion is also undergoing long-period (seasonal) and aperiodic pulsations.