Kontinuierliche Registrierung der Temperatur und der Phosphat-Konzentration im Oberflächenwasser des nordwestafrikanischen Auftriebswasser-Gebietes

Zusammenfassung

Im Frühjahr 1968 unternahm das deutsche Forschungsschiff “Meteor” eine Expedition in das nordwestafrikanische Auftriebsgebiet. Während dieser Expedition wurden auf allen Fahrtstrecken und hydrographischen Schnitten zwischen den Kanarischen Inseln und Bathurst (Gambia) die Temperatur und die Phosphat-Konzentration des Oberflächenwassers kontinuierlich registriert. Die bei früheren Forschungsfahrten benutzte Apparatur zur Registrierung der Phosphat-Konzentration ist in den letzten Jahren wesentlich verändert worden. Daher wird die neue Apparatur in allen Einzelheiten beschrieben. Einige besonders interessante Stellen der Registrierungen sind im Original wiedergegeben. Sowohl die Temperatur als auch die Phosphat-Konzentration zeigen eine ausgeprägte Feinstruktur. Bei der Phosphat-Konzentration kommen Gradienten von mehr als 0,1 μg-at P/dm³ pro sm vor. — Der Zusammenhang zwischen den Registrierungen im Oberflächenwasser und der Vertikal-Verteilung von Temperatur und Phosphat-Konzentration wird an zwei Schnitten demonstriert. In den Oberflächen-Registrierungen ist das Auftriebswasser an der besonders niedrigen Temperatur und der meistens recht hohen Phosphat-Konzentration zu erkennen. In den Vertikal-Schnitten zeigen die Isothermen und bis zu einem gewissen Grade auch die Isophosphaten die Bewegung des Auftriebswassers an. Bei den dargestellten Schnitten reicht die Auftriebsbewegung bis zu einer Tiefe von maximal 250 m. — Die auf den Fahrtstrecken und hydrographischen Schnitten im Gebiet zwischen Kap Barbas und Nouakchott (18° bis 23°N) vorgenommenen Temperatur- und Phosphat-Registrierungen sind in Karten dargestellt. Dabei wurde eine Stufen-Einteilung verwendet, in der die verschiedenen Temperaturen und Phosphat-Konzentrationen durch Farben symbolisiert sind. Das Ergebnis sämtlicher Registrierungen zwischen den Kanarischen Inseln und Bathurst ist in 1/6-Grad-Karten wiedergegeben. In jedes 1/6-Grad-Feld, von dem Meßwerte vorliegen, wurde der Mittelwert der jeweiligen Temperatur bzw. Phosphat-Konzentration eingetragen. Auch hier sind die verschiedenen Temperaturen und Phosphat-Konzentrationen durch Farben symbolisiert. Sowohl die Temperatur als auch die Phosphat-Konzentration des Oberflächenwassers weisen große Unterschiede auf. Die tiefste Temperatur liegt bei 15,0°C, die höchste bei 22,5°C. Die niedrigste Phosphat-Konzentration beträgt 0,03 μg-at P/dm³, die höchste > 1,0μg-at P/dm³. Im allgemeinen ist eine niedrige Temperatur mit einer hohen Phosphat-Konzentration und eine hohe Temperatur mit einer niedrigen Phosphat-Konzentration korreliert. An einigen Stellen ist allerdings das Auftriebswasser erheblich phosphatärmer als man aufgrund der niedrigen Temperatur erwarten sollte. Daraus kann man schließen, daß die Aufzehrung des Phosphats durch das Phytoplankton erheblich schneller vor sich gehen kann als die Erwärmung des Wassers an der Oberfläche. An anderen Stellen kommt warmes Wasser mit relativ hohen Phosphat-Konzentrationen vor. Die niedrigsten Oberflächen-Temperaturen wurden zwischen Kap Barbas und Nouakchott gemessen. Dort befand sich im Frühjahr 1968 der Kern des nordwestafrikanischen Auftriebsgebietes. Aber auch nördlich von Kap Barbas bis nach Kap Bojador und südlich von Nouakchott ist noch ein nennenswerter Auftrieb zu verzeichnen. — Die zeitliche Veränderlichkeit von Temperatur und Phosphat-Konzentration ist beträchtlich. Bei der Temperatur kommen Unterschiede von beinahe 3°C vor; bei der Phosphat-Konzentration wurde sogar eine Änderung von 0,8 μg-at P/dm³ beobachtet. Die räumlichen Unterschiede und die zeitliche Veränderlichkeit sind bei der Phosphat-Konzentration größer als bei der Temperatur. Die Ursache dafür ist die Einbeziehung des Phosphats in die sehr schnell ablaufenden Lebensprozesse. Demgegenüber ändert sich die Temperatur nur verhältnismäßig langsam. — Die Registrierungen der Temperatur und der Phosphat-Konzentration vor der nordwestafrikanischen Küste zeigen, daß der Auftrieb dort nicht in einer einfachen, gleichförmigen Aufwärtsbewegung des Wassers besteht. Vielmehr haben wir es mit einem komplizierten System von Auftriebszonen, Auftriebsdomen und Wirbeln zu tun, die ihre Gestalt und Lage ständig verändern.

Summary

In spring 1968 the German Research Vessel “Meteor” undertook an expedition into the North-West African upwelling area. During that cruise the temperature and phosphate concentration of the surface water were recorded continuously on all routes and hydrographic sections between the Canary Isles and Bathurst (Gambia). The apparatus for recording the phosphate concentration used during former cruises has considerably been changed during the last years. Therefore, the new apparatus is described in detail. — Some especially interesting records are shown in original. For the temperature and the phosphate concentration a distinct micro-structure was detected. The maximum gradient of the phosphate concentration is > 0,1 μg-at P/dm³ per nautical mile. The relation between surface recording and vertical distribution of temperature and phosphate concentration is demonstrated on two sections. In the surface recordings the upwelling area is recognized by the low temperature and the mostly high phosphate concentration. In the vertical sections the isothermes and to a certain degree also the isophosphates indicate the movement of the upwelling water. In the sections the upwelling movement extends to a maximum depth of 250 m. — The recordings of temperature and phosphate concentration are shown in route charts and in 1/6-degree-charts. The different temperatures and phosphate concentrations are symbolized by colours. The temperatures as well as the phosphate concentrations of the surface water show great differences. The lowest temperature is 15,0°C, the highest 22,5°C. The lowest phosphate concentration amounts to 0,03 μg-at P/dm³, the highest to >1,0 μg-at P/dm³. In general a low temperature is correlated with a high phosphate concentration and a high temperature with a low phosphate concentration. In some areas, however, considerably less phosphate is found in the upwelling water than could be expected because of the low temperature. Therefrom it may be concluded that the consumption of phosphate by the phytoplankton can proceedconsid erably quicker than the warming of water at the surface. In other areas warm water with a relatively high phosphate concentration occurs. There, the upwelling water is relatively warm, or the phytoplankton bloom has not yet begun or the bloom has alreayd ceased, and a part of the phosphate has already been regenerated. The lowest surface temperatures were found between Kap Barbas and Nouakchott. There, in spring 1968, the center of the North-West African upwelling area was situated. But also north of Kap Barbas and south of Nouakchott a considerable upwelling can be stated. — The (temporal) variabilities of temperature and phosphate concentration are relatively high. For the temperature, changes of almost 3°C were observed, for the phosphate concentration, changes of 0,8 μg-at P/dm³. The spatial differences and the temporal changes are greater for the phosphate concentration than for the temperature. The reason is the participation of the phosphate in the very rapid metabolic processes of organisms. — The recordings of temperature and phosphate concentration off the North-West African coast show that the upwelling in that area does not consist of a simple uniform upward motion of water. On the contrary, it is a complicated system of upwelling zones, patches and vortices continuously changing their form and position.

Résumé

Au printemps 1968, le navire de recherche allemand «Meteor» a entrepris une expédition dans la zone de remontée du Nord-Ouest de l'Afrique. Au cours de cette expédition, sur tous les trajets et coupes hydrographiques entre les Canaries et Bathurst (Gambie), la température et la concentration en phosphate de l'eau de surface ont été enregistrées continuellement. Les appareils enregistreurs de la concentration en phosphate qui avaient été utilisés au cours d'expéditions antérieures, ont été considérablement modifiés pendant ces dernières années. On en donne donc une description détaillée. Quelques points particulièrement intéressants des enregistrements sont reproduits sous leur forme originale. La température, de même que la concentration en phosphate, montre une structure fine très marquée. Pour la concentration en phosphate on constate des gradients de plus de 0,1μg-at P/dm³ par mille. La correspondance entre les enregistrements en eau de surface et la distribution verticale des températures et concentrations de phosphate est mise en évidence pour deux coupes. Dans les enregistrements en surface l'eau de remontée est reconnaissable aux températures particulièrement basses et à la concentration le plus souvent très élevée en phosphate. Dans les coupes verticales les isothermes et, jusqu'à un certain point aussi, les courbes d'égale concentration en phosphate, indiquent le mouvement de l'eau de remontée. Dans les coupes représentées, le mouvement ascendant s'étend jusqu'à la profondeur maximale de 250 m. Les enregistrements de température et de phosphate effectués au cours de déplacements et de coupes hydrographiques dans la région comprise entre le cap Barbas et Nouakchott (18° à 23°N) sont représentés par des cartes. A cet effet, on a utilisé une disposition graduée, dans laquelle les différentes températures et concentrations en phosphate sont représentées par des couleurs symboliques. Le résultat de l'ensemble des enregistrements entre les Canaries et Bathurst est donné par des cartes divisées en carreaux de 1/6 de degré. Dans chaque carreau pour lequel des mesures ont été obtenues, on a porté la valeur moyenne de la température et aussi de la concentration en phosphate correspondante. Là aussi les différentes températures et concentrations sont représentées par des couleurs symboliques. La température, de même que la concentration en phosphate de l'eau surface, fait apparaître de grandes différences. La température la plus basse se situe autour de 15,0°C; la plus haute, autour de 22,5°C. La plus faible concentration en phosphate est de 0,03 μg-at P/dm³; la plus forte dépasse 1,0 μg-at P/dm³. D'une manière générale, à une basse température correspond une forte concentration et, à une haute température, une faible concentration de phosphate. En certains endroits cependant, l'eau de remontée est notablement plus pauvre en phosphate que ne le donnait à prévoir le bas degré de température. On peut en conclure que la consommation du phosphate par le phytoplancton peut s'effectuer plus rapidement que le réchauffement de l'eau à la surface. En d'autres points, l'eau chaude apparaît avec une concentration en phosphate relativement forte. Là, la floraison de phytoplancton a déjà eu lieu et une partie du phosphate est déjà de nouveau régénérée. Les températures en surface les plus basses ont été relevées entre le cap Barbas et Nouakchott. C'est là qu'au printemps 1968 se trouvait le centre de la zone de remontée du Nord-Ouest de l'Afrique. Mais également au Nord du cap Barbas jusqu'au cap Bojador et au Sud de Nouakchott, une remontée mérite d'étre signalée. La variation en fonction du temps de la température et de la concentration en phosphate est considérable. Pour la température apparaissent des différences de près 3°C. Pour la concentration on a même observé une variation de 0,8 μg-at P/dm³. Les différences dans l'espace et la variation dans le temps sont plus grandes pour la concentration en phosphate que pour la température. Cela s'explique par l'intervention du phosphate dans les processus biologiques qui se déroulent très rapidement. En comparaison la température ne subit que des modifications relativement lentes. Les enregistrements de la température et de la concentration en phosphate devant la côte NW d'Afrique montrent que là, la remontée ne consiste pas en un mouvement ascendant de l'eau, simple et uniforme. Ici, nous avons affaire à un système compliqué de zones de remontée, de dômes de remontée et de tourbillons, dont la structure et la position se modifient sans cesse.