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High-resolution measurements of essential climate variables in the North Sea from the autonomous surface vehicle HALOBATES during RV Heincke cruise HE614

The autonomous surface vehicle HALOBATES measured Essential Climate Variables (ECV), such as sea surface temperature (SST) and salinity (SSS), during the RV Heincke cruise HE614 in the German Bight. HALOBATES captured the SST and SSS at seven depths with a high vertical resolution of about 10 cm, from the near-surface layer (NSL) (between 30 and 100 cm) and the sea surface microlayer (SML) (upper millimeter). Conductivity, temperature, and depth (CTD) sensors measured temperature and conductivity (for salinity calculation) via a flow-through system on HALOBATES. Additional temperature sensors were mounted underneath the catamaran to measure in-situ temperature in situ at six depths in the NSL. Salinity was corrected with discrete water samples to remove biases between the sensors. Two data loggers with several meteorological stations on the catamaran captured important weather variables during operation time. The surfactant concentration was measured from discrete samples of SML and 100 cm depth. HALOBATES was operated between 01 March 2023 and 22 March 2023.

CO2-Entnahme durch Alkalinitätserhöhung - Potenzial, Nutzen und Risiken, Vorhaben: Biologische Effekte von Alkalinitätserhöhungen, Gesteinsverwitterung in hochenergetischen Küstenumgebungen und globale Alkalinisierungs-Simulationen

Modellierung der Eisbergdrift im Weddellmeer zur Bestimmung des Süßwassereintrages durch Schmelzen und Zerfall

Ziel der Arbeiten ist die Untersuchung der Drift kleinerer und mittlerer Eisberge im Weddellmeer und des damit verbundenen Süßwassereintrags mit Hilfe gemessener Driftbahnen und numerischer Modellrechnungen. Dabei soll die regionale Verteilung des Schmelzwassereintrags und dessen Bedeutung für die Stabilität der polaren Wassersäule untersucht werden. Ferner soll der Eintrag von Substanzen bestimmt werden, die das Algenwachstum beeinflussen können. Die Driftmessungen erfolgen durch eine tägliche Übertragung der Eisbergpositionen mittels ARGOS Sender. Das Driftmodell berücksichtigt neben der direkten Wirkung von Wind, Ozeanströmung, Meeresoberflächenneigung und Erdrotation auch die Kräfte, die bei einer geschlossenen Meereisbedeckung auftreten, und beinhaltet basales und laterales Schmelzen. Die Ergebnisse der Analyse der Driftbeobachtungen werden zur Validierung der Modellergebnisse und zur Optimierung der angewendeten Parametrisierungen herangezogen.

Continuous optical chlorophyll-a and turbidity data along R/V SONNE cruise SO285

Underway optical chlorophyll-a and turbidity data were collected along the cruise track with Sea-Bird Scientific ECO FLNTU sensors installed within two autonomous measurement systems, called self-cleaning monitoring boxes (SMBs). The SMBs measure alternatingly. While one box is measuring, the other one is being cleaned. The water inlet for the SMBs is at about 4 m below sea surface. Observed chlorophyll-a and turbidity data were both quality controlled and the chlorophyll-a data was additionally calibrated using chlorophyll-a reference data from discrete water samples taken from the CTD water sampler at 10 m depth. Sample chlorophyll-a was determined spectrophotometrically following Jeffrey and Humphrey (1975) as in EPA Method 446. Note that the ship crossed various biogeochemical provinces leading to high variability in the data and, additionally, non-photochemical quenching effects can be observed making it difficult to robustly calibrate the data. A comparison of the calibrated chlorophyll-a with satellite data using the GlobColour CHL1 and CHL2 products is additionally provided. Details on all quality control steps, the calibration, and the comparison with satellite data can be found in the data processing report. The resulting data set contains the original data, the calibrated data (in case of chlorophyll-a) and corresponding quality flags achieved by the quality control algorithm. The data source is given through the name of the active SMB. The data set contains data during transit time and station work. We recommend to use ship's speed to filter for only transit data.

Dissolved munition compounds in the water column of southwestern Baltic Sea during POSEIDON cruise POS530 in October 2018

Cruise POS530 (R/V Poseidon) sampled the water column throughout German territorial waters of the southwest Baltic Sea during 01-21 October 2018. The current dataset contains concentrations of dissolved munition compounds from Niskin bottle rosette casts between sea surface and seafloor. Vertical sampling resolution varied among stations, with a maximum of 9 sampling depths. Dissolved explosives in the samples were measured following Gledhill et al. (2019). Briefly, discrete samples (1 L) were preconcentrated onboard using solid-phase extraction. Target compounds were eluted with acetonitrile, further concentrated by evaporation, and measured by ultra-high performance liquid chromatography and high resolution heated electrospray ionization mass spectrometry.

Untersuchungen des Tagesgangs verschiedener Spurengase mit Hilfe der solaren Absorptionsspektroskopie im infraroten Spektralbereich im tropischen Westpazifik (TROPAC)

Der Ozean im Westpazifik ist mit Temperaturen von ganzjährig 30°C der wärmste Ozean der Welt. Im tropischen Westpazifik ist die Lufttemperatur der Grenzschicht weltweit am höchsten und die Ozonkonzentration am niedrigsten. Aufgrund der allgemeinen Advektion der Luftmassen in der unteren und mittleren Troposphäre aus dem Osten durch die Walker-Zirkulation über den Pazifik befindet sich die Luft über dem tropischen Westpazifik für längere Zeit in einer sauberen, warmen und feuchten Umgebung. Der Abbau von reaktiven Sauerstoff- und Ozonvorläufern wie NOx findet daher länger als anderswo in den Tropen, was zu sehr niedrigen Ozonkonzentrationen führte. Dies erhöht die Lebensdauer von kurzlebigen biogenen und anthropogenen Spurengasen. Darüber hinaus begünstigen hohe Meeresoberflächentemperaturen eine starke Konvektion im tropischen Westpazifik, was zu niedrigen Ozonmischungsverhältnissen in den konvektiven Ausflussgebieten in der oberen Troposphäre führen kann. Der Warmpool im Westpazifik ist auch eine wichtige Quellregion für stratosphärische Luft. Daher fallen die Region, in der die Lebensdauer kurzlebiger Spurengase erhöht ist, und die Quellregion der stratosphärischen Luft zusammen. Somit bestimmt die Zusammensetzung der troposphärischen Atmosphäre in dieser Region in hohem Maße auch die globale stratosphärische Zusammensetzung.Ozon ist aufgrund von Rückkopplungsprozessen zwischen Temperatur, Dynamik und Ozon ein wichtiges Spurengas in der Klimaforschung. Da der Warmpool im Westpazifik die Hauptquellenregion für stratosphärische Luft ist, ist die Kenntnis von Ozon und anderen kurzlebigen Spurengasen auch wichtig, um den Transport von Spurengasen in die Stratosphäre zu verstehen.Ziel unseres Projektes ist die Messung des Tagesgangs von Ozon und anderen Spurengasen mit Hilfe der hochauflösenden solaren Absorptions-FTIR-Spektroskopie. Die Messungen liefern die Gesamtsäulendichten von bis zu 20 Spurengasen. Für einige Spurengase erlaubt die Analyse der Spektrallinienform die Ableitung der Konzentrationsprofile in bis zu etwa vier atmosphärischen Höhenschichten. Ergänzt werden die Beobachtungen durch Ozonballonsondierungen, kontinuierliche Messungen der UV-Strahlung, und Modellrechnungen mit einem Chemie-Transport-Modell. Die Messungen sind für den Zeitraum August bis Oktober 2022 geplant, die Auswertung und Interpretation von November 2022 bis Januar 2023.

Integrative Kartierung und Priorisierung von Schutzgebieten im Atlantik - Leitlinien für die Abwägung von Naturschutzprioritäten mit wirtschaftlichen und rechtlichen Interessen auf Hoher See, Vorhaben: Nahrungsnetzstruktur, Biodiversität und Ökosystemleistung des Zooplanktons

International Surface Ocean - Lower Atmosphere Study (SOLAS)

Since 2004, the International Surface Ocean - Lower Atmosphere Study (SOLAS) project is an international research initiative aiming to understand the key biogeochemical-physical interactions and feedbacks between the ocean and atmosphere. Achievement of this goal is important to understand and quantify the role that ocean-atmosphere interactions play in the regulation of climate and global change. SOLAS celebrated its 10 year anniversary in 2014. In the first decade, the SOLAS community has accomplished a great deal towards the goals of the original Science Plan & Implementation Strategy and Mid-term Strategy (Law et al. 2013) as highlighted by the open access synthesis book on 'Ocean Atmosphere Interactions of Gases and Particles' edited by Liss and Johnson and the synthesis article in Anthropocene from Brévière et al. 2015. However there are still major challenges ahead that require coordinated research by ocean and atmospheric scientists. With this in mind, in 2013, SOLAS has started an effort to define research themes of importance for SOLAS research over the next decade. These themes form the basis of a new science plan for the next phase of SOLAS 2015-2025. SOLAS being a bottom-up organisation, a process in which community consultation play a central role was adopted. After two sets of reviews by our four sponsors (SCOR, Future Earth, WCRP and iCACGP), the SOLAS 2015-2025 Science Plan and Organisation (SPO) was officially approved.

Bio-optische Eigenschaften als Echtzeittracer für die Transformation des organischem Materials in der SML (SP 1.3)

Die Sea-Surface Microlayer (SML) als dünne Grenzschicht trennt Hydrosphäre und Atmosphäre. Häufig sind die Konzentrationen bestimmter Verbindungen in der SML höher, entweder durch physikalische Konzentration aus dem darunter liegenden Wasser, durch Produktion in der SML oder durch atmosphärische Ablagerungen. Ein bekannter Aspekt ist die durchweg höhere Konzentration von chromophoren gelösten organischen Stoffen (CDOM) in der SML im Vergleich zum darunter liegenden Wasser. Kürzlich haben wir gezeigt, dass die inhärenten optischen Eigenschaften (IOP) â€Ì d.h. die Lichtstreu- und Absorptionseigenschaften von Wasser und seinen Bestandteilen â€Ì der SML genutzt werden können Komponenten in der SML zu charakterisieren und nützliche Informationen für den Strahlungstransfer und für Fernerkundungsstudien zu liefern. Darüber hinaus war unsere frühere Forschung zu optischen Eigenschaften in der SML unsere Motivation hier vorzuschlagen, IOPs und apparente optischen Eigenschaften (AOPs) â€Ì abgeleitet aus spektralradiometrischen Messungen des Lichtfeldes â€Ì sowie die Fluoreszenz zur Charakterisierung von organischen Stoffen (OM) und deren Transformation für die Echtzeitbewertung der SML als biologischen und chemischen Lebensraum zu nutzen. Hiermit können wir in außergewöhnlicher Weise die Kurzzeitdynamik relevanter biologischer und chemischer Treiber in der SML untersuchen.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1158: Antarctic Research with Comparable Investigations in Arctic Sea Ice Areas; Bereich Infrastruktur - Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten, Investigation of mechanism driving glacial/interglacial variability in stratification/mixing and biological productivity of the Pacific Southern Ocean and potential implications on air-sea CO2-exchange: synthesis of climate and ocean biogeochemical modeling with paleoceanographic reconstructions

Atmospheric CO2 concentrations present a repetitive pattern of gradual decline and rapid increase during the last climate cycles, closely related to temperature and sea level change. During the Last Glacial Maximum (LGM; 23-19 kyr BP), when sea level was ca. 120 m below present, the ocean must have stored additionally about 750 Gt carbon. There is consensus that the Southern Ocean represents a key area governing past and present CO2 change. The latter is not only of high scientific but also of socio-economic and political concern since the Southern Ocean provides the potential for an efficient sink of anthropogenic carbon. However, the sensitivity of this carbon sink to climate-change induced reorganizations in wind patterns, ocean circulation, stratification, sea ice extent and biological production remains under debate. Models were not yet able to reproduce the necessary mechanisms involved, potentially due to a lack of the dynamic representation/resolution of atmospheric and oceanic circulation as well as missing carbon cycling. Data on past Southern Ocean hydrography and productivity are mainly from the Atlantic sector, thus do not adequately document conditions in the Pacific sector. This sector is not only the largest part of the Southern Ocean, but it also represents the main drainage area of the marine-based West Antarctic Ice Sheet (WAIS). In the proposed study we aim to generate paleo-data sets with a newly established proxy method from sediment core transects across the Pacific Southern Ocean. This will enhance the baselines for the understanding and modeling of the Southern Ocean's role in carbon cyling, i.e. ocean/atmosphere CO2 exchange and carbon sequestration. It will also allow insight into the response of the WAIS to past warmer than present conditions. Paired isotope measurements (oxygen, silicon) will be made on purified diatoms and radiolarians to describe glacial/interglacial contrasts in physical and nutrient properties at surface and subsurface water depth. This will be used to test (i) the impact of yet unconsidered dust-borne micronutrient deposition on the glacial South Pacific on shifts of primary productivity, Si-uptake rates and carbon export, (ii) the 'silicic-acid leakage' hypothesis (SALH) and (iii) the formation and extent of surface water stratification. Diatom and radiolarian oxygen isotopes will provide information on the timing of surface ocean salinity anomalies resulting from WAIS melt water. Climate model simulations using a complex coupled atmosphere ocean general circulation model (AOGCM) in combination with a sophisticated ocean biogeochemical model including Si-isotopes will be used for comparison with the paleo records. The analysis will cover spatial as well as temporal variability patterns of Southern Ocean hydrography, nutrient cycling and air-sea CO2-exchange. With the help of the climate model we aim to better separate and statistically analyse the individual impacts of ocean circulation and bio

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