Promotionskolloquium Lev Naumov

Am Freitag, dem 16.02.2024, 15:00 Uhr, HS1, IfPh, findet die Verteidigung der Dissertationsarbeit von Lev Naumov (Physikalische Ozeanographie, AG Prof. Dr. Meier) zum Thema“Dynamics of oxygen in coastal seas – the Baltic Sea example“ als Hybrid-Veranstaltung statt.

Anmeldungen für eine Online-Teilnahme unter: verteidigungen.physikuni-rostockde bis 15.02.2024

Abstract

The Baltic Sea is naturally prone to low dissolved oxygen (DO) concentrations in waters deeper than approximately 70 meters due to its limited connection with the World Ocean and a positive water balance promoting a steep vertical salinity gradient, reducing DO exchange with deeper layers. One natural ventilation mechanism is the Major Baltic Inflows (MBIs) – sporadic saltwater inflows from the North Sea supplying high amounts of salt and DO into the deep central Baltic Sea. Since the 1950s, one of the biggest environmental problems of the Baltic Sea has been the expansion of hypoxic (bottom DO concentration less than 2 ml l-1) and anoxic (the total absence of DO) zones in the deep basins due to elevated nutrient input from land and subsequent eutrophication.

This study utilizes a coupled hydrodynamic-biogeochemical model to investigate changes in the DO budget terms during the period of rapid deoxygenation of the Baltic Sea (1948-2018) and to quantify the amount of DO transported by MBIs, as well as its temporal dynamics. In addition, two sensitivity studies were carried out to investigate the response of the Baltic Sea to a reduced supply of nitrogen and phosphorus from land.

It was found that during the study period, the oxygen consumption moved from the sediments to the water column, which was especially visible in the sub-basins located further away from the connection to the North Sea. The elevated oxygen consumption greatly reduced the ventilation through MBIs, making them less effective. The system could still be returned to its initial state via nutrient input reduction, but only toward the end of the 21st century.

Zusammenfassung

Wegen der eingeschränkten Verbindung mit dem Weltozean und der positiven Wasserbilanz, die einen steilen vertikalen Salzgradienten fördern und den Sauerstoffaustausch mit tieferen Schichten reduzieren, neigt die Ostsee naturgemäß zu niedrigen Konzentrationen des gelösten Sauerstoffs (GS) in Tiefen ab etwa 70 Metern. Ein natürlicher Belüftungsmechanismus sind die sogenannten Major Baltic Inflows (MBIs) – sporadische Salzwassereinströme aus der Nordsee, die große Mengen an Salz und GS in die tiefen Bereiche der zentralen Ostsee transportieren. Seit den 1950er Jahren besteht eines der größten Umweltprobleme der Ostsee in der Ausdehnung hypoxischer (Sauerstoffkonzentration unter 2 ml l-1) und anoxischer (völliges Fehlen von Sauerstoff) Zonen in den tiefen Becken aufgrund des erhöhten Nährstoffeintrags vom Land und der daraus resultierenden Eutrophierung.

Diese Studie verwendet ein gekoppeltes hydrodynamisch-biogeochemisches Modell, um Veränderungen im Sauerstoffhaushalt während der Phase des starken Sauerstoffrückgangs in der Ostsee (1948-2018) zu untersuchen und die Menge des GS zu quantifizieren, die durch MBIs transportiert wird, sowie dessen zeitliche Dynamik. Zusätzlich wurden zwei Sensitivitätsstudien durchgeführt, um die Reaktion der Ostsee auf eine reduzierte Versorgung mit Stickstoff und Phosphor vom Land zu untersuchen.

Es wurde festgestellt, dass während des Untersuchungszeitraums der Sauerstoffverbrauch vom Sediment auf die Wassersäule überging, was insbesondere in den weiter vom Übergang zur Nordsee entfernten Becken der zentralen Ostsee sichtbar war. Der erhöhte Sauerstoffverbrauch verringerte erheblich die Belüftung durch die MBIs und machte sie weniger effektiv. Durch eine Reduzierung des Nährstoffeintrags könnte das System wieder in seinen Ausgangszustand versetzt werden, jedoch frühestens gegen Ende des 21. Jahrhunderts.

Interessenten sind herzlich eingeladen!


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