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Im Internet : über 300 Artikel von Tiesel - zum Klima der Ostsee (klicken)

( Andere maritime Themen werden behandelt unter ' Wetter Ostseeküste ' )

KLIMA OSTSEE

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Thema: Ostseezyklone

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Die

O S T S E E - Z Y K L O N E

oder

BALTIC CYCLONE

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(erste Untersuchungsergebnisse und eine kurze Definition)

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Wegen meiner Erforschung (Diss.)

von liebenswerten Meteorologen - Kollegen auch als

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' T I E S E L - Z Y K L O N E '

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bezeichnet.

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Erste Ergebnisse und Definition:

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Die kräftigste luftmasseneigene Wetterentwicklung im Ostseeraum

ist die Ausbildung

der Ostseezyklone , der Baltic cyclone.

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Diese spezifische Zyklone - die bislang noch nicht näher untersucht wurde -

gehört zur Kategorie der Wärmetiefs.

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Diese Ostsee-Wärmetiefs entwickeln sich vorwiegend im Winter über der freien Ostsee

nach markanten Kaltlufteinbrüchen aus Nordosteuropa.

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Sie bilden sich durch starke Wärmeströme Wasser-Luft ,

die im Meeresniveau der Ostsee Luftdruckfall verursachen.

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Bei der Ostsee-Zyklone , der Baltic cyclone, handelt es sich um

ein seltenes, kurzlebiges und frontenloses Meso-Tief

mit hohem Kerndruck und geringer Vertikalausdehnung,

das als Lage- und Bahntyp auftritt.

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Die instationären Ostseezyklonen greifen wiederholt als energiereiche,

blizzardartige Kleinwirbel auf Norddeutschland (wiederholt bis Südengland) über.

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Sie verursachen besonders in der deutschen Küstenregion schwere winterliche Unwetter.

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Ostseezyklone /Ostseeblizzard

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Die weniger wetterwirksamen stationären Ostsee-Zyklonen

entwickeln sich vorwiegend in den großen Buchten der südlichen Ostsee,

wie der Mecklenburger Bucht und der Pommerschen Bucht.

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Infolge ihrer urplötzlichen und meist nächtlichen Entwicklung

bei oft kräftigen Hochdruckwetterlagen

und auch wegen ihrer Nichterfassung durch die Vorhersagemodelle,

bewirken auftretende Ostseezyklonen

im praktischen Wetterdienst fast immer totale Fehlprognosen des Wetters.

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Vorträge über: Die Ostseezyklone

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Leipzig
Rostock
Berlin
Kiel

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Frankfurt/Main

Veranstaltungen des DMG Zweigvereins Frankfurt/Main seit 1987

Fachsitzungen

16.09.1992

Prof. Dr. J. Meincke: Die Rolle des Europäischen Nordmeers im Klimasystem

 

11.11.1992

Prof. Dr. H.-J. Lange: Bemerkungen zur Chaostheorie und zur Frage ihrer Anwendbarkeit auf Probleme der atmosphärischen Wissenschaften

09.12.1992

Prof. Dr. B. Brümmer: Die atmosphärische Grenzschicht bei ab- und aufeisiger Strömung

1993

 

12.01.1993

Dr. R. Tiesel : Die Ostseezyklone

10.02.1993

Prof. Dr. G. Groß: Berechnung und Visualisierung der Messgenauigkeit der bodennahen solaren UV-B-Strahlung

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Hamburg
Stuttgart

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Bemerkungen/Beurteilungen über: die Erforschung der Ostseezyklone

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von

Prof. Dr. K.-H.-Bernhardt (früherer Präsident der Met. Gesellschaft der DDR)

und

Prof. Dr. W. Böhme (früherer Direktor des Met. Dienstes der DDR).

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Prof. Bernhardt:

(Wissenschaft / Umschau, 1987 ;

Fortschritte in der Mesometeorologie)

Auszüge aus : 'Wetterküche Ostsee':

Daß auch über der Ostsee bestimmte atmosphärische Prozesse ausgelöst werden, die erheblichen Einfluß auf das Wetter zumindestens in den angrenzenden Küstenbereichen nehmen, ist eine Erkenntnis jüngeren Datums.

Der Fachmann (Dr. Tiesel) spricht von Ostseezyklonen, die den Charakter der Wärmetiefs/Wärmezyklonen haben, und die sich bei ausgeprägten Hochdruckwetter über die Ostsee infolge des großen Temperaturunterschiedes zwischen der kalten Luft und dem relativ warmen Meereswasser bilden. Ihr Ursprung blieb lange verborgen, weil sie flach und kleinräumig sind und innerhalb weniger Stunden entstehen können. Die Ostsee-Zyklonen zählen zu den atmosphärischen Erscheinungen mittlerer Ausdehnung und Dauer, das heißt , zu den mesometeorologischen Prozessen, die sich nur sehr schwer vorhersagen lassen. Da sie aber mit ihren Auswirkungen beträchtlich in unser Leben eingreifen können, wurden diese Phänomene nunmehr systematisch erforscht (Dissertation., Tiesel, 1980). Die Unkenntnis über die Ostseezykone hat zum Beispiel in der Vergangenheit markante Fehlprognosen des Wetters im Ostseeraum zur Folge gehabt. Diese Zyklonen entstehen meist bei scheinbar störungsfreiem Winterwetter und machen sich plötzlich mit starkem Schneefall und Wind bemerkbar. Damit können sie besonders den Verkehr im Küstenbezirk ernstlich beeinträchtigen.....

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Prof. Böhme:

(Anmerkungen folgen....)

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Veröffentlichungen über:

die Ostseezyklone

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Nähere Arbeiten/Ausführungen über die Ostseezyklone

und Auszüge einer Untersuchung/Veröffentlichung

mit meinem englischen Kollegen William Pyke folgen ...

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Im FREENET

unter

freenet>startseite > experten > wissenschaft & forschung > wetter & klima >

artikel-übersicht > wetter - katastrophen > sturmfluten und orkane der ostsee

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Danksagung an Herrn Prof. Dr. Klaus Voigt !

 

Vor 10 Jahren starb in Paris Herr Prof. Dr. Klaus Voigt.

Herr Prof. Voigt zählt - wie Herr Prof. Hupfer, Herr Dr. Keller und Herr Dr. Kohlmetz - zu meinen wichtigsten Fachlehrern.

Als ich 1967 von Berlin nach Warnemünde kam und an der Seewetterdienststelle meine Arbeit aufnahm, lernte ich im angrenzenden Institut für Meereskunde seinen Direktor, Herrn Prof. Dr. Klaus Voigt, kennen.

Wohl auch, weil wir beide Meteorologen waren und aus dem 'Süden' stammten, entwickelte sich über das Wetter sehr frühzeitig ein fruchtbarer Dialog.

Er half mir in seiner stets freundlichen und ruhigen Art bei der Bewältigung vieler beruflicher Probleme, so bei der Verteidigung meiner Arbeit an seinem Institut zum Fachmeteorologen , Thema 'Wind- und Seegangsvorhersage der Ostsee mit Radar' (1970) und bei meiner externen Promotion , Thema 'Ostseezykone' (1980).

Bis zu seiner Berufung nach Paris besuchte ich ihn häufiger in seinem Institut. Dabei ging es natürlich auch oft um das aktuelle Wetter und das spezielle Wetter und Klima der Ostsee.

Aus diesen Zusammentreffen entwickelte sich in den Jahren eine fruchtbare wissenschaftliche Zusammenarbeit und eine gute Bekanntschaft - auch mit vielen anderen Wissenschaftlern des Instituts bis zum heutigen Tag.

Unser gutes Verstehen zeigt sich auch darin, dass er mir alle seinen speziellen Fachbücher der Meteorologie - wie den Scherhag und die Linke-Bände - schenkte.

Sie wurden mir nach seinem Tod in Paris freundlicherweise von seiner Frau in Rostock überreichte. Herzlichen Dank dafür.

In seiner einfachen aber ungemein logischen Denkweise entdeckte Prof. Voigt bereits 1959 den 'Äquatorialen Unterstroms im Atlantik', den nicht wenige heute den 'Voigt-Strom' nennen.

In meinen Augen gehört Herr Prof. Dr. Klaus Voigt zu den größten Diplom-Meteorologen des letzten Jahrhunderts auf dem Gebiet der Ozeanologie.

Rostock darf auf einen so großen Wissenschaftler Stolz sein.

 

Im Dezember 2005

Reiner Tiesel

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Weitere Arbeiten zum Thema Ostseezyklonen

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Ostseezyklonen

und

Sturmfluten der Ostsee

Dr. Reiner Tiesel ( 2001)

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Hauptverursacher der Sturmfluten sind in der Regel schwere Stürme oder Orkane, die seit einigen Jahren über der Ostsee an Stärke und Häufigkeit zunehmen. Der Grund dafür ist offensichtlich der Treibhauseffekt.

Nicht selten lösen aber auch starke, instationäre Ostseezyklonen (Ostseeblizzards) Sturmfluten der Ostsee aus.

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Sturmflut-Wetterlage

Die stärksten Sturmfluten an der deutschen Ostseeküste prägen sich bei sogenannten zyklonalen Nordost-Großwetterlagen aus.

Das ist auch die Großwetterlage, in der sich bevorzugt instationäre Ostseezyklonen sich ausbilden.

Ist die Ausprägung der Ostseezyklone sehr kräftig, bildet sich um seinen Kern ein starkes Windfeld aus, das beim Durchzug des Ostseetiefs zu einer Sturmflut führen kann.

Eine kräftige Nordoststurmflut entsteht in der Regel dann, wenn über Nordeuropa ein Hoch liegt und gleichzeitig von Südosteuropa, aus dem Balkan, ein starkes Mittelmeertief nach Norden bis Nordwesten zieht. Dadurch verschärft sich die gefährliche Nordostlage , und sie verursacht neben Sturm und Orkan nicht nur eine Sturmflut, sondern wiederholt auch eine Temperatur- und Niederschlagskatastrophe.

So eine Situation ereignete sich vom 12. bis 15. Januar 1987 , als der Ostseeraum von einer der stärksten Winterkatastrophe nach dem Krieg heimgesucht wurde. Während am 12. Januar bei schwerem Nordost-Sturm auch eine der stärksten Sturmfluten auftrat (Wismar bis 1,73 Meter) versank gleichzeitig die Küstenregion unter einer über 50 Zentimeter hohen Schneedecke. In der nachfolgenden Polarluft trat verbreitet sehr strenger Frost um minus 15 Grad auf, was auch zu einer starken Vereisung der Ostsee führte.

Der Hauptgrund für die Sturmflut und die schwere winterliche Wetterkatastrophe an der deutschen Ostseeküste war eine instationäre, blizzardartige Ostseezyklone, die sich im Bereich der von Nordosten hereinbrechenden Polarfront über der Ostsee ausgebildet hatte.

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Thema: Ostsee-Eiswinter

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Extreme Eiswinter der Ostsee seit 1890

(Dr. Reiner Tiesel, 7. Dez. 2004)

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Die extremen Eiswinter der Ostsee erfassen in der Regel auch ganz Nord- und Mitteleuropa.

Bevor es zur völligen und anhaltenden Vereisung der Wasseroberflächen kommt, treten immer starke und anhaltende Frostperioden mit Schneefall auf, die auch bereits starkes winterliches Unwetter verursachen.

In der Regel sind es andauernde Polarströmungen aus Ost bis Nord, die diese Eiswinter hervorrufen. Die eingeströmte Polarluft gelangt oft unter hohem Luftdruck, und unter diesen Polarhochs sinkt die Temperatur sehr stark ab, nicht selten unter minus 15 Grad.

Vorboten für einen Eiswinter in Norddeutschland sind eine rasche Vereisung der nördlichen und mittleren Ostsee und eine schnelle Abnahme der Wassertemperatur der Ostsee.

Dann bedarf es nur noch einer Umstellung der Großwetterlage in stabile und kontinentale Nord- bis Ostlagen und der Eiswinter hält Einzug.

Auf den Wetterkarten drängt dann allgemein ein blockierendes Höhenhoch über England den atlantischen Westwindjet in Richtung Nordpol ab. Allerdings biegt er über Nordeuropa nach Süden in Richtung Mittelmeer ab, was für ganz Europa eine arktische Luftströmung zur Folge hat.

Wie im Janaur 1987 wird dabei die von Nordosten einbrechende arktische Wetterfront von instationären Ostseetiefs * - den europäischen Blizzards - begleitet, die das winterliche Wetterchaos blitzschnell einleiten oder sehr rasch verstärken.

Vor dem Beginn einer Vereisung, kann man über den noch nicht eisbedeckten Wasseroberflächen der Ostsee oft das Phänomen des Seerauchs ** beobachten.

Wie bei kochendem Wasser steigt der Wasserrauch von dem noch offenen und relativ warmen Ostseewassers auf und kondensiert sofort in der darüber liegenden bitterkalten Luft. Nicht selten kommt es dann für die Schiffahrt zu Sichtbehinderungen und selbst zu ersten Vereisungen an Schiffen durch den stark unterkühlten Seedampf.

Beginnende Eiswinter sind für die Seefahrt außerordentlich gefährlich.

Dabei kommt es in der eingebrochenen Polarluft ständig zu schweren Vereisungen des Schiffskörpers, weil die anbrandenden Wellen und die Gischt ständig das Schiffe vereisen. Besonders in Windrichtung erfolgt ein ununterbrochener Anbau der Eismassen.

Dann hilft nur noch Eisabklopfen, wie an der Ostseeküste im Eiswinters 1986/1987.

 

Eine völlige Vereisung der Ostsee ist recht selten, und sie ist in den letzten Jahrzehnten nicht mehr aufgetreten. Ein Grund dafür dürfte der Treibhauseffekt - die globale Erwärmung der Erde - sein, der auch die Kältepole der Nordhemisphäre erfaßt hat.

So auch die Region des Weißen Meers, die der Kältepol Europas ist.

Die Winter, in denen es zu einer vollständigen Vereisung der Ostsee, und damit zu richtig extremen Eiswinter kam, traten 1928/1929, 1939/1940 , 1941/1942 , 1946/1947 und 1962/1963 auf.

 

Extremer Eiswinter 1962/1963 , Ostsee total vereist
(Foto: Eschenburg)

Bei diesen Wintern lag die Kältesumme (Summe der negative Tagesmitteltemperaturen) in Rostock über 380 Grad Kelvin. Fast immer war bei diesen extremen Eiswintern auch der Bodensee zugefroren. Diese außergewöhnlich schweren Eiswinter ereigneten sich somit grob zwischen 1925 und 1965 mit einem Maximum um 1940, also während der berüchtigten Kriegswinter.

Die Winter seit 1890 in denen ein Teil der Ostsee zufror (rund 300 Grad Kelvin) , waren 1890/1891, 1892/1893, 1940/1941, 1969/1970, 1978/1979, 1984/1985, 1986/1987 und 1995/1996.

Das bedeutet, dass uns nach dem starken Eiswinter 1962/1963 nur noch mäßige Eiswinter mit teilweiser Ostseevereisung heimsuchten, aber dafür relativ häufig.

Bild 2 folgt später

Text: Letzter Eiswinter 1995/1996, Eisverlagerungen über der Ostsee

(Foto: Siegel)

 

Der Verlauf jedes Eiswinters, welcher Kategorie auch immer, ist einmalig.

So kam die extreme Kälte im Winter 1969/1970 bereits im Dezember und im Winter 1985/1986 erst im Februar.

In dem katastrophalen Nachkriegswinter 1946/1947 hielt die schwere Kälte selbst im März nach an.

Hatten wir aber bereits im November schwere Kaltlufteinbrüche, wie 1965/1966 und 1993/1994, dann stellte sich kein Eiswinter ein.

Auch wenn in den letzten Jahrzehnten infolge des Treibhauseffektes viele milde Winter aufgetreten sind, und es zu keinem extrem kalten Eiswinter mehr kam, kann man das Auftreten eines derartigen Katastrophenwinters für die Zukunft für unsere Region nicht total ausschließen.

Denn es spielt - wie nachgewiesen wurde*** - für die Ausprägung eines sehr schweren Eiswinters die Dosis der energiereichen Wärmestrahlung der Sonne auf die Erde eine nicht unbedeutende Rolle.

 

 

 

Lit.:

* Zeit. f. Met. 34(1984)6, Wärmezyklonen der Ostsee/Ostseetiefs (Tiesel) ; Diss. (1980)

** Zeit. f. Met. 37(1987)3, Seerauch Warnemünde (Tiesel,Foken)

*** Zeit. f. Met. 39(1989)1, Strenge mitteleurop. Winter seit 1766 (Stellmacher,Tiesel)

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Thema: Ostsee-Orkane , Ostsee-Sturmfluten

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ORKANE und STURMFLUTEN

der OSTSEE

und

ihre Auswirkungen

auf die

DEUTSCHE OSTSEEKÜSTE

(Dr. Reiner Tiesel, 1995 ; aus einer Veröffentl.)

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Nach Orkanböen und der schweren Sturmflut mit Millionenschäden am 3./4. November 1995 an der deutschen Ostseeküste wird diese Naturkatastrophe stark diskutiert.

Aus meteorologischer Sicht ist der Hauptverursacher der meisten Ostseesturmfluten ein von West nach Ost über die Ostsee hinwegziehender schwerer Sturm oder Orkans im Winterhalbjahr.

Jeder durchziehende Orkan bewirkt eine starke Änderung des Ostsee-Wasserstandes. In der Regel ziehen die Orkane in der vorherrschenden Höhen-Westwinddrift mit ihrem Kern (Auge) nördlich der Ostseeküste vorbei. An der Ost- und Süd- und damit Vorderseite derartiger Orkane wird das Ostseewasser mit meist starken bis stürmischen Südost- bis Südwestwinden auf die offene Ostsee hinausgetragen und staut sich dort auf. Das auf der West- und damit Rückseite des Orkans bestehende Sturm- bis Orkanwindfeld aus Nordwest bis Nordost preßt mit immensen Winddruck dieses Wasser an die Küste zurück. Damit kommt es zur Ostseesturmflut oder - wie die Experten sagen - zu einem Ostsee-Sturmhochwasser, weil in der fast abgeschlossenen Ostsee (Intrakontinentalmeer) Ebbe und Flut nur eine untergeordnete Rolle spielen.

Somit ist der Wind, seine Richtung und Stärke - und die besitzt in den Orkanen mindestens Windstärke 12 Bft - die wahre Ursache für die Entstehung der Ostsee-Sturmflut.

Sturmflut 1954 - Durchbruch der Düne in Warnemünde

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Große Bedeutung für die Stärke einer Sturmflut hat - neben dem Füllungsgrad der Ostsee - auch die Streichlänge des Windes (fetch) über der freien Wasseroberfläche der Ostsee. Diese ist für die dt. Ostseeküste bei Nordostwinden sehr groß und entsprechend sind auch die Sturmfluten aus Nordost am stärksten.

Allerdings treten schwere Nordostwetterlagen relativ selten auf, aber um so katastrophaler sind allgemein ihre Auswirkungen (z.B. Januar 1987).

In der Regel entstehen die Sturmfluten auf der Rückseite von Orkanen, die von Südskandinavien nach Polen ziehen. Das war auch am 3. und 4. November 1995 der Fall.

Eine meteorologische Regel besagt, daß der Orkan und damit die Sturmflut erst nachläßt, wenn der stärkste Luftdruckanstieg durchgezogen ist. Der markante Luftdruckanstieg, den man auch gut mit einem Wohnungsbarometer beobachten kann, entsteht erst nach Durchzug der Höhenkaltfront (Trog) im Bereich der einbrechenden spezifisch kalten Polarluftmasse. Das Absinken der Kaltluft zum Boden hinter der Unwetterfront führt häufig zum Aufbau eines relativen Zwischenhochs und damit kurzzeitig zu freundlichem, manchmal wolkenlosem Wetter.

Der gleichzeitig noch voll tobende Sturm und Orkan wird deshalb auch als 'blanker Hans' bezeichnet. Es bleibt ein unvergessenes Erlebnis, wenn man tagsüber bei Sonnenschein - vor dem oft rasch aufkommenden Schauerwetter - dieses Orkanfeld mit tobender Kreuzsee und Gischt bei einem Strandgang 'abwettert'.

Eine Nordoststurmflut-Wetterlage entsteht auch dann, wenn über Skandinavien ein Hoch liegt und gleichzeitig von Südosteuropa, Raum Balkan, ein starkes Mittelmeertief nach Norden bis Nordwesten zieht. Diese sogenannten Vb-Wetterlagen verursachen neben Sturm bis Orkan und Sturmflut mehrfach auch Niederschlagskatastrophen.

Das war zum Beispiel auch vom 12. bis 15. Januar 1987 der Fall, wo der Ostseeraum von einer der schwersten Winterkatastrophe nach dem Krieg heimgesucht wurde. Während am 12. bei schwerem Nordost-Sturm auch eine der stärksten Sturmfluten auftrat ( z.B.Wismar 1.73 m über) versank gleichzeitig die Küstenregion unter einer über 50 cm hohen Schneedecke und in der nachfolgenden Polarluft/kontinentalen Kaltluft trat verbreitet sehr strenger Frost auf (14., Warnemünde, - 15 Grad), was zu einer starken Vereisung, auch der Ostsee, führte.

Hauptverantwortlich für diese Katastrophe war eine instationäre, blizzardartige Ostseezyklone.

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Eine Statistik des Windes von Warnemünde zeigt, daß es an unserer Ostseeküste seit Kriegsende in der Regel in jedem Jahr 1-2 Orkantage (ab 12 Bft), 15 Sturmtage (ab 8 Bft) und 102 Starkwindtage( ab 6 Bft) auftreten..

Die sturmflutverursachenden 72 Orkane seit 1947 hatten ihr Maximum von 1960 bis 1975. Und nach einem Minimum von 1980 bis 1990 zeichnet sich seit 1990 ein Sekundärmaximum ab.

Die stärksten Orkane und damit auch Sturmfluten treten meist im November ein, bedingt durch den Zusammenprall polarer und subtropischer Luftmassen, wobei die noch relativ warme Ostsee energiereiche Wärmeströme in den Prozess einspeist.

So trat auch der bisher stärkste Orkan am 13. November 1972 mit einer Spitzenbö in Warnemünde von 41 m/s, also rund 150 km/h, auf. Übrigens auf den Tag genau 100 Jahre nach der verheerenden Sturmflut vom 13. November 1872, die in Warnemünde das Wasser auf 2.43 m anstiegen ließ und damit bis auf wenige Regionen die ganze Stadt überflutete.

In den letzten 20 Jahren hat die Stärke der Orkane etwas zugenommen.

Auch treten die ersten Orkane immer häufiger bereits Ende Sommer/Anfang Herbst auf.

Orkanträchtigster Monat ist der Januar mit 55% aller Orkane. Der Dezember ist noch etwas orkanärmer als der November. Auch wegen seiner oft moderaten Westwindwetterlagen stellten sich zum Beispiel in den letzten rund 50 Jahren in der Zeit vom 9. bis 17. Dezember keine Orkane ein.

Jeder Orkan ist eine Sonderausgabe, ein Unikat, der Natur. Orkane kann man langfristig nicht vorhersagen. Mittelfristig können sie von guten Wettermodellen global erfaßt werden. Allerdings sollte die kurzfristige Orkan-Vorhersage immer den 'Berufs-Wetterfröschen' vorbehalten bleiben. Der erfahrene praktische Schichtdienst-Meteorologe (Synoptiker) kann mit seinen langjährigen und speziellen Orkan-Erfahrungen eine Orkanwetterlage am besten erfassen, und auf die sich abzeichnenden gefährlichen Änderungen sofort mit Warnungen reagieren.

Für eine gute Orkan-Sturmflut-Prognose hat sich in den letzten Jahrzehnten sowohl in Hamburg für die Nordsee als auch in Warnemünde für die Ostsee die enge Zusammenarbeit in dem jeweiligen Bundesland zwischen den erfahrenen Meteorologen und Hydrologen dieser Bundesländer erwiesen.

Nach der Auflösung des Wetteramtes in Rostock-Warnemünde 1995 ist dies zur Zeit in Mecklenburg-Vorpommern nicht mehr möglich.

Allerdings ist wenigstens der Sturmflutwarndienst des BSH Hamburg für die Ostsee in Rostock verblieben. Sein Leiter , Hans-Joachim Stigge, ist ein alterfahrener Hydrologe, mit dem wir früher sehr gut zusammengearbeitet haben.

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Thema: Salzwassereinbruch

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A :

ARBEITEN

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Salzwassereinbrüche aus der Nordsee in die Ostsee

(Dr. Tiesel , Februar 2003)

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Artikel über Salzwassereinbruch - auch bei freenet, unter Expert. Wetter/Klima (klicken)

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Erster Teil

Problematik und Bedeutung der Salzwassereinbrüche

(Dr. Tiesel, Februar 2003)

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Im folgenden ersten Teil des Beitrags werden auf die Problematik und auf die Bedeutung der Salzwassereinbrüche eingegangen und damit ein Umweltproblem der Ostsee näher dargelegt.

Im zweiten Teil werden die speziellen meteorologischen Prozesse näher beschrieben, die diese Salzwassereinbrüche verursachen.

Eine der wichtigsten meteorologisch-hydrologischen Prozesse für die Regenerierung der Tiefseegräben der Ostsee sind Salzwassereinbrüche von der Nordsee. Wie wichtig diese Salzwassereinbrüche sind, kann man auch daran erkennen, dass über diese Einbrüche salzhaltigen und sauerstoffreichen Wassers aus der Nordsee in das Süß- und Brackwasser der westlichen und südlichen Ostsee seit 1880 exakte Beobachtungsreihen existieren. In jüngster Zeit werden diese Salzwassereinbrüche vom Institut für Ostseeforschung in Warnemünde, auch im Rahmen eines Bundesforschungsprojektes untersucht, an dem auch der Autor mitarbeitet.

Von großer Bedeutung ist, dass nur ganz spezielle Sturm- oder Orkanlagen diese Salzwassereinbrüche verursachen.

Weshalb sind diese Salzwassereinbrüche für die Ostsee so wichtig ?

Die Ostsee ist eines der größten Brackwassermeere der Erde. Sie hat ein Wasserfläche von 415000 km², ein Wasservolumen von 21 700 km³ und eine mittlere Tiefe von 52 m. Der Wasseeraustausch mit der Nordsee vollzieht sich nur über die engen und flachen Belte und den Sund. Für das Eindringen von salz- und sauerstoffreichen Kattegatwasser in die Ostsee stellt vor allem die Darßer Schwelle (zwischen Darß und Falster) mit nur 17 m Tiefe ein starkes Hindernis dar.

Die Salzwassereinbrüche sind die wichtigsten und stärksten Wasseraustauschprozesse zwischen Nordsee und Ostsee. Zu ihnen kommt es aber nur im Herbst und Winter bei anhaltenden und schweren Stürmen und Orkanen aus ganz bestimmten westlichen Richtungen.

Deshalb kommen kräftige Salzwassereinbrüche mit einem ständigen Einstrom salz- und sauerstoffreichen Nordseewassers in die Ostsee auch relativ selten vor

Diese Salzwassereinbrüche haben aber eine entscheidende Bedeutung für die ozeanographischen Bedingungen im gesamten Tiefenwasser der Ostsee, weil nur das bodennahe und spezifisch schwerere Nordseewasser in die grundnahen Schichten der zentralen Ostsee ein- und vordringen kann.

Dort verursacht es besonders in den Tiefseegräben der Ostsee eine Umschichtung des hier stagnierenden Wasserkörpers und verbessert damit die Lebensbedingungen für die am Meeresgrund lebende Flora und Fauna.

Erfolgte lange Zeit kein Salzwassereinbruch, so kann das Leben in den Gräben - vor allem durch die Bildung von giftigen Schwefelwasserstoffs - regelrecht erlöschen. Dringt hier Nordseewasser ein, so kann das schrittweise zur Wiederbesiedlung des Meeresbodens beitragen.

Im Januar 1993 trat nach 16 Jahren der Stagnation im Tiefenwasser der zentralen Ostsee wieder ein sehr starker und regenerierender Salzwassereinbruch ein. Entstehen konnte aber dieser sehr bedeutende Einbruch nur durch ein ganz bestimmtes Ablaufschema längeren schweren Westwindwetters, auf das im zweiten Teil des Artikels näher eingegangen wird.

Die Wissenschaftler sprechen nur dann von einem richtigen Salzwassereinbruch, wenn das durch starken und anhaltenden Starkwind und Sturm einströmende Nordseesalzwasser mehrere Tage lang über die Darßer Schwelle gedrückt wird. Bei sehr intensiven Einbrüchen strömen über 100 km³ salzhaltigen Nordseewassers in die Ostsee. Bei dem bislang stärksten Einbruch im November/Dezember 1951 gelangten sogar über 200 km³ in die Ostsee mit einem mittleren Salzgehalt von 22.5 Promille. Das entspricht knapp 5 Milliarden Tonnen Salz.

Seit 1897 wurden knapp 100 Salzwassereinbrüche in der Ostsee beobachtet. Diese Einbrüche traten ausschließlich zwischen Ende August und Ende April auf und die intensivsten Fälle nur zwischen September und Januar. Die meisten Salzwassereinbrüche dauerten 7-8 Tage , sehr starke länger als 15 Tage. In den letzten 20 Jahren kam es sehr selten zu starken Salzwassereinbrüchen. Eine Ausnahme war der schwere Einbruch 1993. Der aktuell erfolgte Einbruch im Januar 2003 war nicht so kräftig , aber stärker als der vom September 1997.

Durch das Ausbleiben schwerer Salzwassereinbrüche in letzter Zeit hat sich der Zustand des Tiefenwassers der Ostsee nicht verbessert, im Gegenteil. Wesentlich zur Verschlechterung des Zustand in den Tiefenwasserbecken der Ostsee hat auch der Mensch durch den Eintrag von Nährstoffen über die Flüsse und in die Atmosphäre beigetragen.

Nur wenn die negative Einflußnahme des Menschen drastisch nachläßt und wieder häufiger starke Salzwassereinbrüche erfolgen, kann sich der Zustand in den Tiefseegräben der Ostsee merklich verbessern.

Eine Aussage über die Wahrscheinlichkeit und den Trend des Auftretens von Salzwassereinbrüchen, in der heutigen Zeit wird im zweiten Teil des Beitrages anhand einer Analyse über die Sturm- und Orkanwetterlagen im Ostseeraum gemacht.

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Zweiter Teil

Meteorologie der Salzwassereinbrüche

(Dr. Tiesel , Februar. 2003)

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Eine der wichtigsten meteorologisch-hydrologischen Prozesse für die Regenerierung insbesondere der Tiefseegräben der Ostsee sind Salzwassereinbrüche von der Nordsee.

Wie wichtig diese Salzwassereinbrüche sind, kann man auch daran erkennen, dass über diese Einbrüche salzhaltigeren Wassers aus der Nordsee in das Süß- und Brackwasser der westlichen und südlichen Ostsee Beobachtungsreihen existieren, die einige Jahrhundertjahre alt sind. In jüngster Zeit werden diese Salzwassereinbrüche vom dafür zuständigen Institut für Ostseeforschung in Warnemünde, auch im Rahmen eines Bundesforschungsprojektes untersucht, an dem auch der Autor mitarbeitet.

Weshalb sind diese Salzwassereinbrüche so wichtig ?

Der Ostseeboden hat eine starke Graben- und Hügelstruktur. In den Gräben stagniert das Wasser bei normalen Verhältnissen und es bilden sich zunehmend giftige biologische und chemische Prozesse , vor allem giftige Gase wie zum Beispiel Schwefelwaserstoff.

Als Folge leidet das biologische Leben in diesen Schluchten und Einbuchtungen und kann sogar total vernichtet werden. Mit Schuld dafür ist eine Art hydrologische Wasserinversion, die wie ein Deckel über den Gräben liegt und damit den Austausch des stagnierenden Wassers in den Tiefseegräben mit sauerstoffreichen Wasser verhindert.

Es gibt Berichte von Tauchern, dass in schweren Fällen alles abgetötet wurde, und beim Berühren der erstarrten und erstickten Pflanzen, diese in eine Art Staub zerfielen.

Das traf natürlich auch auf die Fische zu, und da z.B. die Eier des Dorsches in diese vergifteten Abgründen fallen und sich dort nicht entwickeln, gab und gibt es in der Ostsee immer wieder Zeiträume, wo die Ostseefischer auch über längere Zeit und in bestimmten Seegebieten keinen oder nur sehr wenig Dorsch fingen.

Dieses Umweltproblem änderte sich aber meist alles nach schwerem Westwindwetter, wenn von der Nordsee salzhaltiges Wasser in die Ostsee einbricht. Weil das Salzwasser der Nordsee spezifisch schwerer ist als das Ostseewasser, dringt das auch sauerstoffreiche Nordseewasser auch in diese giftigen Seegräben der Ostsee ein und verdrängt das gealterte und vergiftetet Ostseewasser.

Da dieses Salzwasser auch sauerstoff- und nährstoffreich ist, beginnt die ganze Regenerierung der Pflanzen und Fische in den Tiefseegräben der Ostsee.

Da die Fischer an der deutschen Ostseeküste - früher noch mehr als heute - vom Fischfang lebten und von der Regenerierung der Fischbestände nach Weststürmen mit Salzwassereinbruch Kenntnis hatten, hat man dieses meteorologisch-hydrologische Ereignis in langen Beobachtungsreihen aufgezeichnet und von Generation zu Generation weitergegeben.

Bei diesen Salzwassereinbrüchen aus der Nordsee in die Ostsee spielen Wetter und Klima die entscheidende Rolle, denn nur bei ganz bestimmten Großwetterlagen und Sturmsituationen treten diese Salzwassereinbrüche ein.

Nachfolgend wird auf diese speziellen meteorologischen Bedingungen näher eingegangen.

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1. Sturmstatistik und Großwetterlagen

Die wichtigste Rolle für Salzwassereinbrüche in die Ostsee spielen starke Windbedingungen - von Starkwind (6-7 Bf.) , über Sturm (8-11 Bf.) bis zum Orkan (=>12 Bf.) - aus Südwest bis Nordwest.

Das Auftreten dieser schweren Windwetterlagen in der Ostseeregion ist an bestimmte Strömungsverhältnisse in der Troposphäre, an einen bestimmten Verlauf der wetterbestimmenden Westwinddrift in etwa 5 km Höhe gekoppelt.

Insofern sind auch die Großwetterlagen, die die wichtigsten Konstellationen der Strömung in 500 hPa über Europa beschreiben sehr wichtig für Salzwassereinbrüche.

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1.1. Sturmstatistik und Salzwassereinbrüche

Betrachtet wird zunächst die 50jährige (1947-1996) Starkwind-, Sturm- und Orkanreihe an der Küstenwetterstation Warnemünde in Verbindung mit den seit 1950 aufgetretenen Ostseesalzwassereinbrüchen.

In Abb. 1. (folgt später) , der Verteilung der Häufigkeitsverteilung des Starkwindes, kann man deutlich erkennen, daß gleichzeitig mit dem Maximum des Auftretens der Starkwinde von 6-7 Bf. zwischen 1950 und 1975 auch das Maximum der Ostseesalzwassereinbrüche auftritt. In dem nachfolgenden Minimum des Starkwindauftretens in den Jahren zwischen 1975 und 1990 treten auch nur sporadisch Salzwassereinbrüche auf. In jüngster Zeit seit etwa 1990 nimmt die Häufigkeit von Windstärke 6/7 Bft. wieder zu und man könnte annehmen, daß damit auch die Salzwassereinbrüche wieder häufiger auftreten.

Abb. 1 (folgt später)

Analysiert man nun die 50jährige Sturm- und Orkanreihe von 1947 bis 1996 (Abb. 2, folgt später), so bestätigen sie, daß die Salzwassereinbrüche in den Jahren besonders häufig waren, in den vermehrt Sturm und Orkan über der Ostsee auftraten.

Tabelle 1: (folgt später)

Die Tabelle 1 zeigt die Monatsverteilung des Auftretens von Starkwind, Sturm und Orkan in den letzten 50 Jahren (1946 bis 1996) an der Küstenwetterstation Warnemünde.

Die häufigsten Stürme (ab 8 Bft) treten an der Ostsee in den Monaten November bis Januar, mit einem Maximum im November auf. Gleichzeitig ist der November auch - nach dem Januar - der Monat in dem es am meisten zu orkanartigen Stürmen/Orkanen (ab 11 Bft) in der Ostseeregion kommt.

Dieses Häufigkeitsmaximum der schweren Stürme und Orkane im November stimmt gut mit dem Maximum des Auftreten der Salzwassereinbrüche - von den 10 stärksten Einbrüchen traten 6 im November auf - überein.

Die spätherbstlichen und winterlichen Stürme prägen sich im Bereich der südwärts wandernden Frontalzone/Luftmassengrenze und durch die Energieeinspeisung durch die noch warme Ostsee besonders stark aus. Hingegen sind die Frühjahrsstürme im Ostseeraum infolge der Stabilisierung durch die noch kalte Ostsee schwächer ausgebildet.

Das ist der auch Grund dafür, daß es offensichtlich auch im starkwindigen Frühjahr zu keinen Salzwassereinbruch kommt.

Selbst die kräftige monsunartige Westwindströmung im Juli - er ist nach dem Dezember und Januar der windigste Starkwind-Monat (ab 6 Bft) der Ostseeküste - genügt nicht, um einen Salzwassereinbruch zu bewirken.

Der Grund hierfür liegt darin, daß im Juli sehr häufig Windstärken 6 und 7 Bft, aber keine Windstärken ab 11 Bft registriert werden.

Für die Salzwassereinbrüche kann man aus der Tabelle ableiten, daß nur die schweren westlichen Stürme und Orkane im Spätherbst und Winter den enormen Winddruck erzeugen, um das Salzwasser der Nordsee in die Ostsee zu drücken.

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1.2. Großwetterlagen und Salzwassereinbrüche

Von den Großwetterlagen-Typen (nach HEß-BREZOWSKI) gehören die kräftigen Boden- und Höhenwindströmungen aus West und Nordwest, die sogenannte West- und Nordwestlage, eindeutig zu den großräumigen Wetterlagen, die eine Grundvoraussetzung für einen starken Salzwassereinbruch in die Ostsee sind.

Gleichzeitig kann man feststellen, daß vor dem Beginn eines Salzwassereinbruches wiederholt Ost- bis Südlagen, vor allem Trog-Westeuropa, Südost und Ostlage auftreten, die in der Ostsee einen Niedrigwasserstand erzeugen.

Schlägt die kräftige Ostwetterlage - meist durch Durchzug einer starken Höhenwetterfront (Trog) auf eine Westströmung um, so wird durch die starke Bodenwinddruckenergie aus West und Nordwest, das in den Belten, im Sund, Kattegat und Skagerrak bereitstehende salzhaltige Wasser in die etwas 'ausgepumpte' westliche und später mittlere Ostsee gepreßt.

Der Wetterumschlag von einer ausströmenden Ostströmung auf eine kräftige einströmende Westströmung erfolgt wiederholt durch eine Winkelwestlage, eine kompakte Westströmung mit schweren Tiefs, die vom Nordatlantik - ohne sich zu verzweigen nach Mitteleuropa - durchstößt

Für einen schweren Salzwassereinbruch ist Bedingung, daß das Salzwasser auch über die flache Darßer Schwelle (40 m) in das Arkonabecken und die Bornholmsee geschoben wird. Oft ist das nur mit einer schweren und anhaltenden Südwest- bis Westlage mit Sturm und Orkan möglich.

Läßt der westliche Starkwind nach, so flutet das angestaute Wasser trotz einer noch starken Westwindlage zurück und damit endet der Salzwassereinbruch.

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1.3. Rolle der Zugbahnen der Tiefs für die Salzwasereinbrüche

Die Zugbahnen der Tiefs bestimmen im wesentlichen einen Salzwassereinbruch.

Die Zugbahnen der Tiefs selbst werden von der Westwinddrift gesteuert. Sie entwickeln sich in dem Nordpolarjet durch das Aufeinandertreffen von kalttrockener arktisch/polarer und feucht-milder subtropischer Luftmassen unter Einwirkung der Corioliskraft.

Für einen Salzwassereinbruch infolge einer starken Westströmung muß die Zugbahn der schweren Tiefs hart nördlich der Ostsee von West nach Ost verlaufen, weil auf der Süd- und Rückflanke der Tiefs, der Windgradient und damit der Wind aus Süd- bis Nordwest am stärksten ist.

Läuft der Kern über die Ostsee, so kann auf der Rückseite der entsprechende Starkwind erzeugt werden. Läuft die Zugbahn südlich der Ostsee wird das Ostseewasser westwärts geführt und es kommt zu keinen Salzwassereinbruch oder er wird sehr rasch beendet.

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1.4. Ostseewasserstand und Niederschlag

Der Füllungsstand der Ostsee ist ein wichtiges Kriterium für einen Salzwassereinbruch.

Selbst bei starken Westlagen mit permanenter West- und Nordwestströmung, kommt es bei hohem Wasserstand der Ostsee nur bei schwerem Bodenwinddruck (also starken Sturm bis Orkan) zu einem Einbruch.

Eine gewisse Rolle für einen potentiellen Einbruch spielt auch die Stärke des 'Baltischen Ausstroms'. Und da der Ostsee-Ausstrom wieder von den sommerlichen Niederschlägen im Gesamteinzugsgebiet der Ostsee abhängt, ist er in regenreichen Sommern besonders stark ausgeprägt. Und entsprechend geringer ist die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Salzwassereinbrüchen.

Nachfolgend wird auf den kräftigen Salzwassereinbruch im Januar 1993 kurz eingegangen

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2. Der Salzwassereinbruch im Januar 1993

Der starke Salzwassereinbruch im Januar 1993 war insofern ein wichtiger Einbruch, da erstmals nach 16 Jahren wieder ein Einbruch erfolgte und zum anderen er auch zu den stärksten der letzten 50 Jahre gehörte.

Er ist ein gutes Beispiel für einen typischen Einbruch in dem sich die oben genannten Kriterien recht markant abzeichneten.

Insbesondere trat gut das Auspumpen der Ostsee vor Beginn, der Einbruch mit Umschlag zu einer starken West- bis Nordwestlage mit Orkan und nach Einströmen in die westliche Ostsee die Weiterversetzung des Nordseewassers in das Arkonabecken/Bornholmbecken durch eine kurzzeitige schwere Südwestlage mit Orkan ein.

Trotz einer noch kräftigen Westströmung drückte danach die nach Osten angestaute Wassermasse nach Westen zurück und beendete damit den für die Regenerierung der Ostsee so wichtigen Salzwassereinbruch.

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3. Schlußbemerkungen

Ohne die schweren herbstlichen und winterlichen Stürme und Orkane tritt kein Ostsee-Salzwassereinbruch ein.

Aber nur wenn diese schweren Windwetterlagen einem bestimmten Zirkulationsmuster folgen, kommt es zu einem Einbruch von Nordseesalzwasser in die westliche und mittlere Ostsee.

Eine nicht unbedeutende Rolle spielt in allen Fällen der Füllungsgrad der Ostsee und damit indirekt auch die Stärke des 'Baltischen Stroms', die wiederum von den Globalniederschlägen im gesamten Ostseeraum in den vorangegangenen Monaten abhängt.

Für die Prognose eines Einbruchs spielen Kenntnisse über die großräumige atmosphärische Zirkulation und damit das Auftreten von Großwetterlagen in einer bestimmten Reihenfolge die entscheidende Rolle spielen, was man gut aus einer Analyse des Maximums des Auftretens zwischen 1950 und 1975 ersehen konnte.

Für das Erkennen eines bevorstehenden Ostsee-Salzwassereinbruches dürfte eine gute Interpretation der augenblicklich zur Verfügung stehenden Wochenwetterprognose bis 10-Tagevorhersage - z.B. über Änderung der Großwetterlage und Abschätzung der Windstärke - eine Aussage über die Wahrscheinlichkeit eines Einbruches zuzulassen.

Untersucht und vergleicht man diese langfristige Witterungsvorhersage, also die von Modellen prognostizierten Großwetterlagen, mit dem für einen Salzwassereinbruch typischen Ablauf der Großwetterlagen, so kann man eine gewisse Wahrscheinlichkeitsaussage über einen bevorstehenden Salzwassereinbruch treffen.

Unter Umständen kann diese Wahrscheinlichkeitsaussage für das Auftreten eines Salzwassereinbruches noch exakter als für eine Ostseesturmflut, weil der zeitliche Ablauf eines Salzwassereinbruchs bedeutend längere Zeit dauert.

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B:

INFORMATIONEN

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über einen aktuellen Salzwassereinbruch von der Nordsee in die Ostsee

vom Institut für Ostseeforschung Warnemünde (IOW)

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1. INFORMATION

24. Jan. 2003

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Pressemitteilung vom 24. Jan 2003

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Ostsee wird durch Nordseewasser 'aufgefrischt':

Seit 10 Jahren erstmals wieder massiver Salzwassereinbruch in der Ostsee

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Die Nordsee hilft der Ostsee! Erstmals seit 1993 gibt es zurzeit wieder einen erheblichen Einstrom von sauerstoffreichem und salzhaltigem Wasser aus der Nordsee in die Ostsee. Dies haben die automatischen Messstationen des Bundesamtes für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) seit einigen Tagen beobachtet. Die Experten von BSH und dem Institut für Ostsee-forschung Warnemünde, das die Messnetzstationen in der Ostsee für das BSH betreut, hoffen nun, dass sich die Wasserqualität der Ostsee durch den Salzwassereinstrom insgesamt verbessert.

Ursache für dieses seltene und ungewöhnliche Ereignis war der extrem niedrige Wasserstand der Ostsee in den letzten Wochen. Dadurch konnte das schwere, sauerstoffreichere Nordseewasser über die Belte und den Sund bis in das Arkonabecken vordringen. Für die Ostsee sind derartige Ein-strömungsprozesse die einzige Möglichkeit, um das Tiefenwasser mit frischem Sauerstoff zu versorgen. Ein Glücksfall für die aufgrund ihrer natürlichen Gegebenheiten ökologisch besonders gefährdete Ostsee.

Um die räumliche Ausbreitung und die genauen Auswirkungen dieses Salzwassereinstroms zu erkunden, ist das Forschungsschiff ' Professor Albrecht Penck ' des IOW bereits heute zu einer zusätzlichen Expedition gestartet. Mit den speziellen Messgeräten an Bord werden zahlreiche Stationen von Warnemünde bis ins Bornholmbecken auf ihren Gehalt an Salz und Sauerstoff untersucht. Im Zusammenspiel mit für Februar und März geplanten Forschungsfahrten, die im Rahmen des Umweltüberwachungsprogramms der Helsinki-Kommission durchgeführt werden, kann dann ein umfassendes Bild des Einstromprozesses gewonnen werden werden.

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Kontakt: Dr. Hans Ulrich Lass, Institut für Ostseeforschung Warnemünde

Tel.: 0381 5197 130

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2. INFORMATION

(29. Januar 2003)

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über einen (die Ostsee regenerierenden) SALZWASSEREINBRUCH

von Dr. G. NAUSCH , Institut für Ostseeforschung Warnemünde

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Dear colleagues,

HELCOM has asked us to elaborate a short summary about the present knowledge

of the salt water inflow occured during the last days. Please find attached

this summary for your information

Kind regards

Günther Nausch.

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Kattegat waters intruded into the Baltic in January, 2003

Autonomous measuring platforms located at the Darss Sill, the main entrance to the Baltic Sea deeper basins, and in the Arkona Basin recorded an inflow of highly saline, cold and extremly oxygen-rich water from the North Sea between January 16th and 25th, 2003. At the Darss Sill, surface salinities exceeding 17 PSU were measured from 18th till 23rd. The inflow could be observed on-line because data are transmitted directly via satellite to the Baltic Sea Research Institute in Warnemünde (IOW) and to the Federal Martime and Hydrographic Agency in Hamburg (BSH). In parallel to the inflow through the Belts, the Swedish Meteorological and Hydrographical Institute (SMHI) had measured the inflow through the Sound.

The reason for this unusual event was the rather low water level (20-30 cm below normal at Stockholm; level data courtesy SMHI) in the Baltic Sea due to a stable high pressure cell over Scandinavia and the associated north-easterly winds. After the wind over the Western Baltic had turned to gale strength (15 m/s, wind data courtesy Deutscher Wetterdienst, DWD) from westerly directions on January, 11th, the Western Baltic sea level suddenly lowered to even -80 cm and a strong inflow commenced. The intrusion continued with heavy fluctuations until the wind began fading on the 18th, leaving the Stockholm level risen to 25 cm above normal. North Sea water started to propagate over the sills into the deeper basins with a delay of a few days. This slower process was further supported by southerly winds continuously blowing until the 24th, thus allowing the heavy waters piled up the shallow Western Baltic to further flow eastward and preventing them to be immediately washed out again into the Kattegat.

Triggered by these exceptional observations made at the measuring platforms, an ad-hoc expedition with the research vessel "Professor Albrecht Penck" was performed from 24th until 26th by IOW in order to trace the actual spatial and temporal distribution of the water masses. The area under investigation covered the Baltic Sea between the Mecklenburg Bight and the Bornholm Basin. Focus was laid on hydrographical measurements accompanied by numerous oxygen determinations.

The inflowing water had reached the Arkona Basin where it formed a 10 m thick saline layer at the bottom along a section through the centre of the basin. This water was well enriched with oxygen (around 8 ml/l).

In the Bornholmsgat highly saline water was observed with up to 24.5 PSU near to the bottom, indicating the contribution of inflowing water via the Sound.

The effects of the inflow could be found already in the Bornholm Basin, too. In the western part the whole water column was well oxygenated with 6.69 ml/l near to the bottom. The salinity measured there was 18.7 PSU. Also at the central station in the Bornholm Basin (BY 5) the first signs of the inflow could be detected. An oxygen-poor layer was lifted up by new inflowing water which had at 87 m depth 16.2 PSU and 2.98 ml/l oxygen at 87 m depth.

Such inflows of heavy oxygen-rich water are the only possibility to renew the deep water in the central basins of the Baltic Sea and to improve the oxygen situation there. Therefore, these events are welcomed by scientists and fishermen as well. The last major inflow took place in 1993/1994. Since then, the waters in the deeper basins were stagnating and the formation of considerable amounts of toxic hydrogen sulphide occurred. Even though the medium inflow of September 1997 had replaced the deep layers by exceptionally warm waters, it did not lastingly better their poor ventilation status.

By now it can only be estimated how large the current inflow amounts for. The Swedish research vessel "Argos" reported an inflow of 40 km3 through the Sound which is normally around one third of the total inflow through both the Sound and the Belt Sea. Thus, about 120 km3 may have entered the Baltic Sea. Calculations using the sea level difference of about 50 cm at the Landsort gauge yield an estimate of 180 km3. The present inflow may be evaluated as the most important event since 1993/1994 because of its magnitude and especially its oxygen-saturated, heavy hibernal waters. Since its volume (prior to mixing) is smaller than the 225 km³ of the Bornholm Basin below the sill of the Stolpe Channel, the salt water inflow is expected to lift up the stagnating bottom water of the Bornholm Basin. Subsequently, this old bottom water will likely proceed through the Stolpe Channel into the Gotland basin. At present one cannot predict how much mixing will occur in the Stolpe Channel between the uplifted old bottom water and that of the recent inflow.

Upcoming regular monitoring cruises in Febraury and March have to investigate the further propagation of the inflowing water and its possible effects on the eastern Gotland Basin. Only then, the inflow can be finally evaluated.

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R.Feistel, U.Lass, G.Nausch - Baltic Sea Research Institute Warnemünde

January 29th, 2003

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3. INFORMATION

(31. Jan. 2003)

IOW |

Aktuelles zum Salzwassereinbruch

Januar 2003: Salzwasser aus dem Kattegat strömt in die Ostsee

Pressemitteilung (dieser Text, .pdf, ca. 9 kb)

Press Release (this text, english, .pdf, ca. 9 kb)

Cruise Report

Vom 16. bis 25. Januar 2003 wurde durch die autonomen Messstationen auf der Darßer Schwelle und im Arkonabecken der Einstrom von stark salzhaltigem, kaltem Nordseewasser mit extrem hohem Sauerstoffgehalt registriert. An der Darßer Schwelle, die den Zugang zu den tieferen Ostseebecken bildet, wurden vom 18. - 23.

Januar im Oberflächenwasser Salzgehalte über 17 PSU gemessen. Der Einstrom konnte online beobachtet werden, weil die Messdaten der Stationen über Satellit direkt an das Institut für Ostseeforschung Warnemünde und das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie in Hamburg übertragen wurden. Parallel zu diesem Einstrom durch die Belte wurde durch das Schwedische Hydrographische Institut (SMHI) der Einstrom durch den Sund gemessen.

Die Ursache für dieses ungewöhnliche Ereignis lag in dem relativ niedrigen Wasserstand der Ostsee (20-30 cm unter dem Normalstand bei Stockholm*), verursacht durch eine stabile Hochdrucklage über Skandinavien und den dazugehörenden nordöstlichen Winden. Nachdem der Wind über der westlichen Ostsee am 11. Januar, auf West

gedreht und Sturmstärke angenommen hatte (15 m pro sec**), sank der Wasserstand der westlichen Ostsee plötzlich auf -80 cm und ein starker Einstrom setzte ein. Der Salzwassereinbruch setzte sich mit heftigen Schwankungen fort, bis der Wind am 18. Januar nachließ. Zu diesem Zeitpunkt lag der Wasserstand bei Stockholm 25 cm über normal. Mit einer Verzögerung von einigen Tagen begann das Nordseewasser über die

Schwelle in die tieferen Becken zu strömen. Dieser Prozess wurde dadurch befördert, dass bis zum 24. Januar kontinuierlich Südwind wehte. Hierdurch konnte das schwere Salzwasser, das sich in der flachen westlichen Ostsee gestaut hatte, weiter nach Osten fließen. So wurde verhindert, dass das Salzwasser direkt wieder aus dem Kattegat heraus floss.

Alarmiert durch die Daten der autonomen Messstationen, führten die Forscher vom Institut für Ostseeforschung vom 24. bis 26. Januar eine adhoc-Expedition mit dem Forschungsschiff "Professor Albrecht Penck" durch, um die aktuelle räumliche und zeitliche Verteilung der Wassermassen zu verfolgen. Das Untersuchungsgebiet umfasste

die Ostsee zwischen der Mecklenburger Bucht und dem Bornholm-Becken. Der Schwerpunkt lag bei hydrographischen Messungen, ergänzt durch zahlreiche Sauerstoffbestimmungen.

Das eingeströmte Salzwasser hatte zu diesem Zeitpunkt das Arkona-Becken erreicht, wo es eine 10 m dicke Salzwasserschicht am Boden bildete. Dieses Wasser war mit Sauerstoff gut angereichert (ca. 8 ml/l). Im Bornholmsgat wurde stark salzhaltiges Wasser mit bis zu 24,5 psu am Boden beobachtet, was auf den Zustrom durch den Sund zurückgeführt werden kann. Auch im Bornholm-Becken konnten bereits die Auswirkungen des Einstroms nachgewiesen werden. Im westlichen Teil des Beckens war die gesamte Wassersäule gut mit Sauerstoff versorgt mit 6.69 ml/l in Bodennähe. Der Salzgehalt betrug hier 18,7 psu. Auch in der Mitte des Bornholmbeckens

(Station BY5) konnten erste Anzeichen des Einstroms entdeckt werden. Eine sauerstoffarme Schicht wurde durch neu einströmendes Wasser, welches in einer Tiefe von 87 m 16,2 PSU und 2,98 ml/l Sauerstoff hatte, unterströmt und angehoben.

Solche Einströme von stark sauerstoffhaltigem Wasser sind die einzige Möglichkeit, das Tiefenwasser in der zentralen Ostsee zu erneuern und die Sauerstoff-Situation dort zu verbessern. Aus diesem Grund werden die Einströme sowohl von den Forschern als auch von den Fischern begrüßt. Der letzte Salzwassereinbruch dieser Größenordnung fand im Winter 1993/94 statt. Seitdem verarmte das Wasser in den Tiefenbecken an Sauerstoff und beträchtliche Mengen des toxischen Schwefelwasserstoffes entstanden. Obwohl ein Einstrom mittlerer Stärke im September 1997 das Tiefenwasser durch außergewöhnlich warmes Wasser ersetzte, änderte dies an dem schlechten Belüftungszustand der Becken nachhaltig nichts.

Zum jetzigen Zeitpunkt können die genauen Ausmaße des Salzwassereinbruchs nur geschätzt werden. Das schwedische Forschungsschiff ARGOS berichtet, dass durch den Sund 40 km³ Salzwasser geströmt sind. Was hier einströmt ist normalerweise ein Drittel des Gesamtzustroms durch Sund und Beltsee. Folglich kann davon ausgegangen werden, dass rund 120 km³ Salzwasser in die Ostsee gelangten. Berechnungen auf der Basis von 50 cm Wasserstandsdifferenz am Landsorttief führen zu geschätzten 180 km³.

Der momentane Einstrom kann aufgrund seiner Ausmaße und besonders wegen seiner Sauerstoff-Sättigung als wichtigstes Ereignis seit dem Winter 1993/94 gewertet werden. Da sein Volumen (vor der Vermischung) kleiner als 225 km³ ist (das Volumen des Bornholm Beckens unterhalb der Schwelle des Stolpe Kanals), wird erwartet, dass das einströmende Salzwasser das "alte" Bodenwasser des Bornhom-Beckens anhebt. Daraus könnte resultieren, dass dieses "verbrauchte" Wasser durch den Stolpe Kanal ins Gotland-Becken vordringt. Momentan kann noch nicht vorhergesagt werden, wie stark in der Stolper Rinne die Vermischung zwischen dem angehobenen alten Bodenwasser und dem eingeströmten Wasser sein wird.

Auf den im Februar und März stattfindenden regulären Monitoringfahrten des IOW wird das weitere Fortschreiten des einströmenden Wassers und seine Auswirkung auf das östliche Gotland-Becken zu untersuchen sein. Erst danach kann der Salzwassereinstrom abschließend bewertet werden.

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* Freundliche Mitteilung SMHI

** Freundliche Mitteilung DWD

Autoren: Dr. Rainer Feistel, Dr. Uli Lass, Dr. Günther Nausch, Institut für Ostseeforschung Warnemünde Januar

2003 , aktualisiert: 31.01.2003

Fragen und Anregungen zu dieser Seite an: barbara.hentzsch@io-warnemuende.de

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(weitere Beiträge folgen)

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