BMBF Projekt MOSAiC 1 CiASOM; Verwendung von stabilen Wasserisotopen für ein besseres Verständnis des arktischen Wasserkreislaufs

Abstract

Das MOSAiC Drift-Experiment bot die einzigartige Möglichkeit, die wichtigsten hydrologischen Prozesse in der zentralen Arktis über ein ganzes Jahr hinweg zu untersuchen und dabei erstmalig auch den arktischen Winter zu erfassen. Im Vorhaben CiASOM wurden hierfür stabilen Wasserisotope als Klima- und Umweltparameter für die Untersuchung des heutigen Wasserkreislaufs verwendet. Dazu wurden die Beiträge der einzelnen Komponenten des hydrologischen Kreislaufs in der Umgebung der FS Polarstern untersucht, um Austauschprozesse zwischen Ozean, Meereis und Atmosphäre quantitativ zu erfassen. Der Einsatz eines CRDS-Spektrometers ermöglichte zudem, die isotopische Zusammensetzung des atmosphärischen Wasserdampfs während der gesamten MOSAiC Expedition kontinuierlich zu messen. Sämtliche Messdaten wurden zur Charakterisierung der arktischen Feuchtesignatur genutzt. Eine quantitative Erfassung der Kopplung von Klima- und Isotopensignalen erfolgt dabei über Modellstudien, welche die Simulation der Feuchtetransporte mit Hilfe eines Lagrangeschen Transport- und Dispersionsmodells als auch Klimasimulationen mit dem Atmosphären-Modell ECHAM6 mit expliziter Isotopendiagnostik umfassten. Die Datensätze des CiASOMProjekts aus der zentralen Arktis wurden ferner mit Isotopen-Datensätzen kontinentaler Stationen, welche im gleichen Zeitraum isotopische Änderungen im Wasserdampf und Niederschlag gemessen hatten, verglichen und gemeinsam analysiert. Datei-Upload durch TIB The MOSAiC drift experiment offered the unique opportunity to investigate the most important hydrological processes in the central Arctic over an entire year and to record the Arctic winter for the first time. In the CiASOM project, stable water isotopes were used as climate and environmental parameters for the investigation of today's water cycle. To this end, the contributions of the individual components of the hydrological cycle in the vicinity of the RV Polarstern were analysed in order to quantitatively exchange processes between the ocean, sea ice and atmosphere. The use of a CRDS spectrometer also made it possible to continuously record the isotopic composition of the atmospheric water vapour during the entire MOSAiC expedition. All measurement data was used to characterise the Arctic moisture signature. The coupling of climate and isotope signals was quantified using modelling studies, which included the simulation of moisture transport using a Lagrangian transport and dispersion model as well as climate simulations using the ECHAM6 atmospheric model with explicit isotope diagnostics. The data sets of the CiASOM project from the central Arctic were also compared with isotope data sets from continental stations that had measured isotopic changes in water vapour and precipitation during the same period and analysed together.