SO289 - S Pacific GEOTRACES - Biogeochemie von Spurenmetallen und deren Isotopen im südpazifischen Ozean und deren Wechselwirkungen mit der Bioproduktivität - GEOTRACES GP21; GEOMAR Vorhaben: Konzentration und Verteilung von Spurenelementen und Isotopen im Südpazifischen Ozean

Abstract

Verbundprojekt SO289–S Pacific GEOTRACES diente der Untersuchung potenzieller geologischer Quellen von TEIs entlang den südpazifischen Ozean. Der Ausbruch des Unterwasservulkans Hunga Tonga-Hunga Ha'apai (HTHH) im Januar 2022 erwies sich jedoch als zusätzliches wichtiges TEI-Eintragsereignis in dieses Gebiet. Bei der Eruption des HTHH wurden 2 900 Teragramm Auswurfprodukte freigesetzt, die hauptsächlich in den SPO unmittelbar nördlich des westlichen Abschnitts von SO289 eingetragen wurden. Die Auswirkungen des HTHH-Ausbruchs auf die Biogeochemie des SPO-Wassers wurden anhand von Nd-Isotopen und REE-Konzentrationen untersucht, die einen deutlichen vulkanischen Einfluss auf das Wasser im westliche SPO zeigten, der sich möglicherweise bis in den zentralen Wirbel und die östliche Region ausdehnte, während die Nd Isotope im Tiefenwasser des übrigen SO289 Schnitts eng den Hauptwassermassen und deren Mischung folgten. Erhöhte Spurenmetallkonzentrationen (Fe, Mn, Al) im Oberflächenwasser und Chlorophyll-a-Konzentrationen in der euphotischen Schicht zwischen dem östlichen und westlichen Wirbel deuten außerdem darauf hin, dass der Vulkanausbruch Mikronährstoffe lieferte, die möglicherweise eine Phytoplanktonwachstum auslösten. Es wurde abgeschätzt, dass der HTHH-Ausbruch bis zu 0,16 kt Nd und 32 kt Fe in den SPG freigesetzt hat. Die in SO289 durchgeführte experimentelle Bewertung der Phytoplankton-Nährstofflimitierung auf der Skala des ganzen Beckens zeigte, dass Stickstoff (N) während des Südsommers der primär limitierende Nährstoff in der gesamten SPO war, während andere Makro- und Mikronährstoffe sich den ko-limitierenden Konzentrationen näherten. Das östliche Auftriebssystem zwischen Peru und Chile entlang der chilenischen Küste war von einer Sauerstoffminimumzone (<50 uM O2) und erhöhten P-, Mangan- (Mn) und Kobalt- (Co) Werten geprägt. Zunächst wurde der Ostpazifische Rücken (EPR) als bedeutende hydrothermale Eintragsquelle bestätigt, was durch Heliumisotope (3He), Trübung und Partikeldichte, die von einem Hydro-optic Underwater Vision Profiler aufgezeichnet wurden, belegt wurde.

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The consortium project SO289-S Pacific GEOTRACES was designed to investigate potential geological sources of TEIs along the South Pacific Ocean (SPO). The eruption of the underwater volcano Hunga Tonga-Hunga Ha'apai (HTHH) in January 2022 proved to be an additional important TEI input event into this area. The eruption of HTHH released 2 900 teragrams of ejecta, most of which entered the SPO immediately north of the western section of SO289. The impact of the HTHH eruption on the biogeochemistry of the SPO water was analysed using Nd isotopes and REE concentrations, which showed a clear volcanic influence on the water in the western SPO, possibly extending into the central eddy and eastern region, while Nd isotopes in the deep water of the rest of the SO289 section closely followed the main water masses and their mixing. Elevated trace metal concentrations (Fe, Mn, Al) in the surface water and chlorophyll-a concentrations in the euphotic layer between the eastern and western eddies also suggest that the volcanic eruption provided micronutrients that may have triggered phytoplankton growth. The HTHH eruption was estimated to have released up to 0.16 kt Nd and 32 kt Fe into the SPG. The experimental assessment of phytoplankton nutrient limitation at the basin-wide scale conducted in SO289 showed that nitrogen (N) was the primary limiting nutrient throughout the SPO during the austral summer, while other macro- and micronutrients approached co-limiting concentrations. The eastern upwelling system between Peru and Chile along the Chilean coast was characterised by an oxygen minimum zone (<50 uM O2) and elevated P, manganese (Mn) and cobalt (Co) levels. Initially, the East Pacific Ridge (EPR) was confirmed as a significant hydrothermal input source, as evidenced by helium isotopes (3He), turbidity and particle density recorded by a hydro-optic underwater vision profiler.