POS532: Im Auge des Zyklonen/ Inside the eye of the cyclon

Pelagische Salpen / pelagic salps. Photo: JAGO-Team/GEOMAR Pelagische Salpen / pelagic salps. Photo: JAGO-Team/GEOMAR

english version below

Die biologische Ozeanographin Helena Hauss und die Ozeanographie-Studentin Anna-Christina Hans erzählen hier von ihrer spannenden Forschung an Strömungswirbeln im Östlichen Atlantik

Eines der Ziele unserer Forschungsreise ist, die Rolle von Wirbeln (oder „Eddies“) für das pelagische Ökosystem der Kapverden besser zu verstehen. Wirbel sind rotierende Wasserkörper im Ozean von meist etwa fünfzig bis hundertfünfzig Kilometern Durchmesser. In unserem Forschungsgebiet im tropischen Ostatlantik bilden sie sich regelmäßig an der afrikanischen Küste oder an den Kapverdischen Inseln und bewegen sich dann westwärts in den offenen Ozean. Sie können in ihrem Inneren völlig andere Eigenschaften haben als der umgebende „Durchschnittsozean“. Einige Male haben wir sogar Eddies beobachten können, die im Kern eine sauerstofflose „Todeszone“ aufweisen. Sie eignet sich überraschenderweise als Lebensraum und Refugium für speziell angepasste Tiere.

Im Allgemeinen sind Wirbel nicht stationär. Daher ist eine genaue Vorhersage, wann und wo ein Wirbel mit bestimmten Eigenschaften auftritt, nicht möglich. So ist es eine große Herausforderung, diese Studien in die durchgeplanten Abläufe einer Forschungsreise einzufügen.
Die bisherige Datenlage zu den Wirbeln – gerade bezüglich der biologischen Prozessen darin – ist noch recht dünn. Dieses Jahr haben wir vier Tage für einen solchen Survey mit eingeplant. Da die Wetterlage in den ersten zwei Wochen nur ein Arbeiten in der Abdeckung der Inseln Santo Antão und Fogo erlaubte, haben wir dies erst jetzt zum Ende der Fahrt in Angriff genommen. Seit mehreren Monaten haben wir die Dynamik der Wirbel über Satellitendaten beobachtet. Man kann nämlich anhand der Auslenkung der Meeresoberfläche aus dem All sehen, wo sich Täler und Berge befinden, die dann ähnlich wie Hoch- und Tiefdruckgebiete in der Atmosphäre zu links- oder rechtsherum drehenden Wirbeln führen. Und das, obwohl die Unterschiede nur wenige Zentimeter betragen!

Zusätzlich kann man noch die Oberflächentemperatur und die Farbe des Meeres zu Rate ziehen – produktive Eddies sind durch das viele Chlorophyll grün. In unserem Arbeitsgebiet machen uns allerdings oft Wolken oder Staub aus der Sahara einen Strich durch die Rechnung, die keine guten Satellitenbilder erlauben. Am Interessantesten erwies sich ein sogenanntes „Dipolsystem“ – ein Zyklon und ein Antizyklon –, das sich vor etwa drei Monaten im Windschatten von Fogo gebildet hat. Zyklone sind linksdrehende Wirkel und Antizyklone rechtsdrehende. Hier, im offenen Ozean westlich der Kapverdischen Insel Brava, sind wir nun mitten drin im Zyklon. Schon mit bloßem Auge können wir ermessen, dass dies eine bemerkenswerte Oase mitten im nährstoffarmen offenen Atlantik ist.

Meeresspiegelanomalie (SLA) vor Beginn der Wirbelvermessung, mit der geplanten Schiffsspur und CTD-Stationen. Zyklonwirbel in blauen Farben, Antizyklole in rot. Sea Level Anomaly (SLA) prior to the start of the eddy survey, with planned ship’s track and CTD stations indicated. Cyclonic eddy in blue colors, anticycole in red. Photo: JAGO-Team/GEOMAR
Feuerwalze – Kolonie aus einzelnen Tieren / Pyrosomes. Photo: JAGO-Team/GEOMAR

Bereits beim Anfahren der Kernstation spielten Delfine ums Schiff, und innerhalb weniger Stunden Stationsarbeit bekamen wir mehr (große) Tiere zu Gesicht als sonst auf der ganzen Reise: verschiedene Fisch- und Tintenfischarten, Grindwale, Sturmschwalben und Weißbauchtölpel.

Unserer Schleppkamera, die eigentlich für Plankton gedacht ist, schwamm sogar ein Blauhai vor die Linse. Und auch das Echolot zeigt Fischschwärme, Einzelfische und Planktonschichten in größerer Dichte als sonst. Unser Basisprogramm beinhaltet Planktonfänge in verschiedenen Tiefen mit einem geschleppten Multinetz sowie optische Systeme zur Video-Erfassung von Tieren, die zu zerbrechlich für Netzfänge sind (und zwar beides jeweils tagsüber und nachts). Ein großer Traum wäre noch, mit dem bemannten Tauchboot JAGO ins Innere dieses System zu tauchen – das ist hier draußen allerdings nur bei extrem günstigen Wetterbedingungen möglich. Nur wenige Stunden blieben uns noch, bevor wir uns auf den Rückweg nach Mindelo machen müssen. Am 22. Februar sind uns die Wettergötter gnädig … es klappt!

Wir tauchen zu zweit im Stillwasser des Zyklonauges bis in 345 Meter Tiefe und dokumentieren so manche Tiere, die wir bisher noch nirgend woanders in der Wassersäule gesehen haben. Einige der Begegnungen sammeln wir mit der Saugpumpenanlage des Tauchbootes und bringen sie zur Detail-Dokumentation und zur Entnahme von Gewebeproben mit zurück an Bord. Manchmal werden Träume war!

Leni Hauss und Pilot Jürgen Schauer nach dem erfolgreichen Tauchgang im Auge des Zyklonen. Photo: JAGO-Team/GEOMAR
Leni Hauss und Pilot Jürgen Schauer nach dem erfolgreichen Tauchgang im Auge des Zyklonen. Leni Hauss and pilot Jürgen Schauer after a successful dive inside the eye of the cyclon. Photo: JAGO-Team/GEOMAR

[english]

Inside the eye of the cyclon

The biological oceanographer Helena Hauss and oceanography student Anna-Christina Hans report about their exciting research on current eddies in the Eastern Atlantic

One of the goals of this cruise is to better understand the role of eddies for the pelagic ecosystem off Cape Verde. Eddies are rotating water bodies of about 50-150 kilometers in diameter. In our research area in the eastern tropical Atlantic, they are generated either off the west coast of Africa or in lee of the Cape Verdean islands. In their core, they may harbour conditions that are very different from the background “average ocean”. A few times, we even have observed eddies with almost no oxygen in their core. They are called „dead zone eddies“ although their dead zone proved to be a refuge for specifically adapted animals.
Generally, eddies are dynamic features and not stationary. Therefore, an exact prediction of their whereabouts and paths is impossible. It is quite a challenge to study them within the tight schedule of a research expedition. The existing knowledge about eddies is still quite small, in particular in respect to the biological processes inside the eddies.


This year, we have reserved four days for an eddy survey. The offshore weather conditions in the first two weeks of our cruise allowed work only within the lee of the islands. But now conditions are good and we spend the last days of the cruise with “eddy hunting”. Since a few months already we have been checking the local dynamics of some eddies via satellite observations. Sea level anomalies – meaning valleys or hills at the water surface – can be “seen” from space. They indicate cyclonic and anticyclonic eddies in a similar way as high and low pressure systems in the atmosphere. And that’s by just a few centimetres of difference in sea level!

In addition, one can use information of sea surface temperature and ocean colour (productive eddies are green due to algal chlorophyll). But this is often hampered by clouds or dust from the Sahara. The most interesting feature that we could identify and which was within reach for us is a so-called “dipole system”, an anticyclone and a cyclone next to each other. It was generated about three months ago off Fogo. Cyclones are anticlockwise and Anticyclones clockwise rotating water bodies.

Here, in the open Atlantic Ocean west of the Cape Verdean island Brava, we are now in the middle of the cyclone. Already by naked eye we can tell that this is an extraordinary rich oasis in the otherwise nutrient-poor tropical Atlantic. Already while arriving at the core station, a large school of dolphins accompanied POSEIDON, and within a few hours of station work we saw more (large) animals than during the rest of the cruise: different species of fishes and squid, pilot whales, storm petrels and brown boobies. Even a blue shark said hi to our towed camera system (which is usually meant to record plankton). The echosounder revealed dense plankton layers as well as fish schools and larger single fish. Our basic program comprises plankton net hauls in different depths with a so-called multinet and optical in-situ video observations of animals that are too fragile to be well preserved in net hauls. We work in daylight and at night, because many animals conduct diurnal vertical migrations – spending the day in deeper water and migrating into shallower waters after sunset. One of our dreams is to dive with the manned submersible JAGO into the centre of the cyclone – but this is only possible in perfect weather conditions.

And those are rare in this region of the open ocean that is exposed to the trade winds and often affected by a high swell. We still have 24h left before we need to head back towards Mindelo. On February 22 the weather gods were gracious with us. In the centre of the cyclone we dive down with JAGO to a water depth of 345 meter. On our way down we observe and film several species that we have not seen elsewhere in the water column. With JAGO’s suction sampler we collect some of the creatures that we encounter. Back on board we will photograph them in detail and take tissue samples for later analyses and identification. Sometimes dreams become true!

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *