The effects of both the major Baltic inflow in January 1993 and two smaller inflows in December 1993 and March 1994 on the environnmental conditions in the Bornholm, Gdansk and eastern Gotland Basins are described. These inflows terminated the 16-year stagnation of the central Baltic deepwater and led to a moderate increase in salinity, but to the highest oxygen concentrations in the Gotland Deep since the 30ies

Matthäus, W.

Aquatic Commons

142 Infn Fischw. 41 (3), 1994 
OSTSEEFISCHEREI 
Auswirkungen der Salzeinströme 1993/1994 auf die 
ozeanographischen Bedingungen in der zentralen Ostsee 
W. Mallhäus, Institut für üstseeforschung, Warnemünde 
Effects of the salt water inllows during 1993 to 1994 on the oceanographic conditions in the central 
BaUic Sea 
The effects of both the major ßaUic inllow in January 1993 and two smaller inl10ws in December 
1993 and March 1994 on the envirnnmental conditions in the Bornholm, Gdansk and eastern Gotland 
Basins are described. These inl1nws terminated the 16·year stagnation of the central Baltic deepwater 
and led tn a moderate increase in salinity, but tn the highest oxygen concentrations in the Gotland 
Deep since the 30ies. 
Bis Mitte der 70cr Jahre traten Salzwassereinbrüche in die Ostsec in mehr oder weniger regelmäßigen 
Abständen auf. Seitdem hat sich ihre Häufigkeit und Intensität jedoch heträchtlieh verringert. Als Folge 
ging der Salzgehall drastisch zurück und im Zusammenwirken mit der Eutrophierung bildeten sich die 
höchsten jemals gemessenen Konzentrationen von Schwefelwasserstoff im TicfcI1wasscr der zentralen 
Ostsee. 
Der Salzwassereinbruch im Januar 1993 und die Einströme im Winter 1993/94 stoppten diese Entwicklung 
und führten zum Anstieg im Salzgehgalt des Bomholm·. Danziger un(l östlichen Gotlandbcckens. Ersunalig 
seit 1977 wies das Tiefenwasser der gesamten Ostsee wieder oxisehe Bedingungen auf, wohei im Gülland-
tief die höchsten Sauerstoffkonzentrationen seit den 30cr Jahren gemessen wurden. 
Einströme großer Mengen salz- und sauerstoffreichen Wassers in die Ostsee - die sogenannten 
SalzwassereinbfÜche - gehören zu den extremen Wasseraustauschprozessen zwischen Nord- und 
Ostsee. Sie stellen stets die Endstufe länger andauemder Einstromprozesse dar. SalzwassereinbfÜ-
che haben sporadischen Charakter und sind ein relativ seltenes Phänomen. Insgesamt konnten seit 
Beginn dieses Jahrhunderts 92 derartige Ereignisse unterschiedlicher Intensität identifiziert wer-
den (Matthäus und Franck. 1992). Seit dem letzten effektiven Salzwassereinbruch im Jahre 
1975/76 hat sich die HäufIgkeit und Intensität derartiger Ereignisse jedoch beträchtlich verringert 
und zwischen Anfang 1983 und Ende 1992 hat es überhaupt keine SalzwassereinhfÜche gegeben. 
Salz- und Sauerstoffgehalt gingen im Tiefenwasser der zentralen Ostsee zUfÜck, und es kam zur 
Bildung der höchsten jemals gemessenen Konzentrationen des lehensfeindlichen Schwefelwasser-
stoffs. 
Im Januar 1993 trat nach 16 Jahren Stagnation im Tiefenwasser des östlichen Gotlandbeckens 
wieder ein Salzwassereinbruch auf. bei dem salz- und sauerstoffreiches Wasser die Drogden und 
DarBer Schwelle passierte (Abb. I). Vorausgegangen war eine 3wöchige Periode starker westli-
cher Winde und orkanartiger Stürme, in deren Verlauf der Einstromprozeß zwischen dem IR. und 
28, Januar in einem Salzwassereinbruch kulminierte (Matthäus et al. 1993). Im Verlaufe des Ein-
stromprozesses gelangten insgesamt 310 km' Wasser in die Ostsee, davon etwa 135 km' mit Salz-
gehalten 17 PSU. Das während der Hauptphase über die Darßer Schwelle eingeströmte Wasser 
hatte mittlere Eigenschaften von etwa 19 PSU, 3,5 oe und rund 8 em) Oz/cm J und wies somit 
eine mittlere Dichte von ca. 15 cr-Einheiten auf. 
Infn Fischw. 41 (3). 1994 
o S' t see 
Fläche: 
Volumen: 
Einzugsgebiet: 
DarBer Schwelle: 
Satteltiefe 18 m 
Querschnitt 0,8 km 2 
143 
Abh. 1: Die zentrale Ostsec und das Ühcrgallgsgchict zur Nordsec sowie die Hauptaushrcitungsrichtung 
von eingeströmtem salz- und saucrsloffrcichcI1 Wasser entlang des Talweges durch die Ostsec 
(Zahlenangaben beziehen sich auf die Ostsee ohne Kallegat und Beltsee) 
Da~ Ereignis des Jahres 1993 gehörr bei den meist in Gruppen über mehrere Jahre auftretenden 
Salzwassereinbrüchen (Matthäus und Franck. 1(92) zu den wenigen Einzelereignissen dieses 
Jahrhunderrs. Für die Intensität wurde ein Index von rund 21 bestimmt. was den Salzwasserein-
bruch als Ereignis von mittlerer Stärke kennzeichnet. Verglichen mit allen Salzwassereinbrüchen 
dieses Jahrhunderrs nimmt das Januar-Ereignis allerdings eine Sonderstellung sowohl im Hinblick 
auf die mit 21 Tagen sehr kurze Andauer des gesamten Einstromprozesses (im Mittel 32 Tage) als 
auch bezüglich des erreichten Füllungsgrades der Ostsee mit 70 cm über dem mittleren Wasser-
stand ein. Trotz der kurzen Andauer war die in das Arkonabecken eingeströmte Salzmenge relativ 
groß und führre zur Verlagerung der halinen Sprungschicht in Tiefen geringer als die Satteltiefe 
der Darßer Schwelle. so daß ein beträchtlicher Teil des eingeströmten Salzes mit Beginn des Aus-
stromprozesses wieder in die Beltsee zurückfließen konnte und somit für den Emeuerungsprozeß 
in der zentralen Ostsee verlorenging. Das reduzierre zusätzlich seine Effektivität. 
Durch den Salzwassereinbruch wurde die längste und in ihren Veränderungen gravierendste 
Stagnationsperiode unterbrochen. die bisher in der Ostsee beobachtet wurde (Matthäus. 1991; 
Nehring und Matthäus. 19(1). Im Tiefenwasser des östlichen Gotlanbeckens wurde im Verlauf 
dieser Periode ein drastischer Rückgang der Temperatur sowie des Salz- und Sauerstoffgehalts 
registrierr (Abb. 2). Zu Beginn der Stagnation wurden in Grundnähe mit 7.4 T die höchsten 
Temperaturen gemessen und im Jahre 1991/92 mit 7-8 mg/dm' die höchsten Konzentrationen an 
Schwefelwasserstoff registrierr. die jemals im Gotlandtief gemessen wurden. Die Anfang 1993 im 
Bodenwasser beobachteten Salzgehalte von IU PSU sind die niedrigsten dieser Station seit 
Beginn regulärer Messungen vor rund 100 Jahren (Abb. 2). Im Verlaufe der Stagnations periode 
kam es im 200 m Horizont des Gotlandtiefs zu einern mittleren Rückgang der Temperatur um 2 K 
und des Salzgehaltes um 2 PSU. Die Abnahme des Sauerstoffgehalts. einschließlich negativer 
14 
12 
11 
10 
144 Infn Fischw. 41 (3). 1994 
Sauerstoffäquiva1ente durch die Zunahme der Schwefelwasserstoffkonzentration. erreichte 
Beträge um 9,5 cmJ/dmJ. 
1810 1890 1910 1930 1950 1970 1990 
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Sauerstoffgehalt I cm3 dm·3 
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1890 1910 
Abb. 2: Veränderungen von TemperaLur. Salzgehall. 
Dichte und Sauerstoffgehalt im 200 m Horizont des 
GotlandLicfs (vergl. Abb. I) im Verlaufe dieses 
J ahrhunderLs 
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1900 
Salzgehalt I PSU 
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Sauerstoffgehalt f cm3 dm·3 
1920 
, 
1940 
, 
1960 
, 
1980 
Abb. 3: Veränderungen von Salz- und SauersLoff-
gehall im 80 m Horizont des BomholmLiefs (vergl. 
Abb. I) im Verlaufe dieses Jahrhunderts 
Bereits Mitte Februar 1993 waren erhebliche Mengen des eingeströmten salz- und sauerstoff· 
reichen Wassers ins Bomholtnhecken ahgetlossen (vgl. Abb. 4E) und führten dort in Bodennähe 
zu Erhöhungen bis auf 20 PSU im Salzgehalt bzw. 7.5 cmJ/dmJ im Sauerstoffgehalt. Im Born-
holmbecken zeigte sich bereits seit AnLUlg der YOer Jahre eine mittlere Erhöhung im Salz- und 
Sauerstoffgehalt (vgl. Tabelle I. Abb.3 und 4 B - D). die bezüglich des Sauerstoffs auch im 
100 m Horizont des östlichen Gotlandbeckens beobachLet wurde. 
Im Verlaufe der Wasseremeuerung stieg der Salzgehalt in der grundnahen Wasserschicht des 
Gotlandtiefs nur auf 11.8 PSU an. Durch den Salzwa,sereinbruch wurde vor allem das Tiefen-
wa,ser des Bornholm- und Danziger Beckens nachhaltig mit Sauerstoff versorgt. Die im Februar 
bzw. März 1993 beobachteten Sauerstoffkonzentrationen waren die höchsten seit Ende der 70er 
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, 
2000 
Infn Fischw. 41 (3), 1994 145 
1 ahre. Relativ günstige Sauerstoffverhältnisse herrschten Ln dieser Zeit auch Im Südteil des 
östlichen Gotlandbeckens. 
Tab. I: laluesmittelwerte und Standardabweichungen ausgewählter Gräßen im 80 m Horizont des 
Bonrholmliefs (vgl. Abb. I) 
Jalu T(C S/PSU 
1985 5.85 ± 0.94 15.22 ± 0,38 
1986 5,25±I,17 14,86 ± 0,47 
1987 6,12 ± 0,66 14,68 ± 0,23 
1988 6,52±I,OI 14,20 ± 0,25 
1989 6,92 ± 0,51 14,38 ± 0,28 
1990 6,98 ± 0,60 13,88 ± 0,37 
25 
50 
75 
m 
1991 5.90 ± 0,97 
1992 6,22 ± 0,35 
1993 4,26 ±0,18 
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Bornholm Stolpe 
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Basin Chllnnel 
... 
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January 1989 A 
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m 
February 1990 B 
125 
0 
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75 
m 
February 1991 
125 C 
February 1992 o 125-L---------------~ 
14,19 ± 0,25 
15,26 ± 0.45 
17,66 ± 0,38 
Bornholm Stolpe 
Basin Chllnnel 
February 1993 
Marc::h 1993 
May 1993 
August 1993 
E 
H 
02/cm3 dm-3 
1,23 ±O,81 
1,29 ± 0,85 
0.46 ± 0,30 
0,03 ±O,98 
0,58 ± 0,87 
0,54 ± 0,73 
2,26 ± 1,06 
2,90 ± 1,38 
4,81±I,70 
Bornholm 
BlIsin 
Stolpe 
Channel 
November 1993 
February 1994 
May 1994 
• 
M 
Abb. 4: Veränderungen der halinen SchichtungsverhälUlisse im Bornhohnbecken und der Stülper Rinne 
zwischen 1989 und 1994. (Salzgchaltc >15 PSU sind schwarz eingefärbt) 
146 Infn Fischw. 41 (3), 1994 
Die Umschichtung im Gotlandtief infolge des Salzwassereinbruchs vom Januar 1993 führte nur zu 
einer begrenzten Sauerstoffversorgung im Tiefenwasser dieses Gebietes. Sie war durch starke 
Fluktuationen in der Sauerstoff- und Schwefelwasserstoffverteilung gekennzeichnet, die eine 
Folge der Pulsationen im Einstrom aus dem Bornholmbecken durch die Stolper Rinne darstellen. 
Lediglich Anfang Juli 1993 herrschten kurzzeitig in der gesamten Wa~sersäule oxische Bedingun-
gen. Zumeist war eine anoxische Zwischenschicht vorhanden, die allerdings nur relativ geringe 
Schwefelwa~serstoffkonzentrationen aufwies. Der hohe Gehalt an reduktiven Substanzen, der 
durch Sauerstoffzehrungsmessungen nachgewiesen wurde (Nehring et al.. 1994), ist die Ursache 
dafür, daß sich bereits ab November 1993 erneut Schwefelwa~serstoff in der grundnahen Wasser-
schicht des Gotlandtiefs auszubreiten begann. Im Tiefenwasser des Färütiefs blieben die anoxi-
sehen Bedingungen das ganze Jahr über erhalten. Im Bornholm- und Danziger Becken wurde in 
der 2. Jahreshälfte wieder ein starker Rückgang des Sauerstoffgehalts beobachtet. Im westlichen 
und nördlichen Gotlandbecken setzte sich dagegen die günstige Entwicklung im Sauerstoffregime 
fort, die seit einigen Jahren infolge des gegenwärtig sehr niedrigen Salzgehalts in der grundnahen 
Wasserschicht dieser Becken beobachtet wurde. 
Die Jahresmittelwerte des grundnahen Salzgehaltes auf der DarBer Schwelle waren 1993 bis zu 
1,4 PSU höher als I 992. wa~ auf einen intensiveren Austausch von Salzwa"er zwischen Kattegat 
und Arkonabeckcn hinweist (Nehring et al.. 1994). Salzgehalte von mehr als 15 PSU in der 
gesamten Wassersäule wurden jcdoch nur im Januar sowie im Dezember 1993 festgestellt. 
Im Dezember 1993 und März 1994 kam es zu kleineren Einströmen. die aber nicht da~ Ausmaß 
von Salzwa'5ereinbrüchen erreichten. Dabei gelangten jeweils über 200 km' Wasser in die Ostsee, 
davon über die Drogden Schwelle jeweils etwa 45 km' mit Salzgehalten von ca. 30 PSU (Dezem-
ber) bzw. 23 - 25 PSU (März; pers. Mitt. H. Dahlin, SMHI Norrköping). Der mittlere Salzgehalt 
des über die Darßer Schwelle eingestiimten Wassers überschritt jedoch in beiden Perioden nicht 
17 PSU. 
Im Januar 1994 wurden die Auswirkungen im zentralen Arkona- (Bodensalzgehalt >22 PSU) 
und Bornholmbecken (Bodensalzgehalt > I 9 PSU) beobachtet (BSRI. Januar 1994). 
Der Salzwassereinbruch vom Januar 1993 hatte nahezu da~ gesamte Bornholmbecken mit salz-
reichem Wasser von über 15 PSU gefüllt. Diese Situation blieb da~ ganze Jahr erhalten (Abb. 4E-
I). Das salz- und sauerstoffreiche Wasser. das mit den Einströmen im Dezember 1993 und März 
1994 über die Darller Schwelle in die Ostsee transportiert wurde (Salzgehalte < I 7 PSU) konnte in 
größerer Menge das Bornholmbecken passieren ohne erst das Tiefenbecken bis zur 60 m Sattel-
tiefe aufweisenden Schwelle zur Stolper Rinne aufzufüllen (vgl. Abb. 4K - M). Dadurch gelangte 
es relativ schnell ins Danziger. Gotland- und Fiirötief. 
Im Mai 1994 stiegen Salz- und Sauerstoffgehalt im Danziger Tief auf 13.6 PSU bzw. 
3,4 cm'/dm'- In Grundnähe des Gotlandtiefs wurden 12,4 PSU gemcssen. Die Sauerstoffkonzen-
trationen im Tiefenwasser zwischen 170 III und Meeresgrund erreichten mit etwa 3 - 3,g cm'/dm' 
Werte, wie sie seit den 30er Jahren nicht gemessen wurden (vgl. Abb. 2). Schwefelwasserstoff 
verschwand nahezu vollständig im Gotland- und Farötief. Gegenwärtig ist das Tiefenw<L>ser der 
gesamten Ostsee bis auf eine Zwischenschicht im Gotlandtief und das Tiefenwasser des Färötiefs 
gut mit Sauerstoff versorgt. 
Das Eindringen des sauerstoffreichen Wassers ins Gotlandtief führte zu Veränderungen in der 
Verteilung der Nährstoffe. Phosphat- und Silikatkonzentrationen gingen im gesamten Wasserkör-
Infn Fischw. 41 (3), 1994 147 
per unterhalb der Salzgehaltssprungschicht als Folge chemischer Reaktionen und Verdün-
nungseffekte zurück, während die Nitratkonzentration zunahm. Im Mai wurden allerdings 
überra~chend hohe Ammoniumkonzentrationen im Tiefenwasser gemessen (BSRI, 1993/94). 
Die im Mai beobachteten Wasserkörper mit relativ hohen Konzentrationen von Salz- und Sau-
erstoffgehalt im Bereich der Stolper Rinne (bis 15 PSU, bis 4,7 cm' 02/dm3) werden im Verlaufe 
des Jahres 1994 nur noch zu geringfügigen Erhöhungen führen. Im Sommer und Herbst muß jah-
reszeitlich bedingt mit einem Rückgang gerechnet werden, wobei es wieder zur Bildung von H2S 
zumindest im Färötief kommen kann. Sollte die im Jahre 1993 beobachtete Intensivierung des 
Wasseraustausches zwischen Nord- und Ostsee erhalten bleiben, ist in den nächsten Jahren mit 
günstigen Salz- und Sauerstoffverhältnissen im Bomholm-, Danziger und östlichen Gotlandbek-
ken zu rechnen. 
Zitierte Literatur 
Baltic Sea Research Inslilute Wamemünde: Cruise Reporls 1993 10 1994 
Mallhäus. W.: Langzeillrcnds von Temperalur. Salzgehalt und Sauerstoffgehalt im Ticfenw'L<Scr der Ostsec. Arb. 
Dt. Fisch.·Verb .. H. 54: 31·47.1991. 
Mallhäus. W.; H. Fr;mck: Charaetcristics of major Ballie inflows - a slalistical analysis. Conlinenlal Shelf 
Research, 12: 1375·1400.1992. 
Mallhäus. W.; H. U. Lass: R. Tiesel: The major Baltic inllow in January 1993. ICES Sialutory Meeling Duillin. 
PaperC.M.1993/C:51.16S. 
Nehring. D.; W. Matthtius: Currcnt trends in hydrographie ~md chcmicI1 parameters and cutrophication in thc 
Baltic Sea. Int. Revue ges. Hydrohiol.. 76: 297 - 316. 1991. 
Nehring. D.; W. Mallhäus; H. U. La,,; G. Nausch: Hydrographisch-chemische Zustandseinschätzung der Ostscc 
1993. Wiss. Berich!. Instilul für OSlsccforschung Warnemündc. April 1994.43 S. 
FISCH UND UMWELT 
Planung des Probenumfangs für analytische Untersuchungen 
Hans-Jürgen KeIlermann, Institut für Fischereiökologie, Hamburg 
Fische nehmen Schadstoffe aus ihrer Umwelt über Futter oder durch direkten Haut- bzw. Kie-
menkontakt individuell unterschiedlich stark auf. genauso wie alle anderen biologischen Systeme 
auch. Daraus folgt. daß bei Untersuchung mehrerer Tiere trotz genauer Analytik in ihren 
Schadstoff-Gehaltswerten stets eine natürliche Streubreite anzeigt wird. selbst wenn sie nach 
biologischen Kriterien selektiert und zur sei ben Zeit in einem als überall gleichartig belastet 
anzusehenden Gebiet gefangen wurden. 
Sollen in einer Untersuchung Fische aus verschiedenen Gebieten bezüglich ihrer Belastung 
verglichen werden, so wird der Schätzwert für einen mittleren Gehaltswert in einem Gebiet umso 
besser, je mehr Proben zum Mittelwert beitragen. Auch die Beurteilung, ob die Vergleichsgebiete 


Auswirkungen der Salzeinströme 1993/1994 auf die ozeanographischen Bedingungen in der zentralen Ostsee

http://aquaticcommons.org/4285/1/INFN_41_3_142-147.PDF

Auswirkungen der Salzeinströme 1993/1994 auf die ozeanographischen Bedingungen in der zentralen Ostsee

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