Transport- und Vermischungsprozesse in der Pommerschen Bucht
Creators: name: Mohrholz, Volker
Publisher: name: Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde
Year: 1998

description: Meereswissenschaftliche Berichte No 33 1998 - Marine Science Reports No 33 1998
description: The main dynamical processes of the Pomeranian Bight can be understood as the linear reaction to the local wind forcing and the advection of fresh water by Ekman current.

West and east wind directions are the dominating wind situations in the Pomeranian Bight. The most intensive temporal wind fluctuations occur on the scale of travelling cyclons (2-4 days). In a first order the wind field can be considered as spatial homogenious. The statistical analyses of long time series has shown that the surface currents are closely correlated with the local wind. Characteristic current patterns exist for the east and the west wind situation.

With west wind conditions the onshore Ekman transport causes a coastal jet along the polish coast. The current velocity in the jet increases in eastward direction. The freshwater is transported eastwards in a narrow stripe along the polish coast. The density distribution in this transport band forces an eastward directed baroclinic longshore current component which stabilises and intensifies the coastal jet. The differential advection initiates unstable stratification off the polish coast. Vertical mixing processes between both water bodies increase the salinity in the fresh water band.

During east wind phases the general current patterns are inverse to those observed in west wind situations. A westward directed coastal jet establishes at the Polish coast, with decreasing current velocities towards the Swine mouth. Stable plumes are established in the western part of the Bight off the Usedom coast. The baroclinic pressure gradient directed to the Swine mouth and the bottom topography block the northward spreading of the plumes at the Greifswalder Oie. The geostrophic adjustment of the density gradients form an anticyclonic current structure around the plume. Long lasting southerly winds can break the blocking. The Ekman transport in the surface layer shifts the plume to the Oderbank where it is transported into the Arkona sea by a topographically trapped jet.

The water exchange between the Stettin Lagoon and the Pomeranian Bight is mainly controlled by the barotropic pressure gradient between the Lagoon and the Baltic. A box model was developed for the estimation of water exchange. The calculated transports between the Lagoon and the Baltic are consistent with measurements in the Swine channel. With normal discharge rates of the Oder river, lower than 2000 m³ s^-1, the water exchange is characterised by a pulslike regime. Controlled by the sea level fluctuations in the Bight in- and outflow situations alternate. During these events the transport between the Lagoon and the Baltic exceed the Oder discharge considerable.

The Oder river is the main source for nutrients and pollutants in the Pomeranian Bight. The sedimentation of river loads in the Stettin Lagoon is negligible. Fluorescence measurements pointed to a high variability of biochemical processes in the Bight. The accumulation areas of the Oder river loads are the Arkonabasin, the Bight of Gdansk and the Bornholmbasin.
description: Die grundlegenden dynamischen Prozesse in der Pommersehen Bucht können als lineare Reaktion auf die lokale Windanregung und den Flußwassereintrag beschrieben werden.

West- und Ostwindlagen sind die dominierenden Windsituationen in der Pommerschen Bucht. Die intensivsten zeitlichen Fluktuationen des Windfeldes liegen auf der Zeitskala durchziehender Tiefdruckgebiete (2-4 Tage). Das Windfeld ist räumlich weitgehend homogen. Die statistische Zeitreihenanalyse zeigt innerhalb der Bucht eine enge Korrelation der
Strömungen mit dem Windfeld. Für die West- und Ostwindlage existieren in der Pommerschen Bucht charakteristische Strömungsmuster.

Unter westlichen Windbedingungen entwickelt sich entlang der polnischen Küste ein Küstenstrahlstrom, in dem aus der Swine ausgeströmtes Haffwasser nach Osten bis in die Bucht von Gdansk transportiert werden kann. Der küstensenkrechte Dichtegradient treibt eine geostrophisch balancierte barokline Strömungskomponente, die den Küstenstrahlstrom stabilisiert und verstärkt. Die differenzielle Advektion führt an der polnischen Küste zur
Bildung instabiler Schichtungen. Durch vertikale Vermischung von Haff- und Buchtwasser steigt der Salzgehalt im Küstenstrahlstrom langsam an.

Bei östlichen Windlagen bildet sich ein zur Westwindsituation inverses Stromregime heraus. Aus der Swine ausgeströmtes Haffwasser wird entlang der Küste Usedoms in nordwestlicher Richtung transportiert. Dabei bilden sich blasenartige Mischwasserkörper. An der Greifswalder Oie wird der direkte Transport in die Arkonasee durch die Bodentopographie und den baroklinen Druckgradienten zur Arkonasee zunächst blockiert. Die geostrophische Anpassung der Dichtegradienten führt zur Entwicklung antizyklonaler Strömungsmuster um die Mischwasserkörper. Anhaltende Südwinde können die Blockade aufheben. Das Mischwasser driftet durch den Ekmantransport zur Oderbank, wo es mit einem topographisch geführten Stromband in die Arkonasee transportiert wird.

Der Wasseraustausch zwischen Oderhaff und Pommerscher Bucht wird in erster Näherung durch den barotrophen Druckgradienten zwischen Haff und Ostsee gesteuert. Für die Berechnung des Wasseraustausches wurde ein Boxmodell entwickelt, das die Transporte zwischen Haff und Ostsee in guter Übereinstimmung zu den Meßdaten in der Swine wiedergibt. Unter normalen Abflußmengen der Oder, bis etwa 2000 m³ s-1, ist der Wasseraustausch durch ein pulsartiges Regime gekennzeichnet, bei dem sich, durch die Wasserstandsschwankungen in der Pommerschen Bucht geregelt, Ein- und Ausstromlagen abwechseln. Die Transporte während der Ein- und Ausstromereignisse liegen um ein vielfaches über dem aktuellen Oderabfluß.

Die Einträge aus der Oder stellen für die Pommerscher Bucht die wichtigste Quelle von Nähr- und Schadstoffen dar. Im Oderhaff erfolgt keine nennenswerte Ablagerung der eingetragenen Substanzen. Fluoreszenzmessungen zeigen eine hohe räumliche und zeitliche Variabilität der biochemischen Prozesse. Die Akkumulationsgebiete der Oderfrachten sind das Arkonabecken, die Bucht von Gdansk sowie das Bornholmbecken.