Amundsen-Becken

Das Amundsen-Becken (engl. Amundsen Basin), benannt nach dem norwegischen Polarforscher Roald Amundsen (1872–1928), ist eines der beiden Haupt-Tiefseebecken des Eurasischen Beckens im Arktischen Ozean; das andere ist das Nansen-Becken. Das Amundsen-Becken liegt zwischen dem Gakkelrücken, dem nördlichsten Segment des Mittelatlantischen Rückens, im Westen und dem Lomonossow-Rücken, einem kontinentalen Fragment, im Osten. Mit einer maximalen Tiefe von etwa 4500 Metern ist es das tiefste Becken des Arktischen Ozeans und beherbergt den geographischen Nordpol. Es ist eine Schlüsselregion für das Verständnis der geologischen Entwicklung, der Tiefenzirkulation und des Sedimenttransports in der zentralen Arktis.[1][2]

Geologische Struktur und Entstehung

Geologisch ist das Amundsen-Becken ein ozeanisches Becken, dessen Kruste durch den Prozess des Seafloor-Spreadings am Gakkelrücken entstanden ist. Seismische Refraktions- und Reflexionsdaten zeigen, dass die ozeanische Kruste im westlichen Amundsen-Becken eine charakteristische Dicke von 3–5 km aufweist und von Sedimentpaketen überlagert wird, die bis zu 2,5 km mächtig sein können.[3][4] Die Entstehung des Beckens begann im Paläogen, also vor etwa 55–56 Millionen Jahren, als der Gakkelrücken aufbrach und den Lomonossow-Rücken vom eurasischen Kontinentalrand abdriften ließ. Diese tektonische Trennung schuf das heutige, abgesenkte Becken.[5]

Die Sedimentabfolge im Amundsen-Becken stellt ein einzigartiges Archiv der känozoischen Klimageschichte der Arktis dar. Bohrkerne vom benachbarten Lomonossow-Rücken, die auch die Beckenablagerungen erfassen, belegen wechselnde Phasen von Eisbedeckung, biogener Produktivität und terrigenem Sedimenteintrag über Millionen von Jahren.[6]

Ozeanographische Besonderheiten und Zirkulation

Ozeanographisch ist das Amundsen-Becken ein tiefes, abgeschlossenes Reservoir für spezifische Wassermassen und ein wichtiger Ort für deren Transformation und Vermischung.

  • Wassermassen: Die vertikale Schichtung folgt dem typisch arktischen Muster mit einer kalten, salzarmen Oberflächenschicht, einer darunter liegenden warmen Atlantikschicht (Antlantic Water, AW) und kalten Tiefen- und Bodenwassern. Allerdings weist das Amundsen-Becken eine charakteristische Abwesenheit einer ausgeprägten kalten Halokline auf, wie sie für das Kanada-Becken typisch ist. Stattdessen ist der Übergang zwischen Oberflächen- und Atlantikwasser oft schroffer.[1]
  • Einzigartige Tiefenzirkulation: Eine entscheidende Entdeckung der modernen Forschung ist die Rezirkulation von Kanadischem Becken-Tiefenwasser (CBDW) in das Amundsen-Becken. Dichtes, vergleichsweise wärmeres und salzigeres Tiefenwasser aus dem Kanadischen Becken überströmt den Lomonossow-Rücken und dringt in die Tiefen des Amundsen-Beckens ein. Dieser Prozess trägt zur Ventilation und Erwärmung der arktischen Tiefenbecken bei und ist ein zentraler Mechanismus im arktischen Wassermassenhaushalt.[7]
  • Fronten und Vermischung: Das Becken ist ein wichtiges Gebiet für die Interaktion zwischen dem warmen Framstraßen-Zweig des Atlantikwassers und dem kälteren, transformierten Barentssee-Zweig. Die dadurch entstehenden Fronten und intrusiven Schichten (Interleavings) ermöglichen einen lateralen Eigenschaftsaustausch über weite Entfernungen.[1]

Sedimentologie und aktuelle Prozesse

Der Meeresboden des Amundsen-Beckens ist Schauplatz aktiver sedimentärer Prozesse.

  • Turbidit-Systeme: Vom angrenzenden Kontinentalhang der Karasee und der Laptewsee erstrecken sich ausgedehnte, kanalartige Turbiditsysteme (Schwerkraftstrom-Systeme) in die Tiefe des Beckens. Diese Kanäle, wie der untersuchte NP-28-Kanal, dienen als „Hauptautobahnen“ für den Transport von sandigem und schluffigem Material von den breiten sibirischen Schelfen in die Tiefsee. Solche Ereignisse werden oft durch Erdbeben, Sedimentüberlastung oder Porenwasserdruck ausgelöst und sind entscheidend für den Aufbau der Sedimentabfolge.[8]
  • Sedimentbedeckung: Die mächtigen Sedimente bestehen aus einer Wechsellagerung von hemipelagischen Ablagerungen (feine Partikel, die durch die Wassersäule sinken) und den grobkörnigeren Turbiditen. Diese Abfolge dokumentiert die Dynamik der Sedimentzufuhr in Abhängigkeit von Meeresspiegel-Schwankungen und Vereisungszyklen auf den angrenzenden Kontinenten.[6][9]

Ökologische Bedeutung und Klima-Sensitivität

Die ökologischen Bedingungen im Amundsen-Becken sind durch die ganzjährige Eisbedeckung und geringe Nährstoffverfügbarkeit geprägt, was zu sehr geringen Raten der Primärproduktion (Phytoplanktonwachstum) führt.[8]

  • Nährstofflimitierung: Die dicke, stabile Schichtung verhindert das Aufquellen nährstoffreichen Tiefenwassers an die lichtdurchflutete Oberfläche. Das Wachstum von Algen ist daher stark limitiert, was die gesamte Nahrungskette im zentralen Becken beeinflusst.
  • Klimawandel und „Atlantifizierung“: Der anhaltende Rückgang des Meereises und der verstärkte Zustrom wärmeren Atlantikwassers („Atlantifizierung“) könnten diese Bedingungen verändern. Modelle deuten darauf hin, dass eine eisfreie Oberfläche allein die Primärproduktion nicht dramatisch steigern würde, solange die starke Schichtung und damit die Nährstofflimitierung bestehen bleibt.[8] Allerdings könnte die zunehmende Wärme des Atlantikwassers die vertikale Stabilität verringern und langfristig die Ökosystemdynamik verändern.

Einzelnachweise

  1. ↑ a b c Bert Rudels (2009): Arctic Ocean Circulation. In: Encyclopedia of Ocean Sciences (Second Edition), Elsevier. Bd. 1, S. 211–225.
  2. ↑ Wilfried Jokat, Uli Micksch (2004): Sedimentary structure of the Nansen and Amundsen basins, Arctic Ocean. In: Geophysical Research Letters, Band 31 (2004), Ausgabe 2. DOI:10.1029/2003GL018352.
  3. ↑ Carlos F. Castro, Thomas Funck, John R. Hopper (2024): The crustal structure of the western Amundsen Basin, Arctic Ocean, derived from seismic refraction/wide-angle reflection data. In: Geophysical Journal International, Band 236 (2024), Ausgabe 1, S. 322–348. DOI:10.1093/gji/ggad395.
  4. ↑ Carlos F. Castro, Paul C. Knutz, John R. Hopper, Thomas Funck (2018): Depositional Evolution of the Western Amundsen Basin, Arctic Ocean: Paleoceanographic and Tectonic Implications. In: Paleoceanography and Paleoclimatology, Band 33 (2018), Ausgabe 12, S. 1357–1382. DOI:10.1029/2018PA003414.
  5. ↑ Anatoly Schreider, Mikhail Klyuev, Alexandra Sazhneva, Andrey Brekhovskikh (2024): Paleo-Geodynamics Peculiarities of the Arctic Ocean Eurasian Floor. Springer Cham 2024. ISBN 978-3-031-54797-3.
  6. ↑ a b A. A. Chernykh, A. A. Krylov (2011): Sedimentogenesis in the Amundsen Basin from geophysical data and drilling results on the Lomonosov Ridge. In: Doklady Earth Sciences, Band 440 (2011), S. 1372–1376. DOI:10.1134/S1028334X11100011.
  7. ↑ Salar Karam, Céline Heuzé, Vasco Müller, Yixi Zheng (2023): Recirculation of Canada Basin Deep Water in the Amundsen Basin, Arctic. In: Journal of Physical Oceanography, Band 53, Ausgabe 11, S. 2559–2574. DOI:10.1175/JPO-D-22-0252.1.
  8. ↑ a b c Lars Chresten Lund-Hansen, Jørgen Bendtsen, Tanja Stratmann, Rasmus Tonboe, Steffen Malskær Olsen, Stiig Markager, Brian K. Sorrell (2020): Will low primary production rates in the Amundsen Basin (Arctic Ocean) remain low in a future ice-free setting, and what governs this production? In: Journal of Marine Systems, Band 205 (2020), 103287. DOI:10.1016/j.jmarsys.2019.103287.
  9. ↑ Kai Boggild, David C. Mosher (2021): Turbidity currents at polar latitudes: A case study of NP-28 channel in the Amundsen Basin, Arctic Ocean. In: Marine Geology, Band 440 (2021), 106571. DOI:10.1016/j.margeo.2021.106571.
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