Makarow-Becken

Das Makarow-Becken (Makarov Basin) ist ein dreieckig geformtes, tiefes, ozeanisches Becken im zentralen Arktischen Ozean. Es bildet den nördlichen Teil des Amerasischen Beckens und wird von zwei großen unterseeischen Schwellen begrenzt: im Westen durch den Alpha-Rücken (in Richtung Kanadabecken) und im Osten durch den Lomonossow-Rücken, der es vom Eurasischen Becken trennt.[1][2] Mit einer maximalen Tiefe von etwa 4000 Metern ist es eines der tiefsten Becken der Arktis. Es wurde nach dem russischen Vizeadmiral und Polarforscher Stepan Ossipowitsch Makarow (1848–1904) benannt, um seine Verdienste um die Polarforschung zu ehren. Die Entdeckung des Beckens erfolgte im Jahr 1948 im Rahmen von sowjetischen Polarexpeditionen im Arktischen Ozean.

Geologische Entstehung und Struktur

Das Makarowbecken ist ein vergleichsweise junges ozeanisches Becken. Sein Untergrund besteht aus ozeanischer Kruste, die sich vermutlich während der späten Kreidezeit bis zum Paläogen gebildet hat. Die untere ozeanische Kruste („Layer 3“) kann mit bis zu 15 km Stärke ungewöhnlich dick sein, was auf einen möglichen Einfluss anomaler Mantel-Temperaturen hindeutet. Die vorherrschende wissenschaftliche Meinung geht davon aus, dass das Becken durch Ozeanbodenspreizung entstand, nachdem sich der Lomonossow-Rücken als kontinentales Bruchstück von der eurasischen Kontinentalkante gelöst hatte.[3][4]

Die Gesamtdicke der Sedimentdecke variiert zwischen 2 und 4 km. Ein wichtiger Marker in dieser Schichtfolge ist die regionale prä-miozäne Diskordanz, die die Basis der hemipelagischen miozänen Ablagerungen bildet und über das gesamte Becken nachweisbar ist.[5][6] Die Sedimente bestehen hauptsächlich aus Fels und stammen primär aus dem Sibirischen Kontinentalrand, aber auch teilweise aus dem nördlichen Nordamerika (Kanadische Arktis).

In räumlicher Beziehung zu Alpha‑Mendelejew-Rücken und Lomonossow‑Rücken deutet die Anordnung des Makarow‑Beckens darauf hin, dass es in eine Folge von Dehnung, Krustenaufwölbung und lokaler Spreizungsaktivität im zentralen Amerasischen Becken eingebunden war.[5][6] Die Deutung einzelner schmaler Rücken im Becken als Ausläufer des Lomonossow‑Rückens nahe der Laptewsee spricht dafür, dass der Rifting‑Prozess im östlichen Beckenbereich länger anhielt und strukturell komplexer verlief als im zentralen Teil.[7][8]

Ozeanographische Charakteristik und Wassermassenzirkulation

Ozeanographisch ist das Makarow-Becken ein Übergangsbecken zwischen den die Wassermassen prägenden Systemen des Eurasischen und des Kanadabeckens.

  • Wassermassen: Das Makarow-Becken enthält sowohl modifiziertes Atlantikwasser (AW) aus dem Eurasischen Becken als auch Kanada-Becken-Tiefenwasser (CBDW), das über Tiefenpässe im Lomonossow-Rücken einströmt.[9][10] Seine Tiefenwassereigenschaften sind ein Gemisch aus beiden Quellen.
  • Zirkulation: Die Zirkulation wird von der zyklonalen Randstromzirkulation des Arktischen Ozeans dominiert. Der aus dem Eurasischen Becken kommende Randstrom fließt entlang des Kontinentalhangs der sibirischen Schelfmeere und des Lomonossow-Rückens, wobei ein Teil in das Makarow-Becken abzweigt.[11]
  • Schichtung: Wie in der gesamten Zentralarktis existiert eine stabile Schichtung mit einer ausgeprägten Halokline. Allerdings zeigen Studien, dass die warme Atlantikschicht hier in den letzten Jahrzehnten deutlich gewachsen und näher an die Oberfläche gerückt ist – ein Prozess, der als „Atlantifizierung“ bezeichnet wird und die vertikale Stabilität der Wassersäule verringert.[12] Diese Atlantifizierung verändert die Wärme- und Nährstoffbilanz im Makarow‑Becken und hat potenziell gravierende ökologische Folgen, da ein wärmeres, nährstoffreicheres Zwischenwasser in bisher stark geschützte, eisbedeckte Regionen eindringt.[13] Gleichzeitig beeinflusst die veränderte Schichtung die Kopplung zwischen Ozean und Meereis, wodurch Rückkopplungen über den Eis‑Albedo‑Mechanismus verstärkt und die weitere Entwicklung der arktischen Meereisdecke und Zirkulation nachhaltig beeinflusst werden können.[13][14]

Die Zirkulationsmuster und die thermohaline Struktur im Makarow-Becken sind eng mit der Arktischen Oszillation (AO) verbunden. Ein zyklischer Modus der arktischen Ozeanzirkulation, der mit einer erhöhten AO einhergeht, korreliert mit erhöhtem Oberflächensalzgehalt und höherer Temperatur im Makarow-Becken.[15]

Auswirkungen des Klimawandels

Das Makarow-Becken unterliegt also rapiden Veränderungen im Zuge der arktischen Verstärkung:

  1. Meereisrückgang: Die sommerliche Meereisbedeckung über dem Becken hat deutlich abgenommen, was zu längerer Photosyntheseaktivität und veränderten Energieflüssen zwischen Ozean und Atmosphäre führt.
  2. Atlantifizierung: Der verstärkte Eintrag und die Ausbreitung wärmeren Atlantikwassers verändern die thermohaline Struktur fundamental, mit potenziellen Rückkopplungen auf die globale Tiefenwasserbildung.[16][17]
  3. Veränderte Süßwasserpfade: Verschiebungen der atmosphärischen Zirkulation (Arctic Oscillation) können den Weg des sibirischen Flusswassers und damit die Süßwasserverteilung im Becken beeinflussen.

Einzelnachweise

  1. ↑ Bert Rudels (2009): Arctic Ocean Circulation. In: Encyclopedia of Ocean Sciences (Second Edition), Elsevier. Bd. 1, S. 211–225.
  2. ↑ Martin Jakobsson, Ron Macnab, Larry Mayer, Robert Anderson, Margo Edwards, Jörn Hatzky, Hans Werner Schenke, Paul Johnson (2008): An improved bathymetric portrayal of the Arctic Ocean: Implications for ocean modeling and geological, geophysical and oceanographic analyses. In: Geophysical Research Letters, Band 35, L07602. DOI:10.1029/2008GL033520.
  3. ↑ L. A. Lawver, C. R. Scotese (1986): A review of tectonic models for the evolution of the Canada Basin. In The Arctic Ocean Region. Geological Society of America (PDF; 2,7 MB).
  4. ↑ H. A. Roeser, M. Block, K. Hinz, C. Reichert (1995): Marine geophysical investigations in the Laptev Sea and the western part of the East Siberian Sea. In: Reports on Polar Research, Band 176, S. 367–377.
  5. ↑ a b Dayton Dove, Bernard Coakley, John Hopper, Yngve Kristoffersen, HLY0503 Geophysics Team (2010): Bathymetry, controlled source seismic and gravity observations of the Mendeleev ridge; implications for ridge structure, origin, and regional tectonics. In: Geophysical Journal International, Band 183 (2010), Ausgabe 2, S. 481–502. DOI:10.1111/j.1365-246X.2010.04746.x.
  6. ↑ a b John Evangelatos, David C. Mosher (2016): Seismic stratigraphy, structure and morphology of Makarov Basin and surrounding regions: tectonic implications. In: Marine Geology, Band 374 (2016), S. 1–13. DOI:10.1016/j.margeo.2016.01.013.
  7. ↑ Alexey L. Piskarev, Yury G. Firsov, Victor A. Poselov, and Oleg E. Smirnov (2019): Makarov Basin. In: Alexey Piskarev, Victor Poselov, Valery Kaminsky (Hrsg.): Geologic Structures of the Arctic Basin. Springer, Cham, S. 227–238. DOI:10.1007/978-3-319-77742-9_10.
  8. ↑ Wilfried Jokat (2004): The Sedimentary Structure of the Lomonosov Ridge from the North Pole to Siberia. International Geological Congress, Florenz, August 2004. EPIC EPIC-Website, abgerufen am 8. Dezember 2025.
  9. ↑ Göran Björk, Martin Jakobsson, Bert Rudels, James H. Swift, Leif Anderson, Dennis A. Darby, Jan Backman, Bernard Coakley, Peter Winsor, Leonid Polyak, Margo Edwards (2007): Bathymetry and deep-water exchange across the central Lomonosov Ridge at 88–89°N. In: Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers, Band 54 (2007), Ausgabe 8, S. 1197–1208. DOI:10.1016/j.dsr.2007.05.010.
  10. ↑ 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.
  11. ↑ Bert Rudels (2012): Arctic Ocean circulation and variability – advection and external forcing encounter constraints and local processes. In: Ocean Science, Band 8 (2012), S. 261–286. DOI:10.5194/os-8-261-2012.
  12. ↑ Marius Årthun, Ailin Brakstad, Jakob Dörr, Helen L. Johnson, Carlo Mans, Stefanie Semper, Kjetil Våge (2024): Atlantification drives recent strengthening of the Arctic overturning circulation. In: Science Advances, Band 11, Ausgabe 28. DOI: 10.1126/sciadv.adu1794.
  13. ↑ a b Igor V. Polyakov, Andrey V. Pnyushkov, Matthew Charette, Kyoung-Ho Cho, Jinyoung Jung, Lauren Kipp, Morven Muilwijk, Laura Whitmore, Eun Jin Yang, Jaeill Yoo (2025): Atlantification advances into the Amerasian Basin of the Arctic Ocean. In: Science Advances, Band 11, Ausgabe 8, eadq7580. DOI:10.1126/sciadv.adq7580.
  14. ↑ Bert Rudels, Eddy Carmack (2022): Arctic Ocean water mass structure and circulation. In: Oceanography, Band 35, Ausgaben 3–4, S. 52–65. DOI:10.5670/oceanog.2022.116.
  15. ↑ A. Proshutinsky, R. H. Bourke, F. A. McLaughlin (2002): The role of the Beaufort Gyre in Arctic climate variability: Seasonal to decadal climate scales. In: Geophysical Research Letters, Band 29 (2002), Ausgabe 23, S. 15-1-15-4. DOI:10.1029/2002GL015847.
  16. ↑ Ursula Schauer, Eberhard Fahrbach, Svein Osterhus, Gerd Rohardt (2004): Arctic warming through the Fram Strait: Oceanic heat transport from 3 years of measurements. In: JGR: Oceans, Band 109 (2004), Ausgabe C6. DOI:10.1029/2003JC001823.
  17. ↑ Mary-Louise Timmermans, John Marshall (2020): Understanding Arctic Ocean Circulation: A Review of Ocean Dynamics in a Changing Climate. In: Journal of Geophysical Research: Oceans, Band 125, Ausgabe 4, e2018JC014378. DOI:10.1029/2018JC014378.
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