Norwegisches Becken

Das Norwegische Becken, manchmal auch Norwegenbecken (englisch Norwegian Basin oder Norway Basin), ist eines der beiden großen Tiefseebecken im Europäischen Nordmeer (auch Norwegische See genannt). Es bildet zusammen mit dem nördlich gelegenen Lofotenbecken die tiefsten Bereiche dieses subarktischen Randmeeres und spielt eine entscheidende Rolle für die globale ozeanische Zirkulation.^[1][2]

Das Norwegische Becken erstreckt sich im südlichen Teil des Europäischen Nordmeeres zwischen der norwegischen Küste im Osten und dem Grönland-Schottland-Rücken im Südwesten; im Norden grenzt es an das Lofotenbecken.^[3]

Es ist das größere der beiden Tiefseebecken im Nordmeer und erreicht großflächig Wassertiefen von 3500 bis knapp 4000 Metern. Es ist damit merklich tiefer als das nördlich angrenzende Lofotenbecken, welches generell nur 3200 bis 3300 Meter Tiefe aufweist und nur einzelne Stellen besitzt, an denen es bis zu 3500 Meter hinabgeht.^[4]

Die Morphologie des Meeresbodens ist außerordentlich komplex. Submarine Schwellen und Kontinentalhänge grenzen das Becken von den angrenzenden Meeresgebieten ab. Im Süden trennt der Grönland-Schottland-Rücken (Greenland-Scotland Ridge), der sich von Grönland über Island und die Färöer bis nach Schottland erstreckt, die tiefen Becken der Nordischen Meere vom offenen Nordatlantik; dieser Rücken ist durchschnittlich nur etwa 500 m tief (maximal 850 m im Färöer-Bank-Kanal), während im Osten der norwegische Kontinentalschelf und die Nordsee (im Südosten) liegt. Im Norden wird es durch die Jan-Mayen-Bruchzone (ca. 2000 m tief) und eine Schwelle zwischen dem Vøring-Plateau und Jan Mayen begrenzt, im Westen liegt der Jan-Mayen-Rücken, Teil des Mittelatlantischen Rückens.^[5]

Die Entstehung des Norwegischen Beckens ist eng mit der Öffnung des Nordatlantiks verbunden. Vor etwa 250 Millionen Jahren begannen sich die Eurasische Platte mit Norwegen und die Nordamerikanische Platte mit Grönland auseinanderzubewegen. Das vorhandene schmale Schelfmeer zwischen beiden Landmassen begann sich zu verbreitern und zu vertiefen. Der heutige Kontinentalhang markiert in etwa die einstige Grenze zwischen den beiden Kontinenten.^[6]

Der eigentliche kontinentale Aufbruch erfolgte im frühen Eozän (vor etwa 55–50 Millionen Jahren), wobei der Ægir-Rücken als aktive Spreizungszone fungierte. Im Oligozän (vor etwa 30–25 Millionen Jahren) verlagerte sich die Spreizungsaktivität zum Kolbeinseyrücken, und der Jan-Mayen-Mikrokontinent löste sich als eigenständiges Fragment ab.^[7] Die Küsten und Kontinentalhänge wurden während der Eiszeiten der vergangenen drei Millionen Jahre durch mächtige Gletscher geformt, die Material ins Meer trugen und den Kontinentalschelf erweiterten.

Die Hydrographie des Norwegischen Beckens ist außerordentlich komplex und wird durch das Zusammentreffen von vier großen Wassermassen geprägt, die teils atlantischen, teils arktischen Ursprungs sind.^[8][3] Ihre Vermischung und Transformation im Nordmeer erzeugt neue Strömungen, die von fundamentaler Bedeutung für das Klima der Arktis und das globale Klimasystem sind.

Die dominante Wassermasse ist das Nordatlantische Wasser (Atlantic Water), das als Ausläufer des Golfstroms über den Nordatlantikstrom mit Temperaturen von 7 bis 9 °C und hohem Salzgehalt (35,2–35,3 PSU) in das Nordmeer eintritt und die oberen 500 bis 700 Meter einnimmt.^[9] Auf seinem Weg nach Norden kühlt es durch Wärmeabgabe an die Atmosphäre auf 1 bis 3 °C ab – dieser Wärmetransport hält das Nordmeer ganzjährig eisfrei.

Entlang der norwegischen Küste fließt das deutlich salzärmere Norwegische Küstenwasser (34,4–35,0 PSU) nordwärts, das sich aus dem Ausstrom der Ostsee, der Nordsee sowie aus norwegischen Fjorden und Flüssen speist und daher deutlich salzärmer ist; es nimmt die obersten 50 bis 100 Meter ein.^[10] In intermediären Tiefen (300–800 m) liegt das kalte, salzarme Arktische Zwischenwasser (ca. 34,9 PSU), das über den Ostgrönlandstrom und den Jan-Mayen-Strom aus der Arktis einströmt und als Trennschicht zwischen Oberflächen- und Tiefenwasser fungiert (Blindheim, 1990). Die tiefsten Schichten unterhalb von 2000 Metern füllt das Norwegische Tiefenwasser (Norwegian Sea Deep Water, NSDW) mit Temperaturen um −1 °C und einer Salinität von 34,91 PSU – eine homogene Wassermasse, die durch Winterkonvektion und Vermischung mit arktischem Tiefenwasser entsteht.^[3]

Die Transformation dieser Wassermassen erzeugt das dichte Überstrom-Wasser (Overflow Water), das über die Schwellen des Grönland-Schottland-Rückens in den tiefen Nordatlantik abfließt.^[11] Durch die Dänemarkstraße (Schwellentiefe 600 m) strömt das kalte, dichte Dänemarkstraßen-Überstrom-Wasser (DSOW) nach Süden, durch den Färöer-Bank-Kanal (850 m) das Island-Schottland-Überstrom-Wasser (ISOW). Beim Sturz über die Schwellen vermischen sich diese Wässer turbulent mit ihrer Umgebung und bilden das Nordatlantische Tiefenwasser (NADW), das als unterer Ast der atlantischen Umwälzzirkulation (AMOC) langsam südwärts bis zur Antarktis fließt.^[12] Der Gesamtabfluss beträgt etwa 6 Sverdrup und speist sich zu etwa 18 % aus arktischem Tiefenwasser, zu 32 % aus modifiziertem Atlantikwasser, zu 20 % aus Zwischenwasser und zu 30 % aus eingemischtem Umgebungswasser.^[11]

Das Norwegische Becken spielt eine Schlüsselrolle im globalen Klimasystem. Die Bildung von Tiefenwasser in dieser Region ist ein wesentlicher Motor der atlantischen meridionalen Umwälzzirkulation (AMOC), die große Mengen an Wärme aus den Tropen in die hohen Breiten transportiert.^[13] Der Wärmeverlust des einströmenden Atlantikwassers an die Atmosphäre – schätzungsweise 200 bis 300 Watt pro Quadratmeter im Winter – trägt wesentlich zur Erwärmung Nordeuropas bei. Ohne diesen Wärmetransport wären die Winter in Skandinavien und Nordwesteuropa erheblich kälter.^[14]

Das Nordmeer fungiert zudem als bedeutende Senke für atmosphärisches Kohlendioxid. Das kalte, salzreiche Wasser kann große Mengen CO₂ aufnehmen, das bei der Tiefenwasserbildung in die Tiefe transportiert und dort für Jahrhunderte der Atmosphäre entzogen wird.^[15] Veränderungen in der Tiefenwasserbildung könnten daher weitreichende Auswirkungen auf den globalen Kohlenstoffkreislauf haben.

Die systematische ozeanographische Erforschung des Norwegischen Beckens begann an der Wende zum 20. Jahrhundert. Den Grundstein legte die monumentale Monographie The Norwegian Sea von Bjørn Helland-Hansen und Fridtjof Nansen aus dem Jahr 1909, die auf norwegischen Forschungsreisen zwischen 1900 und 1904 basierte.^[1] Dieses Werk beschrieb die physikalische Ozeanographie der Nordischen Meere so detailliert und präzise, dass spätere Untersuchungen über Jahrzehnte nur wenig Neues hinzuzufügen hatten.^[16]

Die Pionierarbeit von Helland-Hansen und Nansen führte auch zur internationalen Anerkennung des Begriffs Norwegische See (Norwegian Sea). Seither haben Ozeanographen vor allem zwei Aspekte weiterentwickelt, die den frühen Forschern noch weitgehend unzugänglich waren: die Quantifizierung des Austauschs von Wärme, Salz und Masse zwischen Atlantik und Arktischem Ozean durch die Nordischen Meere sowie die Rekonstruktion der längerfristigen (dekadischen bis säkularen) Variabilität des Systems.^[8]

Im 20. Jahrhundert intensivierte sich die Forschung, insbesondere im Kontext des wachsenden Verständnisses der thermohalinen Zirkulation. Die Entdeckung der Bedeutung des Überstrom-Wassers für die globale Ozeanzirkulation durch Arbeiten von Dietrich (1969)^[17] und später durch das internationale WOCE-Programm (World Ocean Circulation Experiment) in den 1990er Jahren vertiefte das Wissen über die Rolle des Nordmeers im Klimasystem erheblich.

Seit Beginn des 21. Jahrhunderts ermöglichen Argo-Profilmessbojen eine ganzjährige Beobachtung der Hydrographie in den Tiefseebecken. Diese autonomen Geräte haben das Verständnis des saisonalen Zyklus und der Wassermassentransformation im Norwegischen Becken erheblich erweitert.^[5]

Die gegenwärtige Forschung konzentriert sich auf die Auswirkungen des Klimawandels auf das Norwegische Becken. Beobachtungen deuten darauf hin, dass sich die obere Wasserschicht (0–600 m) sowohl im Norwegischen als auch im Lofotenbecken erwärmt hat, was direkte Auswirkungen auf das Speichervolumen des Überlaufwassers hat.^[18] Die Erwärmung in der oberen Schicht wird dabei stärker durch den atlantischen Einstrom als durch den Luft-Meer-Wärmefluss beeinflusst.

Von besonderer Bedeutung ist die Frage, wie sich diese Veränderungen auf die Tiefenwasserbildung und damit auf die AMOC auswirken. Modellstudien deuten darauf hin, dass eine fortgesetzte Erwärmung und Aussüßung der Oberflächengewässer die Konvektion abschwächen und zu einer Verlangsamung der Umwälzzirkulation führen könnte.^[18] Die kontinuierliche Überwachung der Overflow-Ströme durch Langzeitmessungen im Färöer-Bank-Kanal und in der Dänemarkstraße liefert wichtige Daten für das Verständnis dieser Prozesse.

Von besonderem Interesse ist auch die Veränderung der Arktischen Zwischenwassermasse (Arctic Intermediate Water, AIW), die zwischen 1995 und 2019 einen deutlichen Rückgang verzeichnete. Diese Veränderungen haben potenzielle Auswirkungen auf marine Ökosysteme, da sie den lateralen Nährstoffeintrag und die Verbreitung arktischer Zooplanktonarten beeinflussen können.^[10]

• Europäisches Nordmeer
• Atlantischer Ozean
• Arktischer Ozean
• Lofotenbecken

1. ↑ ^{a b} Bjørn Helland-Hansen, Fridtjof Nansen (1909): The Norwegian Sea. Its physical oceanography based upon the Norwegian researches 1900–1904. Report on Norwegian Fishery and Marine Investigations, Vol. II. Bergen, Norwegen, 1909.
2. ↑ Johan Blindheim, Svein Østerhus (2005): The Nordic Seas, Main Oceanographic Features. In: Helge Drange, Trond Dokken, Tore Furevik, Rüdiger Gerdes, Wolfgang Berger (Hrsg.): The Nordic Seas: An Integrated Perspective. American Geophysical Union (AGU) Monographie. Band 158, 2005. S. 11–37. DOI:10.1029/158GM03.
3. ↑ ^{a b c} Johan Blindheim, Francisco Rey (2004): Water-mass formation and distribution in the Nordic Seas during the 1990s. In: ICES Journal of Marine Science, Band 61 (2004), Ausgabe 5, S. 846–863. DOI:10.1016/j.icesjms.2004.05.003.
4. ↑ T. Rossby, Vladimir Ozhigin, Victor Ivshin, Sheldon Bacon (2009): An isopycnal view of the Nordic Seas hydrography with focus on properties of the Lofoten Basin. In: Deep-Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers, Band 56, Ausgabe 11, S. 1955–1971. DOI:10.1016/j.dsr.2009.07.005.
5. ↑ ^{a b} Katrin Latarius, Detlef Quadfasel (2016): Water mass transformation in the deep basins of the Nordic Seas: Analyses of heat and freshwater budgets. In: Deep-Sea Research Part I. Oceanographic Research Papers, Band 114, S. 23–42. DOI:10.1016/j.dsr.2016.04.012.
6. ↑ Laurent Gernigon, Dmitry Zastrozhnov, Sverre Planke, Ben Manton, Mohamed Mansour Abdelmalak, Odleiv Olesen, Dwarika Maharjan, Jan Inge Faleide, Reidun Myklebust (2020): A digital compilation of structural and magmatic elements of the mid-Norwegian continental margin (version 1.0). In: Norwegian Journal of Geology, Band 101, 202112. DOI:10.17850/njg101-3-2.
7. ↑ Anett Blischke, Bryndís Brandsdóttir, Martyn S. Stoker, Carmen Gaina, Ögmundur Erlendsson, Christian Tegner, Sæmundur A. Halldórsson, Helga M. Helgadóttir, Bjarni Gautason, Sverre Planke, Anthony A.P. Koppers, John R. Hopper (2022): Seismic Volcanostratigraphy: The Key to Resolving the Jan Mayen Microcontinent and Iceland Plateau Rift Evolution. In: Geochemistry, Geophysics, Geosystems, Band 23, Ausgabe 4, Artikel e2021GC009948. DOI:10.1029/2021GC009948.
8. ↑ ^{a b} Robert R. Dickson, Jens Meincke, Peter Rhines (2008): Arctic-Subarctic Ocean Fluxes: Defining the Role of the Northern Seas in Climate. A General Introduction. In: Robert R. Dickson, Jens Meincke, Peter Rhines (Hrsg.): Arctic–Subarctic Ocean Fluxes. Defining the Role of the Northern Seas in Climate. Springer, Dordrecht. ISBN 978-1-4020-6773-0. DOI:10.1007/978-1-4020-6774-7_1.
9. ↑ Kjell Arild Orvik, Peter Niiler (2002): Major pathways of Atlantic water in the northern North Atlantic and Nordic Seas toward Arctic. In: Geophysical Research Letters, Band 29, Ausgabe 19. DOI:10.1029/2002GL015002.
10. ↑ ^{a b} Øystein Skagseth, Cecilie Broms, Kjell Gundersen, Hjálmar Hátún, Inga Kristiansen, Karin Margretha H. Larsen, Kjell Arne Mork, Hildur Petursdottir, Henrik Søiland (2022): Arctic and Atlantic Waters in the Norwegian Basin, Between Year Variability and Potential Ecosystem Implications. In: Frontiers in Marine Science, Band 9, 831739. DOI:10.3389/fmars.2022.831739.
11. ↑ ^{a b} Bogi Hansen, William R. Turrell, Svein Østerhus (2003): Decreasing overflow from the Nordic seas into the Atlantic Ocean through the Faroe Bank Channel since 1950. In: Nature, Band 411, S. 927–930. DOI:10.1038/35082034.
12. ↑ Robert R. Dickson, Juan Brown (1994): The production of North Atlantic Deep Water: Sources, rates, and pathways. In: Journal of Geophysical Research: Oceans, Band 99 (1994), Ausgabe C6, S. 12319–12341. DOI:10.1029/94JC00530.
13. ↑ Monika Rhein, Dagmar Kieke, Sabine Hüttl-Kabus, Achim Roessler, Christian Mertens, Robert Meissner, Birgit Klein, Claus W. Böning, Igor Yashayaev (2011): Deep water formation, the subpolar gyre, and the meridional overturning circulation in the subpolar North Atlantic. In: Deep-Sea Research Part II, Band 58, Ausgaben 17–18, S. 1819–1832. DOI:10.1016/j.dsr2.2010.10.061.
14. ↑ Kjell Arne Mork, Johan Blindheim (2000): Variations in the Atlantic inflow to the Nordic Seas, 1955–1996. In: Deep-Sea Research Part I. Oceanographic Research Papers, Band 47, Ausgabe 6, S. 1035–1057. DOI:10.1016/S0967-0637(99)00091-6.
15. ↑ Are Olsen, Abdirahman M. Omar, Richard G.J. Bellerby, Truls Johannessen, Ulysses Ninnemann, Kelly R. Brown, K. Anders Olsson, Jon Olafsson, Gisle Nondal, Caroline Kivimäe, Solveig Kringstad, Craig Neill, Solveig Olafsdottir (2006): Magnitude and origin of the anthropogenic CO₂ increase and ¹³C Suess effect in the Nordic seas since 1981. In: Global Biogeochemical Cycles, Band 20, Ausgabe 3, GB3027. DOI:10.1029/2005GB002669.
16. ↑ Robert R. Dickson, Svein Østerhus (2007): One hundred years in the Norwegian Sea. In: Norsk Geografisk Tidsskrift - Norwegian Journal of Geography, Band 61, Ausgabe 2, S. 56–72. DOI:10.1080/00291950701409256.
17. ↑ Günter Dietrich (1969): Atlas of the Hydrography of the Northern North Atlantic Ocean based on the Polar Front Survey of the International Geophysical Year, Winter and Summer 1958. J. Cons. perm. Int. explor. Mer, Service Hydrographique. Copenhague 1969.
18. ↑ ^{a b} Wenqi Shi, Minjie Xu, Xianqing Lv (2024): Research on the change of the storage volume of the Nordic Seas Overflows over the last 40 years. In: Frontiers in Marine Science, Band 11, 1302978. DOI:10.3389/fmars.2024.1302978.