4 
1 Einleitung 
müssen Ozeanographie und Ökologie stärker auf die Simulationsergebnisse 
numerischer Modelle zurückgreifen, um die zeitliche und räumliche Dynamik der 
verschiedenen Prozesse erfassen und interpretieren zu können. 
Ausgangspunkt und Motivation für diese Arbeit ist die Fragestellung nach der 
Untersuchung und Quantifizierung der regionalen und zeitlichen Variabilität der 
Sauerstoffkonzentration in der Nordsee, da solche systematischen Studien zur 
Sauerstoffdynamik in der Nordsee noch nicht existieren. Im Einzelnen geht es in dieser 
Arbeit darum, Charakteristika im Jahresgang des Sauerstoffs herauszuarbeiten und diese 
sowohl auf der Grundlage physikalischer und biologischer Zusammenhänge zwischen 
dem Sauerstoff und den anderen Zustandsgrößen des Ökosystems, als auch als Folge 
atmosphärischer und ozeanographischer Antriebsmechanismen zu erklären. 
Der Sauerstoffgehalt im Wasser wird zum einen durch physikalische Prozesse 
bestimmt. So hängt seine Löslichkeit sehr stark von der Temperatur und vom Salzgehalt 
des Wassers ab. 
Ein weiterer physikalisch gesteuerter Prozess besteht in dem Sauerstoffaustausch 
zwischen Meer und Atmosphäre. Von besonderer Bedeutung für das Leben der 
Organismen im Wasser ist die Fähigkeit des Wassers, atmosphärischen Sauerstoff 
aufzunehmen. Unter bestimmten Bedingungen kann der Sauerstoff aber auch wieder aus 
dem Wasser in die Atmosphäre entweichen. Wind und Wellen sind der Motor, der diese 
Vorgänge antreibt. 
Der jährliche Verlauf der Sauerstoffkonzentration im Tiefenprofil wird durch die enge 
Wechselwirkung physikalischer (Schichtung vs. Durchmischung) und biologischer 
(Produktion vs. Verbrauch) Prozesse gesteuert. In der oberflächennahen 
durchleuchteten (euphorischen 3 ) Zone wird durch die Photosynthese der 
Primärproduzenten 4 Sauerstoff freigesetzt. Beim Abbau abgestorbener Phytoplankter, 
aber auch anderer organischer Partikel (Detritus 5 ), wird hingegen Sauerstoff verbraucht. 
Diese Sauerstoffzehrung macht sich besonders in den tiefen, zumeist aphotischen 6 
Wasserschichten bemerkbar, da das Plankton nach seinem Absterben absinkt, und somit 
3 Euphotische Zone ist definiert als die obere, durchleuchtete Schicht des Wassers, in der effektive 
Photosynthese möglich. Ihre Untergrenze liegt in der Tiefe, in der noch etwa 1 % der 
Oberflächeneinstrahlung vorhanden ist. 
4 Primärproduzenten sind die im Wasser existierenden Lebewesen (Pflanzen, Blaualgen und autotrophe 
Bakterien), die mit Hilfe von Licht oder chemischer Energie aus anorganischen Substanzen Biomasse 
produzieren. 
5 Detritus ist der, frei im Wasser schwebender, allmählich absinkender, unbelebter Stoff aus abgestor 
benen, sich zersetzenden Tier- und Pflanzenresten. 
6 Aphotische Zone ist dunkle Tiefenschicht, in der keine Photosynthese möglich ist.