Sedimente auf dem arktischen Meereis sind bereits in den Schilderungen der frühe Arktisexpeditionen dokumentiert.
Beobachtungen von Baumstämme und anderen Vegetationsresten haben Fridjof Nansen auf die Idee einer Drift-Expedition von den sibiri- schen Schelfen übe den Nordpol gebracht und zu ersten wissen- schaftlich fundieren Beobachtungen übe die Materialfracht geführ (GRAN 1904; NANSEN 1897, 1904). Die Transportkapazitä des ark- tischen Meereises wird auch anhand anderer Reiseberichte deutlich.
TARR (1897) beispielsweise berichtet, da er währen seiner Reise tausende von Tonnen Sediment' gesichtet hat. KINDLE (1909) beschreibt, da übe 80 % der Eisoberfläch in der Beringsee durch
'kleine Mengen feinen Materials grau bis schwarz verfärbt war.
USACHEV (1938) fand mineralische Körne 2-3 Pm groß oft in Flocken von 60-100 pm Gröà akkumuliert, und vereinzelt auch gröbere Material und Vegetationsreste auf dem Eis. POSER (1933) untersuchte den sedimentäre Bodensatz von Kryokonit-Löcher und interpretierte die fleckenhafte Verteilung der Sedimente auf der
Oberfläch mit 'stoßweis wirkenden Winden'. Sverdrup (1931. 1938) erklär die weit verbreiteten schmutzigen Eisschollen vor der sibirischen Küste die Schlamm, Ton, Muschelschalen und kiesiges Material enthalten, durch Anfrieren von Bodenmaterial an die Eisun- terseite im Winter und durch das oberflächlich Abschmelzen im Sommer. KINDLE (1924), NANSEN (1897) und POSER (1933) dagegen nahmen als Hauptquelle des Eissedimentes äolische Transport an.
DREWRY (1986) und VINJE (1985) schätzte den Anteil durch Sedi- mente verfärbte Eisschollen nördlic Svalbards auf 10 % und in der Barentssee auf 20-30 % 'bräunliche Eisschollen'. Diese Reise- und Expeditionsberichte dokumentieren fü einen Zeitraum von übe 100 Jahren, da die Sedimentfracht ein signifikantes Charakteristi- kum der arktischen Meereisdecke ist und nicht auf Umweltverschmutzung oder jüngste Klimaveränderunge beruht.
Sedimenteintvag
Grundlage fü das heutige Verständni der Sedimentaufnahme durch das Meereis sind die intensiven Studien übe die wichtigsten Meereiseigenschaften, wie die physikalischen Parameter, die Eis- drift, Abschmelz- und Gefrierzyklen (z.B. COLONY & THORNDIKE 1985, UNTERSTEINER 1990, WEEKS 1986), sowie die langjährige Studien der Sedimentdynamik an der Arktisküst Alaskas (z.B.
BARNES & REIMNITZ 1974, REIMNITZ & BARNES 1990). Aufgrund von Beobachtungen und experimentellen Untersuchungen werden heute im wesentlichen
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Möglichkeite fü den Sedimenteintrag in Meereis unterschieden (Abb. 11):A. proximaler und distaler äolische Transport (KINDLE 1924, WINDOM 1969)
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Nr.1 (Abb. 11);B. Materialeintrag durch Abbrechen von Küstenkliffs Hangrut- schungen etc. (PFIRMAN et al. 1989b)
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Nr.2 (Abb. 11);C. Überflutun durch Flußwasse und Ablagerung der Sedimentfracht auf dem Eis (HOLMES & CREAGER 1974, KULIKOV 1961, REIMNITZ &
BRUDER 1972,) - Nr.3 (Abb. 11);
D. direktes Anfrieren von Material an die Eisunterseite bei Boden- berührun (BARNES & REIMNITZ 1974, CLARK & HANSON 1983,
Aufgrund der Vielzahl von potentiellen Staubquellen auf den zirkumarktischen Kontinenten und der Feinkörnigkei der Eissedi- mente wird der äolisch Eintrag von terrigenem Material als einer der Hauptmechanismen fü die Sedimentakkumulation auf dem Meereis im zentralen Arktischen Ozean angesehen (DARBY et al. 1974, KINDLE 1924, MULLEN et al. 1972, WINDOM 1969). Neuere Forschungen zeigen, da besonders währen der Eisbildung auf den Schelfen und in Küstennä bedeutende Materialmengen in das Eis eingebracht werden könne (REIMNITZ & BARNES 1974
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Abb. 11). Beim Eintreten der Schneeschmelze werden groß Mengen der mitgeführte Flußfrach im späte Frühlin und Frühsomme auf das Meereis gespül (3-
Abb.11). LANDSAT-Aufnahmen belegen die weitflächig Verbreitung von Sedimenten auf dem Eis in den Miindungsgebieten der arktischen Flüss (NAUGLER et al. 1974, REIMNITZ & BRUDER 1972). Der Eintrag durch direktes Einfrieren von Küstenmateria am Strand oder bei der Bodenberührun von Preßeisrück hat eine besondere Bedeutung, weil hierbei auch grobes unsortiertes Material bis Kieskorngröß also ein Sediment mit ähnliche Textur wie sie von Eisbergen
transportiert wird, aufgenommen werden kann (BARNES et al. 1990, CLARK & HANSON 1983, REIMNITZ & KEMPEMA 1988).
Abb. 11: Schematische Darstell.ung der potentiellen Ein- tragsmechanismen von klastischen Sedimenten in Meereis. 1.
Aolischer Eintrag, 2. Abbrechen von Küstenkliffs 3. überspül der Eisdecke durch Flüsse 4a. direktes Anfrieren am Strand oder Untiefen, 4b. Anfrieren bei Bodenberührun von Preßeisrücke
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Filtration von suspendiertem Bodensediment durch Eiskristalle oder Einfrieren in 'anchor-ice' am Meeresboden.
Die Anreicherung der Sedimente im oberen Teil der saisonalen Eisdecke, in einer Eislage mit horizontalen C-Achsen, deutet auf einen Sedimenteintrag im frühe Stadium der Eisbildung hin (BARNES et al. 1982, SHARMA 1979). Es konnte nachgewiesen werden, da in Jahren besonders starker herbstlicher Stürm ein verstärkte SMaterialeintrag in das Eis erfolgte (BARNES et al. 1982, REIMNITZ
& KEMPEMA 1987). Neben der Intensivierung der Eisbildung bewirkt
die Turbulenz in der Wassersäul eine starke Aufwirbelung von Bodensedimenten bzw. einen hohen Gehalt an suspendiertem Material.
Dabei werden aus der Wassersäul durch Anheften an die auf- steigenden Eiskristalle suspendierte Partikel (2.B. Sedimentpar- tikel, benthische Organismen etc.) herausgefiltert (Abb. 11 - BARNES et al. 1982, CAMPBELL & COLLIN 1958, CLARK & HANSON 1983, OSTERKAMP & GOSINK 1984, REIMNITZ et al.
1990).
Bei der 'anchorice'-Bildung am Meeresboden könne auch gröber Partikel in die Eissäul eingebracht werden (Abb. 11 - KEMPEMA & REIMNITZ 1988).
Ob das partikulär Material als Kristallisationskeim fü Eiskris- talle wirkt oder nur durch das mechanische Einfangen in die Wassersäul gelangt, ist bislang wenig untersucht. ACKLEY (1982), ACKLEY et al. (1987), GARRISON et al. (1983) und SHEN & ACKERMAN
(1988, 1990) nehmen alternativ einen Prozeà der Partikel- anreicherung in 's1ush'-Eis, gegenübe dem suspendierten Material in der Wassersäule durch ein propagierendes Wellenfeld an.
Ein weiterer Prozeà des Sedimenteintrages in Meereis wurde im kanadischen Archipel beobachtet (GILBERT 1989, SASSEVILLE &
ANDERSON 1976). Gezeiten sorgen in Wattbereichen dafür da Sedi- ment vom Meeresboden auf Meereis gepumpt wird. Dieser 'Pump- Mechanismus' setzt eine an der Küst oder an Sandbänke fest- gefrorene Eisdecke voraus. Beim Auflaufen der Flut entsteht durch Wellenbewegung ein Sogeffekt unter dem Eis, der an Rissen und Offnungen das aufgewirbelte Sediment auf das Eis bringt (GILBERT 1989)
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Aufgrund der Textur könne zwei Meereissediment-Typen unterschieden werden. Zum einen handelt es sich um begrenzte, kleine Flecken ( < 10 m) von vorwiegend grobem Sediment mit breitem Korngrößenspektr von Fein- ( > 2 mm) bis Grobkieskorngröà ( > I 6 mm). Schalen von Mollusken, Pflanzen, Seetang und Holzfragmente in diesem Material (CAMPBELL & COLLIN 1958, DAYTON et al. 1969, KINDLE 1924, SVERDRUP 1931) weisen auf einen Eintrag durch 'anchor-ice' hin (KEMPEMA et al. 1988). Der zweite Eissedimenttyp ist durch toniges oder siltiges Material, fein verteilt im oder auf dem Eis, charakterisiert (BARNES & REIMNITZ 1974, CAMPBELL & COLLIN 1958, KINDLE 1909, OSTERKAMP & GOSINK 1984, TARR 1897). Dieses Sediment könnt auf eine Eintrag durch 'frazilt-Eis (REIMNITZ et al. 1990), durch Wellen-induzierten Eintrag in 'slush1-Eis (SHEN & ACKERMAN 1990), einen Eintrag direkt aus der Schwebfracht der Flüss (REIMNITZ & BRUDER 1972) oder auf Windtransport (MULLEN et al.
1972) zurückzuführ sein.
METHODIK