Seamounts

Yellow-finned tuna over the Ampere seamount. Photo: Pauhla McGrane

By Birgit Heim |

Seamounts are isolated submarine topographic elevations in the open ocean. They often originate from submarine volcanism, created over so-called hotspots in the upper mantle of the earth or along the mid-ocean spreading ridges. However, little is known about these seamounts and how they affect the physical, chemical, and biological environment. For example, it is likely that they have an effect on ocean currents, or modulate the upwelling of nutrient-rich waters. A particular characteristic is the development of a so-called Seamount Summit Water Layer, at the top, thereby creating rather untypical conditions in an otherwise open ocean setting.

Bathymetric map of the Ampere Seamount. Graphic: Ralf Krocker
Bathymetric map of the Ampere Seamount. Graphic: Ralf Krocker

On our south-bound journey, we passed by the Ampere Seamount which is located 600 km to the West of Gibraltar. It rises from a water depth of 4.7 km to 60 m below the surface (Oceanic Seamounts: An integrated Study OASIS). The Ampere Seamount has been the subject of previous cruises with RV Polarstern using echo-sounding techniques which resulted in a detailed topographic map. Ralf, the responsible person for the data management onboard RV Polarstern, explains the bathymetric data: “While the Eastern and Southern sides of the Ampere Seamount consist of steep flanks, it has rather low slopes toward the North and West”.

Catalina from the AWI Geophysics group explains: “Data from the Multibeam Echosounder reveals the submarine bottom topography. With the sediment Echosounder, we can even look into the uppermost sediment layers. While sailing over the Ampere Seamount, we could see that it is made of a hard material. In shallow water – like over the summit of the sea mount – the sediment Echosounder can also show the different water layers.” Sebastian, from FIELAX company, indicates the clearly separated seamount Summit Water Layer to us on his computer screen. Pauhla (SMART Ireland) from the oceanography team gets excited because it is so different.

CTD rosette sampler. Photo: Pauhla McGrane
CTD rosette sampler. Photo: Pauhla McGrane

Both the oceanography and biology groups carryout a first CTD depth profile for water samples at five km depth in the deep ocean. The next station ‘up the hill’ is on the slope of the Ampere Seamount in only 1.7 km water depth. At this location on the north-western slope of the Ampere Seamountwe sampled the same depth profile both during the day and during the night in order to investigate the daily, vertical migration of zooplankton and phytoplankton. The most shallow station measures a water depth of only 100 m (please remember we are in the middle of the open ocean). The next depth profile is again ‘down the hill’ at the steep south-eastern slope of the Ampere Seamount with a depth of 1.7 km.

The resulting pile of water samples is being processed in the labs by our students that work with great enthusiasm during day and nightshifts – with on-time meals becoming a rare luxury. Eventually one of the microscopes for phytoplankton analyses simply gave up- the power source exploding with a bang. Next day however it was back to normal functioning thanks to the expert skills of the Polarstern electrician, for which we were very grateful. The sea round the Ampere seamount seemed, in comparison to the desert around us, to be teeming with life, and birds and fish were all around us. We will get back to you with the findings of our data in the next blogs!

 

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Seamounts

Gelbflossen-Thunfisch Schwarm über dem Ampere Seamount Plateau. Foto: Pauhla McGrane

Von Birgit Heim |

Seamounts sind isoliert stehende Unterwasserberge mitten im Meer. Sie waren ursprünglich Vulkane über sogenannten ‚Hot Spots‘, heißen Konvektionszellen im oberen Erdmantel oder entlang der ozeanischen Spreizungs-Rücken. Wir wissen noch viel zu wenig über diese Unterwasserberge und wie sie die Unterwasserumwelt physikalisch-chemisch-biologisch beeinflussen. Man nimmt an, dass sie die Unterwasserströmungen verändern, Tiefenaufstieg von nährstoffreichem Wasser ermöglichen und durch Zirkulation auf dem Gipfel eine eigene Gipfel-Wasserschicht (Seamount Summit Water Layer) schaffen. Damit wirken mitten im Ozean auf einmal ganz ozean-untypische Randbedingungen auf das Leben im Meer ein.

Ampere Seamount Physiographie Karte. Graphik: Ralf Krocker
Ampere Seamount Physiographie Karte. Graphik: Ralf Krocker

Auf unserem Weg nach Süden liegt der Ampere Seamount, 600 km westlich von Gibraltar, der aus einer Wassertiefe von 4,7 km auf nur 60 m unter dem Meeresspiegel ansteigt (Oceanic Seamounts: An Integrated Study OASIS). Bereits auf früheren Polarsternfahrten wurde der Ampere Seamount mit Multibeam Echosounder kartiert und eine Karte erstellt. Ralf, zuständig für das Datenmanagementsystem an Bord der Polarstern, zeigt uns die Bathymetrie (Tiefendaten, die die Unterwasser-Physiographie zeigen). Die östlichen und südlichen Flanken des Ampere Seamount sind steil, im Westen und Norden fallen sie stufenweise flacher ab.

Catalina aus der AWI Geophysik erklärt: „Während der Multibeam Echosounder uns die Meeresbodentopographie zeigt, kann man mit dem Sediment Echosounder in die obersten Sedimentschichten am Meeresboden hineinschauen. Wir können mit diesem Gerät sehen, dass der Seamount aus hartem Material bestehen muss. Im flachen Wasser – wie über dem Gipfel des Seamounts – kann man sich mit dem Sediment Echosounder auch Schichten in der Wassersäule anschauen“. Sebastian von der Firma FIELAX aus dem Bathymetrie-Team zeigt uns die Wassersäule auf seinem Bildschirm, als wir über das Gipfel-Plateau des Ampere Seamount fahren. Man kann tatsächlich die scharfe Schichtung durch die Gipfel-Wasserschicht erkennen. Pauhla aus dem Ozeanographie Team ist begeistert.

CTD und Rosette am Ampere Seamount. Foto: Pauhla McGrane
CTD und Rosette am Ampere Seamount. Foto: Pauhla McGrane

Ozeanographie und Biologie haben zuerst von Nordwesten (NW) kommend ein CTD Tiefenprofil für Wasserproben bis zu 5 km Tiefe im Tiefseebereich gefahren. Die nächste Station ‚den Hang hinauf‘ ist nur noch 1,7 km tief. Hier wird an derselben Stelle am NW-Hang des Ampere Seamount ein Tiefenprofil während des Tages und eines mitten in der Nacht gefahren, um die tägliche, vertikale Wanderung von Zooplankton und Phytoplankton zu erfassen. Unsere flachste Station im Bereich des Gipfelplateaus findet in nur 100 m Wassertiefe statt – und das mitten im offenen Ozean! Dann geht es wieder ‚den Hang hinunter‘ abwärts an der steilen südöstlichen Flanke des Ampere Seamount mit einem Tiefenprofil von 1,7 km.

Diese große Menge an Proben wird von unseren Studenten in den Labore mit großem Enthusiasmus bearbeitet. Tag und Nacht wird beprobt, filtriert, gemessen und analysiert. Dabei wechseln sich Teams in Schichten ab – rechtzeitige Malzeiten werden zum Luxus. Diese Belastung war dann doch zu viel für eines der Mikroskope für die Phytoplankton-Analyse, dessen Stromversorgung nach Tag- und Nachtbetrieb mit einem Puff den Geist aufgab. Am nächsten Tag war jedoch alles wieder repariert dank der fachkundigen Hilfe des Bord-Elektrikers, für die wir sehr dankbar waren.

Die See am Ampere Seamount wirkte viel belebter als die ansonsten uns umgebende Ozean-Wüste und wir sahen viele Fische und Vögel. Was werden uns die Daten zeigen? Wir werden im nächsten Blog darüber berichten.

 

Readers comments (1)

  1. Wolfgang Haverkamp

    Hallo,
    da der Ampere Seamount an der höchsten Stelle nur etwa 65 m unter der Meeresoberfläche ist, ist dort auch Plankton oder andere Meerespflanzen zu erwarten?

    Mit freundlichen Grüßen

    Wolfgang Haverkamp

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