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Recently discovered, ocean submesoscales have attracted considerable attention due to their ability to change the upper ocean stratification, affect vertical transport, and induce a downscale cascade of energy toward dissipation. Here, we highlight the effect of submesoscale fronts and filaments on surface layer properties and dynamics during storm events, extending previous idealized simulations toward real-ocean applications. We use the Baltic Sea as a natural laboratory to study the rich submesoscale activity of this system with the help of realistic high-resolution numerical simulations. These simulations reveal a wealth of cold submesoscale filaments characterized by sharp lateral buoyancy gradients, strong surface convergence, and high vertical velocities. We show that highly heterogeneous Mixed Layer Depth (MLD) modulations are associated with these features, maintaining locally reduced MLDs even during storm events due to vigorous submesoscale restratification. The interaction of near-surface turbulence and submesoscale restratification results in strong and highly efficient mixing inside the submesoscale fronts.&nbsp, The 28th IUGG General Assembly (IUGG2023) (Berlin 2023)

Semi-enclosed marginal seas like the Baltic Sea are often characterized by permanently anoxic deep layers, and may therefore serve as important model systems to study the causes and consequences of the predicted global expansion of oxygen minimum zones. Here, we focus on the role and potential of physical transport processes in ventilating the deep anoxic bottom water of the central Baltic Sea. Based on long-term deployments of an autonomous profiling system in the central Baltic Sea, we show that small scale oxic mid-water intrusions, that are advectively transported, are ubiquitous features, providing an important oxygen source. The turbulent transport of oxygen was measured by a novel combination of fast optodes with shear microstructure data and show strongly increased transport rates during the autumn and winter months as well as a confinement to the basin boundaries, caused by boundary mixing. On the long-term average, mid-water intrusions were shown to inject about 15 Gmol of oxygen per year into the deep-water region below the permanent halocline, turbulent mixing contributes with about 23 Gmol. This is about one order of magnitude larger than the average amount of oxygen imported during the massive deep-water inflow events (Major Baltic Inflows) that occur on an approximately decadal time scale. These results emphasize that a precise understanding of the oxygen transport pathways is fundamental for a projection of the state of the Baltic Sea in a changing climate., The 28th IUGG General Assembly (IUGG2023) (Berlin 2023)

Meereswissenschaftliche Berichte No 107 2018 - Marine Science Reports No 107 2018, Die Arbeit beschreibt die hydrographisch-hydrochemischen Bedingungen in der westlichen und zentralen Ostsee für das Jahr 2017. Basierend auf den meteorologischen Verhältnissen werden die horizontalen und vertikalen Verteilungsmuster von Temperatur, Salzgehalt, Sauerstoff/ Schwefelwasserstoff und Nährstoffen mit saisonaler Auflösung dargestellt. Für den südlichen Ostseeraum ergab sich eine Kältesumme der Lufttemperatur an der Station Warnemünde von 31,7 Kd. Im Vergleich belegt der Winter 2016/17 den 15. Platz der wärmsten Winter seit Beginn der Aufzeichnungen im Jahr 1948 und wird als mild klassifiziert. Mit einer Wärmesumme von 159,5 Kd rangiert der Sommer im Mittelfeld der 70jährigen Datenreihe und reiht sich auf Platz 28 der wärmsten Sommer ein. Das Langzeitmittel liegt bei 153,4 Kd. Auf der Grundlage von satellitengestützten Meeresoberflächentemperaturen (SST) war 2017 das elft- wärmste Jahr seit 1990 und mit 0,24 K etwas über dem langfristigen SST-Mittel. März, April und Oktober - Dezember trugen durch ihre positiven Anomalien zum Durchschnitt bei. Juli und August waren durch negative Anomalien gekennzeichnet. Die Anomalien erreichten Höchstwerte von +2 K und -3 K. Die Situation in den Tiefenbecken der Ostsee war im Wesentlichen geprägt durch bodennah einsetzende Stagnation im östlichen Gotland Becken und Belüftung der mittleren Wassersäule oberhalb 150 m im Zuge kleinerer Einströme. Zu Jahresbeginn wurde das im nördlichen Zentralbecken gelegene Farö Tief erstmals innerhalb der aktuellen Einstromphase belüftet. Im Jahresverlauf 2017 wurden zwei weitere schwache Einströme mit Volumina zwischen 210 km³ und 188 km³ im Februar sowie Oktober registriert. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die Auswirkungen der seit 2014 beobachten Phase von verstärkten Wasseraustauschprozessen mit entsprechenden Konsequenzen für die biogeochemischen Kreisläufe abklingen., The article summarizes the hydrographic-hydrochemical conditions in the western and central Baltic Sea in 2017. Based on meteorological conditions, the horizontal and vertical distribution of temperature, salinity, oxygen/hydrogen sulphide and nutrients are described on a seasonal scale. For the southern Baltic Sea area, the “cold sum” of the air temperature of 31.7 Kd in Warnemünde amounted to a mild winter in 2014/15 and ranks as 15th warmest winter since the beginning of the record in 1948. The summer “heat sum” of 159.5 Kd ranks on 28th position of the warmest summers over the past 70 years and is slightly above the long-term average of 153.4 Kd. Based on satellite derived Sea Surface Temperature (SST) 2017 was the eleventh-warmest year since 1990 and with 0.24 K slightly above the long-term SST average. March, April and October - December contributed to the average by their positive anomalies. July and August were characterized by negative anomalies. The anomalies reached maximum values of +2 K and -3 K. The situation in the deep basins of the Baltic Sea was mainly coined by beginning stagnation at bottom-near water depths of the eastern Gotland Basin and ongoing ventilation of the upper part 5 of the deep-water above 150 m as a consequence of weak inflows. For the first time within this phase of intensified inflow activity, starting in 2014, the ventilation of the Farö Deep at the Northern Central Basin was registered at the beginning of the year. In the course of 2017 two weak inflows showing total volumes of 210 km³ (February) and 188 km³ (October) were registered. In conclusion, the impact of the observed phase of intensified water exchange processes with subsequent consequences for the biogeochemical cycles is weakening.

Meereswissenschaftliche Berichte No 104 2017 - Marine Science Reports No 104 2017, The article summarizes the hydrographic-hydrochemical conditions in the western and central Baltic Sea in 2015. Based on meteorological conditions, the horizontal and vertical distribution of temperature, salinity, oxygen/hydrogen sulphide and nutrients are described on a seasonal scale. For the southern Baltic Sea area, the “cold sum” of the air temperature of 63.5 Kd in Warnemünde amounted to a mild winter in 2014/15 and ranks as 27th warmest winter since the beginning of the record in 1948. The summer “heat sum” of 267 Kd is ranked in the “top ten” over the past 69 years and ranks on place 6 of the warmest summers. The situation in the deep basins of the Baltic Sea was mainly coined by ongoing inflow activity of moderate Major Baltic Inflows (November 2015, January-February 2016) following the Major Baltic Inflow of December 2014, which was the third largest ever observed. Since mid of January, the deep layer in the eastern Gotland Basin was ventilated again. The November 2015 MBI reached the bottom, whereas the following event only water depths between 100-200 m had ventilated. In 2016, furthermore three smaller inflow events with estimated volumes between 171 km³ and 184 km³ occurred in the timespan October to December. In conclusion, the observed phase of intensified water exchange processes with subsequent consequences for the biogeochemical cycles is going on since 2014., Die Arbeit beschreibt die hydrographisch-hydrochemischen Bedingungen in der westlichen und zentralen Ostsee für das Jahr 2016. Basierend auf den meteorologischen Verhältnissen werden die horizontalen und vertikalen Verteilungsmuster von Temperatur, Salzgehalt, Sauerstoff/Schwefelwasserstoff und Nährstoffen mit saisonaler Auflösung dargestellt. Für den südlichen Ostseeraum ergab sich eine Kältesumme der Lufttemperatur an der Station Warnemünde von 63,5 Kd. Im Vergleich belegt der Winter 2015/16 den 27. Platz der wärmsten Winter seit Beginn der Aufzeichnungen im Jahr 1948 und wird als mild klassifiziert. Mit einer Wärmesumme von 267 Kd rangiert der Sommer in den „Top Ten“ der 69jährigen Datenreihe und reiht sich auf Platz 6 der wärmsten Sommer ein. Die Situation in den Tiefenbecken der Ostsee war im Wesentlichen geprägt durch weitere Salzwassereinbrüche von mittlere Intensität (November 2015, Januar-Februar 2016), die dem großen Salzwassereinbruch vom Dezember 2014 folgten. Seit Mitte Januar wurde das östliche Gotland Becken erneut belüftet. Während der MBI November 2015 erneut den Boden erreichte, wurden vom nachfolgenden Ereignis nur Wassertiefen zwischen 100-200 m belüftet. Im Jahr 2016 wurden drei weitere kleinere Einströme mit Volumina zwischen 171 km³ und 184 km³ im Zeitraum Oktober bis Dezember registriert. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die seit 2014 beobachte Phase von verstärkten Wasseraustauschprozessen mit entsprechendenKonsequenzen für die biogeochemischen Kreisläufe weiterhin andauert.

METEOR-Berichte

The expedition MSM050 K��NO INTERFACE (Coastal benthic environments in North and Baltic Sea: Evaluation of processes and transports at the sediment-water interface) was a joint activity of the BMBF-funded projects NOAH and SECOS to increase the understanding of biogeochemical, biological and physical processes along the sediment-water interface in the North and Baltic Sea. The core program of the cruise was dedicated to the completion of seasonal data in these regions, with the main focus on the determination of biogeochemical functions, their control mechanism for the relevant benthic habitat types and turbulence measurements of near bottom water layers as well as accumulation of organic pollutants, heavy metals in the sediments. At five NOAH stations in the North Sea, sediment samples were taken by MUC and van Veen grab, along with CTD measurements and the use of the IOW benthic chamber lander and dredge. During the passage of Skagerrak and Kattegat, in addition to the classical oceanographic examination, benthic fauna samples were taken at 19 stations for comparison with historical data. During the passage, a ship-bound current meter recorded physical effects on the turbulence of finest sediment particles by mini-turbulences. In the Baltic Sea, five SECOS stations were investigated for geological, biological and biogeochemical analysis of sediments by using moorings. During the waiting time, microstructure measurements (MSS) of the surrounding water body were performed., MARIA S. MERIAN-Berichte

Meereswissenschaftliche Berichte No 101 2016 - Marine Science Reports No 101 2016, The article summarizes the hydrographic-hydrochemical conditions in the western and central Baltic Sea in 2015. Based on meteorological conditions, the horizontal and vertical distribution of temperature, salinity, oxygen/hydrogen sulphide and nutrients are described on a seasonal scale. For the southern Baltic Sea area, the “cold sum” of the air temperature of 19.8 Kd in Warnemünde amounted to a very warm winter in 2014/15 and ranks as 7th warmest winter since the beginning of the record in 1948. The summer “heat sum” of 182.3 Kd is in the upper midrange over the past 68 years and ranks on place 21 of the warmest summers. The situation in the deep basins of the Baltic Sea was mainly coined by the Major Baltic Inflow of December 2014 which was the third largest ever observed. In May 2015, the layer between 140 m and the bottom in the eastern Gotland Basin was completely ventilated. In 2015, inflow events with estimated volumes between 141 and 270 km³ occurred on five occasions. In conclusion, intensified water exchange processes were recorded in the last two years and some inflow pulses were able to reach the bottom water of the central Baltic Sea fostering the large Major Baltic Inflow of December 2014 with subsequent consequences for the biogeochemical cycles., Die Arbeit beschreibt die hydrographisch-hydrochemischen Bedingungen in der westlichen und zentralen Ostsee für das Jahr 2015. Basierend auf den meteorologischen Verhältnissen werden die horizontalen und vertikalen Verteilungsmuster von Temperatur, Salzgehalt, Sauerstoff/Schwefelwasserstoff und Nährstoffen mit saisonaler Auflösung dargestellt. Für den südlichen Ostseeraum ergab sich eine Kältesumme der Lufttemperatur an der Station Warnemünde von 19,8 Kd. Damit war der Winter 2014/15 sehr warm und belegt den 7. Platz der wärmsten Winter seit Beginn der Aufzeichnungen im Jahr 1948. Mit einer Wärmesumme von 182,3 Kd rangiert der Sommer im oberen Bereich der 68jährigen Datenreihe und reiht sich auf Platz 21 der wärmsten Sommer ein. Die Situation in den Tiefenbecken der Ostsee war im Wesentlichen geprägt durch den großen Salzwassereinbruch vom Dezember 2014, der der drittgrößte jemals beobachtete war. Im Mai 2015 war die gesamte Wasserschicht im östlichen Gotlandbecken zwischen 140 m und dem Boden belüftet. Im Jahr 2015 wurden fünf weitere Einströme mit Volumina zwischen 141 und 270 km³ registriert. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass in den letzten beiden Jahren verstärkt Wasseraustauschprozesse beobachtet wurden. Einige dieser Einströme erreichten die zentrale Ostsee und unterstützten die Effekte des großen Salzwassereinbruchs vom Dezember 2104 mit entsprechenden Konsequenzen für die biogeochemischen Kreisläufe.