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ENSO-Lexikon

ENSO-Lexikon

N

Nährstoff

Korrekter 'Makronährstoff', jede lebensnotwendige Substanz, die ein Organismus aus seiner Umgebung erhält, und die funktional in die Stoffwechselprozesse lebender Organismen eingebunden sind, mit Ausnahme von Sauerstoff, Kohlendioxid und Wasser. Im Ozean sind dies Phosphor (P), Stickstoff (N) und Silizium (Si).

Die Nahrungskette der Ozeane basiert auf den sogenannten Primärproduzenten, einzelligen Algen (vor allem Diatomeen und Coccolithophoriden). Die Verbreitung der Primärproduzenten und damit generell die Bioproduktivität einer ozeanischen Region wird vor allem gesteuert und begrenzt durch die Verfügbarkeit von Licht und Makronährstoffen. Die Produktivität eines Ökosystems ist durch die Verfügbarkeit des Nährstoffs begrenzt, der zuerst verbraucht wird.

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Global Rotation of SeaWiFS Biosphere Decadal Average with Land (4/23/2007)

The SeaWiFS instrument aboard the Seastar satellite has been collecting ocean data since 1997. By monitoring the color of reflected light via satellite, scientists can determine how successfully plant life is photosynthesizing. A measurement of photosynthesis is essentially a measurement of successful growth, and growth means successful use of ambient carbon. This animation shows an average of 10 years worth of SeaWiFS data. Dark blue represents warmer areas where there tends to be a lack of nutrients, and greens and reds represent cooler nutrient-rich areas which support life. The nutrient-rich areas include coastal regions where cold water rises from the sea floor bringing nutrients along and areas at the mouths of rivers where the rivers have brought nutrients into the ocean from the land. Note: This animation depicts the 10-year average from 1997 to 2007 of SeaWiFS ocean chlorophyll concentration and land Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) data on a rotating globe.

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Quelle: NASA
 

Phosphor kommt im Ozean als anorganisches und organisches Phosphat vor. Es dient als Baustein der organischen Gewebe und wird in Hartteile (Zähne, Schuppen und Knochen) von Organismen eingebaut. Es wird dem Meerwasser überwiegend durch die bakterielle Oxidation organischer Materie, also durch Recycling von Biomasse zugeführt.

Stickstoff kommt im Ozean als Nitrat, Nitrit und Ammoniak vor. Es dient als Baustein der organischen Gewebe und wird dem Ozean durch die bakterielle Oxidation organischer Materie, Flusseintrag, sowie den Eintrag durch die Luft (Aerosole) zugetragen. Einige Cyanobakterien sind darüber hinaus in der Lage, Stickstoff aus der Luft zu binden.

Silizium dient vor allem als Baustein für Skelette von Diatomeen und Radiolarien. Es erreicht den Ozean durch Flusseintrag, Eintrag durch die Luft (Staub), sowie Gletschereintrag (Gletschertrübe) v. a. aus der Antarktis, sowie durch die Lösung von silikatischen Schalen.

Die Verteilungsmuster von Nährstoffen im Ozean zeigen ähnliche Muster und sind mit der Verteilung von Sauerstoff in den Ozeanen korreliert. Die Aufnahme von Nährstoffen durch Phytoplankton findet fast ausschließlich in der lichtdurchfluteten euphotischen Zone statt (Photosynthese). Durch das Absinken von Exkrementen und toten Organismen wird ein Teil dieser Nährstoffe in tiefere Bereiche entfernt. Die Organismen sind sehr effektiv darin, Nährstoffe an sich zu binden und letztlich aus der photischen Zone zu entfernen, daher sind die obersten Bereiche der Ozeane in der Regel nährstoffarme (oligotrophe) blaue Wüsten. Nur in der Nähe der Küsten (Schelfe) und in Auftriebsgebieten, d.h. dort wo Nährstoffe aus der Tiefe zurück zur Meeresoberfläche geführt werden, ist eine hohe Bioproduktion möglich.

In der Wassersäule wird die Biomasse bakteriell zersetzt, die Nährstoffe werden zum Teil wieder frei gesetzt, jedoch dort, dort wo keine Photosynthese möglich ist. Es kommt daher zur Anreicherung von Nährstoffen in der Tiefe, in der die Zersetzung am effektivsten wirkt. Der Effekt akkumuliert über die Zeit, dadurch gilt prinzipiell, dass der Nährstoffgehalt einer Wassermasse umso höher ist, je länger sie nicht mehr im Kontakt mit der Atmosphäre war.

Die Zersetzung von Biomasse verbraucht Sauerstoff, daher nimmt die Nährstoffkonzentration i.A. mit der Tiefe zu, die Sauerstoffkonzentration ab (gegenläufige Korrelation). Die höchste Nährstoffkonzentration befindet sich in der sogenannten Sauerstoff-Minimum-Zone (OMZ) zwischen 1000 und 2000 m Wassertiefe.

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Meriodionalschnitt der Phosphat-, Nitrat- und Silikatkonzentration

der oberen 5.000 m im Pazifik entlang 170° W

Beachtenswert ist die starke Zunahme der Nährstoffkonzentration mit der Tiefe.

 

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Quelle: M.Tomczak (2002)
Nahrungskette

Engl. food chain; idealtypische Abfolge von Organismen, die bezüglich ihrer Ernährung direkt voneinander abhängig sind. Autotrophe Organismen (Autotrophie), v.a. grüne Pflanzen, sind in der Lage, sich durch Photosynthese selbst zu ernähren. Sie bauen als Produzenten (Primärproduzenten) organische Substanz auf, die von heterotrophen Organismen (Heterotrophie) verwertet wird (Konsumenten, Sekundärproduktion). In einem Ökosystem wird die Nahrungskette zwischen autotrophen und heterotrophen Komponenten über den Energiefluss verbunden (Energiekaskade). Im Minimum besteht eine Nahrungskette aus autotrophen Organismen und Zersetzern (Destruenten), welche die abgestorbene organische Substanz wieder in die Ausgangsbestandteile zurückverwandelt. Meist sind jedoch als weitere Glieder Pflanzenfresser (Herbivore), Fleischfresser (Karnivore) und Allesfresser (Omnivore) auf unterschiedlichen Trophiestufen (Trophie) eingeschaltet. Zwischen Produzenten und Konsumenten stellt sich i.d.R. ein ökologisches Gleichgewicht ein.

Da sich viele Organismen an verschiedenen Stellen in Nahrungsketten einordnen können (Parasiten sogar in allen Gliedern), werden zwischen den Hauptketten vernetzte Nebenketten aufgebaut. In natürlichen Biozönosen liegen die Nahrungsketten daher als komplexes Netzwerk von Stoff- und Energieflüssen vor, wofür auch die Bezeichnung Nahrungsnetz verwendet wird. Quantitativ darstellen lassen sich die Nahrungsmengenverhältnisse einer Nahrungskette in Form einer Nahrungspyramide. Daraus geht hervor, dass die Individuenmenge und die Biomasse i.d.R. von den primären über die sekundären Konsumenten zu den Raubtieren an der Spitze der Nahrungspyramide abnimmt. Als zunehmendes Umweltproblem stellt sich die Anreicherung von schlecht abbaubaren Substanzen (Gifte, Schwermetalle, natürliche oder künstliche Radionuklide) in Nahrungsketten dar. Die steigenden Konzentrationen von Glied zu Glied können bei dieser Bioakkumulation bei den Endgliedern zu Gesundheitsschäden führen.

Nahrungsnetz

Engl. food web, System aus zahlreichen miteinander verbundenen Nahrungsketten. Die Nahrungsnetze sind gewöhnlich sehr komplex, da ein Pflanzenfresser meist mehrere Pflanzenarten verzehrt und ein Räuber sich von verschiedenen Beutetieren ernährt. Durch die bestehenden Nahrungsbeziehungen sind viele Arten einer Biozönose verbunden. Die Stoffströme in den Nahrungsnetzen bzw. Nahrungsketten gehen mit einer Weitergabe von Energie einher.

Im Meer beispielsweise ordnet man die Lebewesen innerhalb eines Nahrungsnetzes in verschiedene Ernährungsstufen ein, sogenannte trophische Ebenen. Ganz unten stehen Myriaden von Mikroorganismen. Dazu zählen mikroskopisch kleine, einzellige Algen, wie Diatomeen, Dinoflagellaten und Cyanobakterien – das Phytoplankton, das frei im Wasser schwebt. Es betreibt Photosynthese, das heißt, es nutzt das Sonnenlicht und Nährstoffe, um Zucker zu synthetisieren und daraus weitere energiereiche Substanzen aufzubauen. Man nennt diesen biochemischen Aufbau von Biomasse auch Primärproduktion. Vom Phytoplankton ernähren sich kleine, frei schwimmende Krebse oder Fischlarven, das sogenannte Zooplankton. Das Zooplankton wiederum ist Nahrung unter anderem für kleine Fische. Wie viele Fische in einem bestimmten Meeresgebiet existieren können, hängt damit in erster Linie von der Aktivität und Menge der Primärproduzenten ab – je größer die Primärproduktion, desto größer können die Fischbestände sein. Das einfache Modell eines Nahrungsnetzes, in dem die kleineren Lebewesen von den jeweils größeren gefressen werden, reicht aber nicht aus, um die Zusammenhänge im Meer zu begreifen. Denn das, was die Großen tun, wirkt auf den ganzen Lebensraum zurück. Zudem gibt es noch viele andere Interaktionen.

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Einfache Darstellung eines marinen Nahrungsnetzes

 

Abhängigkeiten zwischen Lebewesen kann man als Nahrungsnetz
mit verschiedenen trophischen Ebenen darstellen.

 

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Quelle: maribus 2013
 

Weitere Informationen:

Nahrungspyramide

In der Ökologie nach einem Konzept des engl. Zoologen Charles Sutherland Elton eine schematische, graphische Darstellung der quantitativen Verhältnisse der Trophieebenen einer Biozönose (Lebensgemeinschaft) in einem Ökosystem. Die Nahrungspyramide ist eine Stufenpyramide, deren Stufen jeweils einer Trophieebene entsprechen.

Basis der Pyramide sind die Produzenten, die autotrophen Organismen. Die folgenden Stufen nehmen die Konsumenten (heterotrophe Organismen) ein: zunächst die Konsumenten erster Ordnung (Pflanzenfresser), gefolgt von den verschiedenen Trophieebenen der Fleischfresser. Je nach Länge der Nahrungskette besitzt die Pyramide eine je nach konkretem Ökosystem unterschiedliche Anzahl von Stufen. Die Konsumenten der obersten Stufe werden als Spitzenprädatoren bzw. (aus dem Englischen abgeleitet) als Top-Prädatoren, gelegentlich auch als Endverbraucher bezeichnet.

Durch die mit jedem Konsumtionsvorgang unvermeidlichen Verluste an Energie steht für jede trophische Ebene weniger Energie als für die darunter liegende zur Verfügung, meist wird als Faustformel ein übrig bleibender Anteil von 10% angenommen (d.h. ein Verlust von 90%), der in der Größenordnung durch zahlreiche Studien bestätigt worden ist. Durch diesen exponentiellen Energieverlust ist die Länge der möglichen Nahrungsketten begrenzt, weil irgendwann nicht mehr genügend Energie für ein weiteres trophisches Niveau übrig bleibt. Weiterhin sollte die Länge der Ketten von der Produktivität des betrachteten Ökosystems abhängig sein.

Qualitative Grundlage einer Nahrungspyramide ist eine Nahrungskette, also ein Ausschnitt aus dem Nahrungsnetz eines Ökosystems. Die Zuordnung einer bestimmten Art zu einer Trophieeebene ist dabei eine Abstraktion, die die realen Verhältnisse etwas vereinfacht.

Bei der Aufstellung der Nahrungspyramide werden Saprobionten (einschließlich der Aasfresser) und Destruenten nicht einbezogen. Wichtigster Grund dafür ist, dass sie, im Gegensatz zu den Pflanzenfressern, keinen direkten Einfluss auf ihre Nahrungsbasis ausüben. Auch Parasiten werden in der Regel unberücksichtigt gelassen. Die Nahrungspyramide bildet also nicht etwa das gesamte Ökosystem, sondern nur einen Ausschnitt daraus ab.

nahrungspyramide

Generalised trophic pyramid for the tropical Pacific Ocean

The base of the food web consists of bacteria, small phytoplankton and protists (nanozooplankton), 0.2–20 μm in size. These organisms are ingested by zooplankton, such as crustaceans, molluscs or tuna larvae, up to a size of 2000 μm. In turn, zooplankton are consumed by macrozooplankton, such as jellyfish, and micronekton, such as squid, shrimp and small fish. Micronekton and, to a lesser extent, macrozooplankton are the prey for tuna and other large pelagic fish at the top of the pyramid.

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Quelle: SPC 2011
 
Nazca-Kultur

Kultur des Nazca-Volkes an der Südküste des heutigen Peru, deren Blütezeit um 200 v. Chr. begann und um 800 n. Chr. endete.

Ihre Zentren besaß die Kultur in den Flussoasen der Küstenwüste am Pazifik. Sie entwickelte sich zwischen 200 v. Chr. und 800 n. Chr. an der Pazifikküste unter extremen klimatischen Bedingungen. In der trockenen Wüste fällt oft jahrzehntelang kein Regen. Im Winter dehnen sich die Nebelbänke des Ozeans bis ins Landesinnere aus und sorgen dort für so viel Feuchtigkeit, dass sich Pflanzen entwickeln können. El Niño bringt in den letzten Jahren heftige Regenfälle ins Land und sorgt für massive Zerstörungen.

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Luftbilder von Geoglyphen

Dieses Luftbild zeigt Beipiele der Nazca-Linien. Die Wasserrinnen rechts von der Mitte sind Belege für die erosive Tätigkeit von abfließendem Wasser aus den Anden.
Jüngste Untersuchungen lassen befürchten, dass einige der Linien und Figuren durch Erosion und Ablagerungen von Sturzfluten gefährdert sind, die sich von den Vorbergen der Anden hierher ergießen.

Quelle: ESA
 

Dieses Bild der Nazca-Ebene in Südperu wurde von dem Sensor Compact High Resolution Imaging Spectrometer (CHRIS) an Bord des ESA-Satelliten Proba am 26. September 2003 aufgenommen. Es zeigt Wüstenstrassen und als feine Spuren die größeren der alten Nazca-Linien, die von vorkolumbianischen Indianern in die aride Landschaft gekratzt wurden. Von Sturzfluten geschaffene Wasserrinnen sind ebenfalls sichtbar sowie eine landwirtschaftlich genutzte Flussoase.

Zur nahezu gleichen Szene, im Jahr 2000 aufgenommen mit dem Instrument ASTER auf dem Satelliten Terra hier klicken! Die sichtbaren und infraroten Spektralbänder wurden dabei kombiniert, um ein Echtfarbenbild zu simulieren.

Die Siedlungen der Nazca bestanden aus leichten Holz- und Schilfbauten. Massivere Bauten aus getrockneten Schilfziegeln (Adobe) wurden fast ausschließlich in der untergegangenen Stadt Cahuachi im Nazcatal gefunden.

Das Volk von Nazca war kein zentral verwaltetes Reich, sondern setzte sich aus mehreren kleinen Stämmen zusammen. Sie betrieben Ackerbau und bewässerten ihre Felder über ein künstliches unterirdisches Kanalsystem. Zur Versorgung pflanzten sie Bohnen, Kartoffeln, Kürbisse, Maniok, Avocados, Erdnüsse und Pfeffer an. Baumwolle, Schilfrohr und Binsen lieferten das Grundmaterial für das alltägliche Leben. Sie verwendeten bereits Netze für den Fischfang und jagten auch Robben. Die Nazca verstanden sich auf das Weben und stellten großartige Keramikarbeiten her, die sie mit leuchtenden Farben mit Szenen aus dem Alltag verzierten.

Auf der Hochebene zwischen dem Pazifik und den Anden schufen sie riesige Figuren, die Nazca-Linien, die sie in den Boden scharrten. Die Bilder selbst zeigen kilometerlange gerade Linien, oder riesige geometrische Flächen sowie Tierfiguren, von einer Grösse von 10 bis mehreren Hundert Metern, die Abbilder von Affen, Vögeln oder Walen o.ä. zeigen. Die Nazca-Linien gehören daher zu den global verbreiteten Geoglyphen. Entdeckt wurden die Nazca-Linien erst in den 1920er Jahren, als die ersten kommerziellen Fluglinien über die Nazca-Wüste flogen und Passagiere die Linien ausmachten. Entstanden sind die Bilder durch eine Entfernung des Wüstenlacks, der große Steinflächen der Wüste mit Eisen- und Manganoxiden überzieht. Nach einer Entfernung dieser Schicht sticht der helle Untergrund der Wüste durch und lässt die Figuren sichtbar werden. Die mysteriösen Zeichner lebten wahrscheinlich in der Stadt Cahuachi, welche von Archäologen in den letzten Jahren in der südlich der Wüste gelegene Pampa entdeckt haben. Sie wurde vor etwa 2000 Jahren erbaut und etwa 500 Jahre später aus bislang ungeklärten Gründen zerstört.

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Satellitenbild von Geoglyphen

Dieses Bild der Nazca-Ebene in Südperu wurde von dem Sensor Compact High Resolution Imaging Spectrometer (CHRIS) an Bord des ESA-Satelliten Proba am 26. September 2003 aufgenommen. Es zeigt Wüstenstrassen und als feine Spuren die größeren der alten Nazca-Linien, die von vorkolumbianischen Indianern in die aride Landschaft gekratzt wurden. Von Sturzfluten geschaffene Wasserrinnen sind ebenfalls sichtbar sowie eine landwirtschaftlich genutzte Flussoase.

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ESA-Satellit Proba

Der ESA-Satellit PROBA (Project for On Board Autonomy), beweist die Leistungsfähigkeit von Kleinsatelliten bei wissenschaftlichen Aufgaben und für Erdbeobachtungsmissionen.

Quelle: ESA

 

 

 

Zur nahezu gleichen Szene, im Jahr 2000 aufgenommen mit dem Instrument ASTER auf dem Satelliten Terra hier klicken! Die sichtbaren und infraroten Spektralbänder wurden dabei kombiniert, um ein Echtfarbenbild zu simulieren.

Gerade ihrer unbekannten Entstehung wegen wurden verschiedenste Theorien über diese Linien entwickelt. Wie konnten die Menschen der damaligen Zeit in der Lage sein, solche großformatigen Figuren zu zeichnen. Deutungen dieser Monumente beschäftigen viele Wissenschaftler. Die Erklärungen reichen von einem Sternenobservatorium über Ritualplätze, heilige Straßen bis zu Bewässerungssystemen, und manchmal ist sogar von Landeplätzen Außerirdischer die Rede. Noch ist vieles ungeklärt, jedoch wird eine Mischung aus agrikultureller, astronomischer und religiöser Bedeutung der Linien angenommen. So gibt es deutliche Zusammenhänge zwischen den Richtungen mancher Linien und Sonnwendpunkten, sowie zwischen den pfeilartigen Flächenzeichnungen und unterirdischen Wasservorkommen. Von den Tierfiguren wird angenommen, dass sie als rituelle Pfade bei Zeremonien dienten.

Die UNESCO erklärte 1994 die Bodenzeichnungen zum Weltkulturerbe.

Nebel

Eigentlich eine auf der Erdoberfläche aufliegende Wolke, mit Sichtweiten unter 1.000 m. Nebeltröpfchen sind mit Durchmessern von hunderstel Millimetern sehr klein. Es sind drei Grundarten der Entstehung zu unterscheiden, und zwar je nachdem, wie die Wasserdampfsättigung erreicht wird.
Abkühlungsnebel entstehen, wenn die Luft von der Erdoberfläche her abgekühlt wird. Erfolgt die Temperaturerniedrigung als Folge der Ausstrahlung an der Erdoberfläche, so spricht man von Strahlungsnebel. Bei Ausstrahlungswitterung sammelt sich die kälteste Luft in den tiefsten Geländeteilen, wodurch sich die Nebelverteilung eng an die Geländeformen anpasst. Von Advektionsnebel spricht man, wenn warmfeuchte Luft über eine kalte Unterlage geführt und dadurch bis zum Taupunkt abgekühlt wird. Zu dieser Gruppe gehören z.B. die berüchtigten Neufundlandnebel, die durch die Abkühlung subtropischer Warmluft über dem kalten Wasser des Labradorstroms entstehen.
Beim Verdunstungsnebel wird die Wasserdampfsättigung durch eine Erhöhung des augenblicklich vorhandenen Feuchtegehalts bei unveränderter Lufttemperatur erreicht. Dies kann geschehen, wenn im Herbst über warmen Seen die relativ hohe Verdunstung zur Bildung des sog. Dampfnebels führt.
Mischungsnebel bilden sich, indem Abkühlung der Luft und Erhöhung des Wasserdampfgehaltes gleichzeitig auftreten. Dies kann im Grenzbereich von wärmerer und kälterer Luft geschehen.

Nebelwüste

Saumartig ausgebildete, meist nur wenige Kilometer breite ökologische Sonderform der Küstenwüste an den wendekreisnahen Westküsten mancher Kontinente. Die Nebelwüste ist durch hohe Luftfeuchtigkeit (60-80%) geprägt sowie durch häufigen Nebel- und Taufall sowie Nieselregen. Zu den Nebel- oder auch Nebelwechselwüsten zählen die Namib in SW-Afrika, die Sechura- und die Atacamawüste im Westen Südamerikas, Baja California in Nordamerika, die westliche Sahara und Küstenbereiche im wüstenhaften SW-Madagaskar. In diesen Gebieten zieht nachts der Bodennebel einige Zehner von Kilometern landeinwärts und sorgt für eine oberflächliche Befeuchtung. Er bringt nur wenig nachhaltige, tieferreichende Feuchte, dennoch profitieren Pflanzen und Tiere von der Kondensation. Tagsüber löst sich der Nebel rasch auf, die (Hoch-)Nebelbank bleibt meist über dem Meer liegen.

An der Westküste Südamerikas ist als Beispiel die peruanische Sechura-Halbwüste zu nennen. Ihre klimatischen Verhältnisse werden durch den Humboldtstrom und durch ihre Nähe zur südostpazifischen Antizyklone bestimmt. Besonders im Winter kann der übliche (Hoch)Nebel landeinwärts ziehen und nachts auch zu leichtem Niesel, Garua genannt, führen. So kann auf Hügeln zwischen 200 und 700 m eine spezialisierte Krautflur, die Loma-Vegetation, gedeihen, welche für befristete Zeit den Weidegang von Rindern, Schafen und Ziegen erlaubt. Die Pflanzengesellschaften der Loma werden von einer saisonalen hygrophilen Kräuterflur dominiert, außerdem von den charakteristischen Tillandsien aus der Familie der Bromeliaceen. Stellenweise können sich auch Kakteenbestände etablieren. Die Vegetation bezieht ihr Wasser aus den auftreffenden saisonalen Küstennebeln, so dass sich die Lomas im Juli/August entwickeln und bis Ende September schon wieder verdorrt sind.

Die Gesamtheit der Küstennebelwüste im Westvorland der tropischen Anden erstreckt sich von ca. 4° S, dort wo bei Cabo Blanco die Küstenlinie von der NNO-SSW in die NNW-SSO-Richtung umschwenkt, bis zum anderen Richtungswechsel in die reine Süd-Richtung bei Arica in 18° S. Auf den dazwischenliegenden rd. 1.400 km beträgt die Breite des Gebirgsvorlandes zwischen der Küstenlinie und dem bei 800 bis 1.000 m anzusetzenden Anstieg zur weithin 5.000 m überschreitenden Westkordillere um die 30 bis 40 km. Ungefähr in der Mitte der Costa liegt Lima in der gleichen geographischen Breite wie San Salvador an der tropischen Atlantikküste Brasiliens. Die Messwerte beider Stationen zeigen im Vergleich den Unterschied der Temperaturbedingungen zwischen einer Warm- und Kaltwasserküste der äußeren Tropen: Höchste Monatsmittel von 26 °C dort, 22 °C hier, niedrigste 23 °C dort, 15 °C hier, gemessen jeweils im Februar bzw. August. Die Verzögerung gegenüber dem Strahlungsgang an beiden Küsten ist die Konsequenz des starken maritimen Einflusses, das gemäßigte thermische Niveau in der Costa Perus die der Kaltwasserkühlung durch den Humboldtstrom mit seinen Auftriebswässern.

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Küstennebel

Vom Pazifik südlich Antofagasta (Nordchile) aufsteigender Küstennebel

Copyright Jürke Grau, München

 

 

 

 

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Nebelnetze

A parched inland village in Peru has an innovative water resource thanks to a simple ‘fog harvesting’ system installed by two University of Sydney honours students.

The project is underway in the shanty-township of La Rinconada De Pamplona Alta, on the outskirts of the capital Lima.

Quelle: econews

 

Weitere Informationen:

Nekton

Nekton (von gr. nekton „das Schwimmende“, „die Schwimmkraft“), die Gesamtheit der Organismen, die sich im freien Wasserraum aktiv, unabhängig von der Wasserströmung, bewegen. Hierzu zählen Fische, Kopffüßer, einige Krebstiere, Reptilien und Säugetiere wie Wale oder Eisbären. Das Nekton stellt den einen Teil der Lebensgemeinschaft (Biozönose) im Pelagial, also dem ufer- und bodenfernen Bereich dar. Den anderen Teil dieser Gemeinschaft bildet die Lebewelt des Planktons, dessen Organismen meist deutlich kleiner und vor allem schwächer sind. Das Nekton stellt die überwiegende Zahl der Konsumenten oberster Ordnung des Nahrungsnetzes im jeweiligen Biotop. Manche Organismen, mehrheitlich im Meer, wechseln im Verlauf ihrer Entwicklung zwischen den Lebensräumen. Diese als Meroplankton bezeichneten Organismen, gehören nur mit ihren pelagischen Driftstadien (Eier, Larven) dem Plankton an, später nehmen sie eine benthische (beispielsweise Muscheln) oder nektische Lebensweise (bei vielen Fischarten) an.

Nettoprimärproduktion

Pflanzen nehmen Kohlendioxid auf und emittieren es aber auch. Die Nettoprimärproduktion ist die Nettomenge an CO2, die von der Vegetation in einer bestimmten Region aufgenommen wird. Sie ist ein wichtiges Element im Gleichgewicht des Kohlenstoffaustausches zwischen Erde und Atmosphäre.

Neutralphase

Bezeichnung für den Zustand des tropischen Pazifik und der darüber liegenden Atmosphäre während des Abschnitts des ENSO-Zyklus, in dem weder El Niño- noch La Niña-Bedingungen herrschen. Neutrale Bedingungen zwischen El Niño- und La Niña-Phasen können über mehrere Jahre hinweg andauern. Während Abschnitten mit ENSO-neutralen Bedingungen sind im Bereich des äquatorialen Pazifiks die Meerestemperaturen, die Niederschlagsmuster und die Windverhältnisse den Werten der langfristigen Mittel recht nahe.

Das Klima des äquatorialen Pazifiks agiert als gekoppeltes System, da der Zustand des Ozeans und der der Atmosphäre voneinander abhängen. Wenn sich die Bedingungen im Ozean ändern, reagiert die Atmosphäre darauf und umgekehrt. Die wichtigsten Indikatoren dieser Änderungen sind Luftdruck und Meerestemperatur.

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Die Neutralphase von ENSO

In the neutral state (neither El Niño nor La Niña) trade winds blow east to west across the surface of the tropical Pacific Ocean, bringing warm moist air and warmer surface waters towards the western Pacific and keeping the central Pacific Ocean relatively cool. The thermocline is deeper in the west than the east.

Warm sea surface temperatures in the western Pacific pump heat and moisture into the atmosphere above. In a process known as atmospheric convection, this warm air rises high into the atmosphere and, if the air is moist enough, causes towering cumulonimbus clouds and rain. This now-drier air then travels east before descending over the cooler eastern tropical Pacific. The pattern of air rising in the west and falling in the east with westward moving air at the surface is referred to as the Walker Circulation.

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Quelle: BOM
 

Der Luftdruck
Während Jahren mit Neutralphasen (und auch bezogen auf den langjährigen Durchschnitt) ist der Luftdruck im wärmeren westlichen Teil des tropischen Pazifik (bezogen auf Darwin, Australien) niedrig, und relativ dazu höher im kühleren zentralen und östlichen Teil des tropischen Pazifiks (bezogen auf Tahiti). Luft strömt natürlicherweise von Gebieten mit höherem, in Gebiete mit niedrigerem Luftdruck. Wegen dieses Druckunterschieds, wird die innertropische Luft von der Küste Südamerikas als Passatwind in den Westpazifik getrieben.

Die Meeresoberflächentemperaturen
Die Sonne erwärmt das Wasser an der Oberfläche des Ozeans, aber die Passatwinde treiben das Oberflächenwasser mittels Reibung von Ost nach West im Pazifik. Kaltes Wasser aus der Tiefe strömt nach oben und ersetzt das verdriftete Wasser in einem Prozess, der als Upwelling (Auftrieb) bezeichnet wird. Während neutraler Bedingungen wird im Ostpazifik Wasser entlang des Äquators und vor der südamerikanischen Küste aufgetrieben. Da diese Wassermassen aus der Tiefe stammen, sind sie kalt und nähstoffreich.
Wenn die von den Passaten verdrifteten Wassermassen im Westpazifik ankommen, verhindern Landmassen ihr weiteres Vorankommen, so dass sich dort der Wasserkörper aufwölbt, was den Meeresspiegel um Indonesien ca. einen halben Meter höher werden lässt gegenüber den Küstengewässern vor Ecuador. Der ca. 150 m mächtige Körper warmen Wassers im Westen drückt die Thermokline nach unten, während die Thermokline im Osten ansteigt und nur ca. 30 m mächtig ist. Wenn das Wasser im Westen akkumuliert und stagniert, setzt sich seine Erwärmung fort. Normalerweise sind die Meeresoberflächentemperaturen im Westpazifik ca. 8 °C höher als im Ostpazifik.

Das gekoppelte System
Da oberflächennahe Winde in Richtung der Gebiete mit warmem Oberflächenwasser wehen, verstärkt der Unterschied der Meeresoberflächentemperaturen (SST) zwischen dem kühleren Ostpazifik und dem wärmeren Westpazifik die Passatwinde während Neutralbedingungen. Dieser Ost-West-Gradient der SST verursacht starke Ostwinde, welche Wasser nach Westen zwingen und das Upwelling von kaltem Wasser im Osten verstärken. Das kalte, aufgetriebene Wasser erhöht seinerseits den Ost-West-Gradient der SST und verstärkt weiter die starken östlichen Passatwinde über dem Pazifik. Auf diese Weise schaffen der Ozean und die Atmosphäre ein gekoppeltes System, das diesen Prozess fortsetzt, bis er unterbrochen wird.

Niederschlagsvariabilität

Schwankungsbreite (Variabilität) des Niederschlags als Abweichung vom langjährigen Mittel. Die relative Niederschlagsvariabilität ist in den Trockengebieten der Erde (z.B. Sahel) generell höher, als in feuchten Bereichen (z.B. Westeuropa, tropische Regenwälder).

Zwischenjährliche Schwankungen der Meeresoberflächentemperatur (SST) der tropischen Ozeane sind aufgrund ihres engen Zusammenhanges mit der Niederschlagsvariabilität angrenzender Landregionen von besonderer Bedeutung. Solche Schwankungen der SST sind häufig bedingt durch das pazifische ENSO-Phänomen und ähnliche Erscheinungen im tropischen Atlantik (Atlantik-Niño, Benguela-Niño).

ENSO hat über seinen Einfluss auf die Niederschlagsvariabilität In vielen Gebieten der Erde Auswirkungen auf Ökosysteme, Hydrologie, Hydroenergiewirtschaft, Landwirtschaft und die Ausbeitung von Krankheiten.

Weitere Informationen:

NINO3.4 Index

Der NINO3.4 Index wird vom australischen Bureau of Meteorology (BOM) verwendet, um die ENSO-Verhältnisse zu klassifizieren. Der NINO3.4 Index ist definiert als die durchschnittlichen SST-Anomalien im Gebiet 5° N bis 5° S und 170° bis 120° W, bezeichnet als NINO3.4-Region. Monatliche Werte über +0,8 gelten als typisch für El-Niño-Bedingungen, solche von weniger als -0,8 als typisch für La-Niña-Bedingungen, Werte dazwischen bezeichnen eine Neutralphase.

Climate monitoring graphs

In order to monitor the Pacific Ocean for signs of El Niño or La Niña, climatologists often use several "NINO" indices. These indices simply refer to the difference from the long-term (1961–1990) mean of the sea surface temperature in several regions located along the equatorial Pacific. These regions are called NINO1 and NINO2 (which lie on the South American coast), NINO3, and NINO4 (which occupy the eastern and central equatorial Pacific) and NINO3.4 (which partially overlaps both the NINO3 and NINO4 areas).

For monitoring of El Niño-Southern Oscillation (ENSO) events, the value of the NINO indices are often used in conjunction with other data (e.g., sub surface ocean temperatures, cloudiness, winds, the Southern Oscillation Index).

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Quelle und aktuelle Version: BOM
 

Weitere Informationen:

NOAA

Engl. Akronym für National Oceanic and Atmospheric Administration; eine dem U.S. Department of Commerce nachgeordnete Behörde, die durch Vorhersage und Forschung im Bereich von Meteorologie und klimabezogenen Ereignissen dazu beitragen soll, die ökonomische und nationale Sicherheit der USA zu gewährleisten, und die mit der Betreuung der natürlichen Ressourcen an Küsten und in Meeresgewässern der USA unter Umweltgesichtspunkten beauftragt ist.

Nordäquatorialstrom

Warme Meeresströmung im Pazifik und im Atlantik, bedingt auch im Indischen Ozean. Im Pazifik entsteht der Nordäquatorialstrom aus der Ablenkung des Kalifornienstroms und fließt zwischen 10° und 20° nördlicher Breite in westliche Richtung, bis er vor der Ostküste der Philippinen in nördliche Richtung abgelenkt wird (Kuroshio-Strom).

Im Atlantik entsteht der Nordäquatorialstrom aus dem Kanarenstrom, fließt dann zwischen 10° und 30° nördlicher Breite in nordwestliche Richtung und ist einer der Quellströme des Golfstroms.

Der Nordäquatorialstrom ist der südliche Abschnitt des jeweiligen subtropischen Strömungskreises (Nordpazifikwirbel, North Pacific Gyre; Nordatlantikwirbel, North Atlantic Gyre). Trotz seines Namens ist der Nordäquatorialstrom nicht mit dem Äquator verbunden. In beiden Ozeanen ist er von der äquatorialen Zirkulation durch der äquatorialen Gegenstrom (auch „nordäquatorialer Gegenstrom“) getrennt, welcher ostwärts fließt. Die westwärtige Oberflächenströmung am Äquator in beiden Ozeanen gehört zum Südäquatorialstrom.

Im Indischen Ozean ist die Strömungsrichtung des Nordäquatorialstroms abhängig von der Jahreszeit. In den Wintermonaten während des Nordostmonsuns ist er eine schwache Meeresströmung in westliche Richtung entlang des Äquators. In den Sommermonaten während des Südwestmonsuns hingegen bildet sich der starke Somalistrom aus, der zunächst in nordöstliche Richtung entlang der afrikanischen Küste und dann östlich als Monsunstrom an Indien vorbeifließt.

Wie der Südäquatorialstrom ist der Nordäquatorialstrom relativ flach, weniger als 200 m tief, seine Geschwindigkeit ist mit unter 20 cm/s gering.

Nordatlantische Oszillation (NAO)

Bezeichnung für das starken interannuellen und dekadischen Schwankungen unterworfene Luftdrucksystem über dem nördlichen Atlantik. Das Drucksystem ist durch das Zusammenspiel von zwei unterschiedlichen Druckgebilden, dem Islandtief und dem Azorenhoch, geprägt, einer Art Luftdruckschaukel mit entgegengesetzten Tendenzen. Dies hat große Bedeutung für das Wetter über Europa, Nordamerika und Nordafrika, insbesondere für die Stärke der winterlichen Westwinde.

In den mittleren Breiten haben Änderungen in den jeweiligen Phasen der NAO Auswirkungen auf Sturmzugbahnen und den damit zusammenhängenden Transport von Wärme und Feuchte. Die NAO ist aber auch von Relevanz über die Klimaforschung hinaus, z.B. für die Fischereiwirtschaft, die Versicherungsbranche oder die Energiewirtschaft.

Der NAO-Index ändert sich zeitlich stark. Anhand der statistischen Daten lassen sich verschiedene Typen von zeitlichen Änderungen ableiten. So gibt es neben den kurzfristigen Schwankungen im Bereich von zwei bis fünf Jahren noch dem überlagerte periodische Schwankungen mit einem Rhythmus von 12-15 Jahren (dekadische Oszillation) und etwa 70 Jahren (Atlantische Multidekaden-Oszillation, AMO).

Nach ENSO ist das NAO-Muster einer der dominierendsten Modi globaler Klimavariabilität. Erstmals beschrieben wurde das Phänomen durch den dänischen Missionar Hans E. Saabye in seinem Tagebuch der Jahre 1770-1778: "In Greenland, all winters are severe, yet they are not alike. The Danes have noticed that when the winter in Denmark was severe, as we perceive it, the winter in Greenland in its manner was mild, and conversely."
Diese Temperaturschaukel ist Ausdruck der NAO.

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Nordatlantik-Oszillation Index für die Wintermonate Dezember
bis März (1864-2014)


Als Maß für die NAO wird, vergleichbar dem SOI, ein Index der Luftdruckunterschiede an repräsentativen Stationen benutzt. Es sind dies Stykkysholmur auf Island und Lissabon, Portugal. Ein anderer verwendet anstelle der Station von Lissabon die Station Ponta del Gada auf den Azoren. Allgemein gilt, dass der NAOI die Differenz der Druckanomalie auf den Azoren minus der auf Island ist.

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Quelle und vertiefende Erläuterungen: UCAR
 

Die Winter und Frühjahre der Jahre 1989, 1990 und 1995 mit hohem Index wurden verursacht durch die Verlagerung von Luftmassen aus der Arktis und dem Gebiet um Grönland in die Subtropen um die Azoren und die iberische Halbinsel. Dies hatte eine Verstärkung der Westwinde über dem Nordatlantik zur Folge. Stärkere Westwinde bringen mehr warmfeuchte Luftmassen nach Europa und bedingen mildere maritime Winter. Die Low-Index Winter und Frühjahre der Jahre 1917, 1936, 1963 und 1969 hatten schwächere Westwinde über dem Nordatlantik mit entsprechend kühleren Temperaturen gegenüber den Normalwerten. Die verstärkten oder geschwächten Westwinde haben auch markante Auswirkungen auf die ozeanischen Ökosysteme und letztlich auch auf die Fischbestände im Nordatlantik.
Häufig sind beide Druckgebiete gleichzeitig stark ausgeprägt. Umgekehrt ist schwacher Tiefdruck bei Island meist auch nur mit mäßigem Hochdruck westlich von Gibraltar verbunden. Im ersten Fall ist der Luftdruckgradient zwischen Azoren und Island besonders steil. In der Folge herrschen Westwinde über dem Nordatlantik vor (Zonalität); feuchte, milde Meeresluft strömt zusammen mit wandernden Zyklonenfamilien nach Europa und verdrängt arktische Luftmassen.

Positiver NAO-Index

Situation bei positivem NAO-Index


Bei einem positiven NAO-Index sind sowohl Azorenhoch als auch Islandtief gut ausgebildet. Dies führt in den meisten Fällen zu einer starken Westdrift, die milde und feuchte Luft nach Europa führt. In Extremfällen bringt diese sogar zahlreiche Stürme mit sich. So resultierten die Winterstürme und Orkane 1999 (Anatol, Lothar, Martin) aus solch einer Lage.

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Quelle: David B. Stephenson
 

Ist der NAO-Index dagegen niedrig oder negativ, so ist der zonale Grundstrom schwach, meridionale, blockierende Wetterlagen überwiegen. Die Winter in Europa werden kälter.

Negativer NAO-Index

Situation bei negativem NAO-Index


Bei einem negativen NAO-Index sind die Aktionszentren nur schwach ausgeprägt, womit auch die Westdrift "einschläft". So führen häufige Kaltlufteinbrüche aus Nordosten in Mitteleuropa immer wieder zu entsprechend kalten Wintern. Die abgeschwächte Westwinddrift verlagert sich südwärts und führt im Mittelmeerraum zu feuchterem Wetter.
Hat das Azorenhoch den Platz des Islandtiefs eingenommen, und umgekehrt, so ist der NAO-Index stark negativ. In der Fachwelt spricht man dann häufig von einer High-over-Low-Lage. Kalte, kontinentale Luft ausgehend vom asiatischen Hoch, welches umgangssprachlich auch Sibirienhoch genannt wird, kann in diesem Fall bis weit nach Mitteleuropa vordringen.

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Quelle: David B. Stephenson
 

Während sich der pazifische Southern Oscillation Index (SOI) auf Druckdifferenzen von Stationen in niederen Breiten mit unterschiedlichen Längen bezieht, wird die NAO an zwei Stationen mit ungefähr gleicher Länge, aber stark unterschiedlicher Breite gemessen. Der SOI ist ein Maß für die Stärke der Passate, die fast immer aus östlicher Richtung kommen, während sich der NAO-Index sich auf die Geschwindigkeit Westwinden der Mittelbreiten bezieht.

Da die NAO einen großen Einfluss auf das regionale Klima besitzt, ist deren Vorhersagbarkeit von großem Interesse. Diese ist aber nach aktuellem Forschungsstand deutlich eingeschränkt, beispielsweise im Vergleich zu ENSO. Dies liegt vor allem an der chaotischen Natur der außertropischen Atmosphäre, in der kleinste Änderungen in den Anfangsbedingungen zu völlig unterschiedlichen Endzuständen führen können.
Der Mechanismus der NAO ist deutlich weniger verstanden als der der Southern Oscillation.

Es scheint übrigens geklärt, dass zwischen NAO und El Niño nur schwache Beziehungen bestehen.

Nordeste

Portugiesische Bezeichnung für den brasilianischen Nordosten, der neun Bundesstaaten umfasst, welche sich über 3.500 km an der Atlantikküste entlangziehen. Ihnen sind viele klimatische und geographische Merkmale sowie sozioökonomische Probleme gemeinsam. Der südliche, nach O gewandte Küstenstrich verfügt über eine einhundert km breite, fruchtbare Zone mit ausreichend Regen, in der Zuckerrohr, Baumwolle und Kakao gedeihen. Landeinwärts folgen im Bereich ursprünglichen Trockenwaldes Ländereien für Viehhaltung und mit weniger wertvollem Ackerland, auf dem Maniok, Tabak und Bohnen angebaut werden. Weiter im Inneren und teils bis an die nördliche Küste des Nordeste reichend erstreckt sich die Dornstrauch-Sukkulentenvegetation der Caatinga. Die natürliche Vegetation wie auch die landwirtschaftliche Nutzung leidet hier unter extremen interannuellen Niederschlagsschwankungen. Der Einfluss wiederkehrender Niederschlagsarmut macht die wörtliche Bedeutung des Begriffes 'Caatinga' verständlich: 'weißer Wald', als Folge des Verlustes von jeglichem Grün.

Im Nordeste konzentriert sich die Regenzeit auf März–April, wenn die äquatoriale Tiefdruckrinne ihre südlichste Lage im Jahresgang erreicht.

Dürreperioden (sêcas) fallen oft mit El Niño-Ereignissen zusammen (vgl. Diercke Weltatlas S. 208, Karte 4). Gleichzeitig besteht im Nordeste eine verbreitete Großgrundherrschaft mit ungerechten Abhängigkeitsstrukturen gegenüber ca. 20 Mio abhängigen Bauern. Beide Faktoren bewirken seit langem eine starke Abwanderung der relativ dichten Bevölkerung.

Beachten Sie die umfangreichen Zusatzmaterialien zum WAVES-Projekt im Anhang.