ALBERT

Description / Table of Contents: A regional 3-dimensional ecosystem model is presented designed to simulate the nutrient and oxygen dynamics in the Benguela upwelling system. Strong upwelling driven by the southern trade winds supply cold, nutrient rich water. This supports a high primary production and results in a large flux of sinking detritus. Hence, a thick organic-rich mud belt is characteristic for the Namibian continental shelf. Both biological and hydrodynamic processes contribute to the very specific geochemistry on the Namibian shelf. Notably high rates of sulfate reduction in the sediment generate high concentrations of dissolved hydrogen sulfide in the surface sediment layers and may be released intermittently to the water column. Large chemoautotrophic sulfur bacteria thrive on hydrogen sulfide and form conspicuous mats on the sediment. Denitrification and nitrification are important components of the nitrogen cycle and anaerobic ammonium oxidation is known to play a significant role as a nitrogen sink in the Benguela upwelling system. Organisms at higher trophic levels like zooplankton play an important role for mineralisation but also for the vertical and lateral transport of organic matter. The physical model component is MOM-4 (Geophysical Fluid Dynamics Laboratory, GFDL). The ecosystem model is a NPZDmodel (Nutrients-Phytoplankton-Zooplankton-Detritus) and is an extension of the ecosystem model ERGOM (Fennel & Neumann, 2004). Three phytoplankton and three zooplankton functional types are distinguished. All ecologically relevant processes mediated by prokaryotes in this ecosystem are implemented and the environmental conditions (e.g. oxygen concentration, temperature etc.) define the metabolic rates. The regional ecosystem model is tailored to the specific oxygen and sulfur dynamics on the shelf and simulates both processes in the water column and in the sediment. This model has been developed within the GENUS-project (Geochemistry and Ecology of the Namibian Upwelling System) funded by the German Federal Ministry of Education and Research (BMBF, reference number 03F0497A). It is an endorsed project of the Integrated Marine Biogeochemistry and Ecosystem Research (IMBER). | Es wurde ein regionales 3-dimensionales Ökosystemmodell entwickelt, dass die Nährstoff- und Sauerstoffdynamiken im Benguela Auftriebsgebiet simuliert. Angetrieben durch den Südost- Passat wird kaltes, nährstoffreiches Wasser in die Deckschicht aufgetrieben. Das wiederum ist die Grundlage einer hohen Primärproduktion und totes organisches Material sinkt in hohen Raten in die Bodenschicht ab. Ein biomassereicher Schlammgürtel kennzeichnet die Schelfregion vor Namibia. Sowohl biologische als auch hydrodynamische Prozesse bewirken die sehr spezifischen geochmischen Sedimenteigenschaften auf dem Namibischen Schelf. Insbesondere hohe Sulfatreduktionsraten in den Sedimenten produzieren hohe Schwefelwasserstoffkonzentrationen in den oberen Sedimentschichten und Schwefelwasserstoff kann auch sporadisch in die Wassersäule austreten. Große chemoautotrophe Schwefelbakterien leben von der Oxidation des Schwefelwasserstoffs und bilden auffällige Bakterienmatten auf der Sedimentoberfläche. Denitrifizierung und Nitrifizierung sind wichtige Komponenten des Stickstoffzyklus und Anaerobe Ammoniumoxidation ist eine signifikante Stickstoffsenke im Benguela Auftriebsgebiet. Organismen auf höheren trophischen Ebenen wie das Zooplankton spielen sowohl eine wichtige Rolle in der Mineralisierung als auch im vertikalen und lateralen Transport von organischem Material. Die physikalische Modellkomponente ist MOM-4 (Geophysical Fluid Dynamics Laboratory, GFDL). Das Ökosystemmodell ist ein NPZD-Modell (Nährstoffe-Phytoplankton-Zooplankton-Detritus) und ist eine Weiterentwicklung des Ökosystemmodells ERGOM (Fennel & Neumann, 2004). Je drei funktionelle Gruppen werden für das Phytoplankton und das Zooplankton unterschieden. Alle ökologisch relevanten mikrobiellen Prozesse im Ökosystem sind implementiert und die Umweltbedingungen (z.B. Sauerstoffkonzentration, Temperatur) bestimmen die Umsatzraten. Das regionale Ökosystemmodell ist auf die speziellen Sauerstoff- und Schwefeldynamiken auf dem Schelf zugeschnitten und simuliert sowohl die Prozesse in der Wassersäule als auch im Sediment. Das Modell wurde im Rahmen des Projektes GENUS (Geochemistry and Ecology of the Namibian Upwelling System) entwickelt und ist finanziert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF, Förderkennzeichen 03F0497A). Das Projekt ist Teil des internationalen Forschungsverbundes IMBER (Integrated Marine Biogeochemistry and Ecosystem Research).