Rapp. Comm. int. Mer Médit., 36,2001
79
Introduction
The Mediterranean is a semi-enclosed sea characterized by an anti-
estuarine thermohaline circulation resulting from the excess of evapo-
ration over precipitation plus river runoff. North Atlantic surface water
that enters the Mediterranean moves eastward and spreads from Sicily
Straits through the southeastern Mediterranean (SEM) undergoing
r e s 
ive modifications due to air-sea interaction. The wa 
r
becomes warmer and saltier and reaches the EM as Modified Atlantic
Water (MAW) (1-3). During the summer, a shallow ephemeral water-
layer, defined as the Levantine Surface Water (LSW) is formed (4,5).
The surface water layer displays a high annual-interannual variability
related mainly to the position of atmospheric pressure cells (6). Recent
studies (2,6-8), have shown that the EM thermohaline circulation has
changed considerably since’87. Until `87 the Levantine Intermediate
Water (LIW) was formed in the Rhodes Gyre and the Deep Water
(DW) originated in the south Adriatic Sea. After that, and due to
changes in large scale freshwater balance, the Cretan/South Aegean
Sea became an additional source of DW.
Because of the sensitivity of the EM to large amplitude interannual
variability (6) we initiated this study that aims to determine the 
d
18
O
seasonal and annual variability of SEM water-masses as well as their
temperature and salinity characteristics. 
Sampling and Methodology
Water samples were taken during twelve consecutive bi-monthly
cruises (June`96 May`98) on board of the R/V Shikmona.The upper
700 m were sampled at a permanent station (32°28.23’N; 34°36.61’E),
~30 km off the Israeli coast. During each cruise, continuous vertical
profiles of T, S and O
2
concentration were measured by a Sea-Bird
SBE 9 + electronic CTD. Water sample were taken from 1.7-liter
Niskin bottles mounted on a General Oceanics Rosette and were
stored in darkness at ~4°C for the 
d
18
O analyses. The 
d
18
O measure-
ments were carried out using a VG SIRA-II mass spectrometer.The
values are reported in ‰VSMOW.The analytical precision is 0.01‰,
and the reproducibility is better than 0.1‰.
Results and Discussion
d
18
O variability in surface water
The results show that the 
d
18
O values of the LSW varied repeated-
ly between 1.3 and 1.7‰VSMOW, without a distinct seasonal pattern.
The stable isotope signal of the surface layer is very sensitive to local
and short-scale climatic events of days and weeks. During summer, the
d
18
O variability is in?uenced mainly by the evaporation rate. During
winter, the system is more complex and the variability is the result of
the combined effect of evaporation rate, rainfall 
d
18
O value and rain-
fall amount, as well as the winter overturn rate (thickness of the mixed
layer). During rain/snow storms, the 
d
18
O values of the LSW dropped
to ~1.4‰. In other winter events, higher 
d
18
O values of ~1.6‰ result-
ed from the overturn and mixing of the surface layer with the denser
underlying LIW.
The seasonal and interannual d18O variations with depth
Unlike the frequent variability of the surface-water 
d
18
O values, the
LIW and DW had nearly constant values of ~1.5 and ~1.3‰, respec-
tively, that generally correspond to the salinity and temperature pro-
files (Fig. 1). Between October and December `96, exceptionally high
d
18
OLIW values of up to ~1.8‰ occurred between ~200-400 m water
depth, probably re?ecting an extreme formation event of intermediate
water at the northern part of the Levantine basin. This 
d
18
O increase
indicates a change in the freshwater forcing or a redistribution of salin-
ity in the northern EM similar to the dry climatic event that occurred
between `87 and `95 (3,7,8).
Conclusions
The eastern Mediterranean water-masses (off the Israeli coast) have
a distinct oxygen isotopic signature controlled simultaneously by sev-
eral physical processes related to the atmospheric forcing. The 
d
18
O
variations of the surface water results from local and short-scale cli-
matic events of days and weeks. Changes in evaporation rates, rainfall
amount and its 
d
18
O value, and the winter overturn rate may play an
important role in shaping the 
d
18
O signal during the winter. Because
the LIW and DW masses originate in the northern EM, abrupt evapo-
ration/precipitation changes in the surface waters at the source area
could be detected by the 
d
18
O values of these water masses.
References
1. Manzella G.M.R., Gasparini G.R. and Astraldi M., 1988. Water
exchange between the eastern and western Mediterranean through the
Strait of Sicily.Deep Sea Res., 35: 1021-1035.
2. Malanotte-Rizzoli P., Robinson A.R., Roether W., Manca B.,
Bergamasco A., Brenner, S. Civitarese G., Georgopoulos D., Haley P.J.,
Kioroglou S., Kontoyannis H., Kress N., Latif M.A., Leslie W.G., Ozsoy
E., Ribera d’Alcala M., Salihoglu I., Sansone E. and Theocharis A.,
1996. Experiment in Eastern Mediterranean probes origin of deep water.
AGU - Earth in Space, 9: 8-10 (Source: EOS 77, 305).
3. Malanotte-Rizzoli P., Manca B.B., d’Alcala M.R., Theocharis A.,
Brenner S., Budillon G. and Ozsoy E., 1999. The Eastern Mediterranean
in the 80s and in the 90s: the big transition in the intermediate and deep
circulations.Dyn. Atmos. Oceans, 29: 365-395.
4. Malanotte-Rizzoli P. and Hecht A., 1988. The general circulation of
the Eastern Mediterranean Sea: a review of its phenomenology and mod-
eling.Oceanol. Acta, 11: 323-335.
5. Hecht A., 1992. Abrupt changes in the characteristics of Atlantic and
Levantine intermediate waters in the Southeastern Levantine basin.
Oceanol. Acta, 15: 25-42.
6. Pinardi N. and Masetti E., 2000. Variability of the large scale general
circulation of the Mediterranean Sea from observations and modelling: a
review.Palaeogeogr., Palaeoclimatol., Palaeoecol., 158: 153-173.
7. Klein B., Roether W., Manca B.B., Bregant D., Beitzel V., Kovacevic
V. and Luchetta, A., 1999. The large deep water transient in the Eastern
Mediterranean.Deep-Sea Res., 46: 371-414.
8. Roether W., Manca B.B., Klein B., Bregant D., Georgopoulos D.,
BeitzelV., KovacevicV. and Luchetta, A., 1996. Recent changes in
Eastern Mediterranean deep waters. Science,271: 333-335.
THE D18O VARIABILITY OF SOUTHEAST MEDITERRANEAN WATER MASSES (OFF THE ISRAELI COA 
)
Bettina Schilman
1
*, AhuvaAlmogi-Labin
1
, Barak Herut
2
1
Geological Survey of Israel, Jerusalem , Israel. bettina.shilman@mail.gsi
2
Israel Oceanographic & Limnological Research, National Institute of Oceanography, Haifa, Israel
Abstract
The annual and seasonal variability of salinity, temperature and oxygen isotopic composition (
d
18
O) of the southeastern Mediterranean
water-masses (off the coast of Israel) was studied during two consecutive years (June’96 – May’98). The 
d
18
O values of the Levantine
SurfaceWater varied between 1.3 and 1.7‰VSMOW, without a distinct seasonal pattern. The variability in 
d
18
O values during summer
is due to changes in evaporation rates. While during winter, the combined effect of winter overturn and evaporation rates, as well as rain-
fall and its 
d
18
O signal, modify the surface-water 
d
18
O values. The intermediate and deeper waters have nearly constant values of ~1.5‰
and ~1.3‰ respectively throughout the year.
Key-words: oxygen isotope composition, water masses, southeastern Mediterranean
Fig. 1. d18O, temperature and salinity variations during the stu-