Rapp. Comm. int. Mer Médit., 37,2004

111

THE EVOLUTION OF THE INTERMEDIATE WATER MASSES OF THE EASTERN MEDITERRANEAN

Birgit Klein

1*

, Beniamino Bruno Manca

2

and Wolfgang Roether

2

1

University of Bremen, Inst.of Environmental Physics, Bremen, Germany, 

* bklein@physik.uni-bremen.de and wroether@physik.uni-bremen.de

2

Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale - OGS, Borgo Grotta Gigante 42/c, 34010 Sgonico (Trieste), Italy

bmanca@ogs.trieste.it

Abstract

Hydrographic observations in 1999 and 2001 are used to highlight the evolution in the intermediate water masses. During the current stage

of the Eastern Mediterranean Transient the Aegean is an active source of a warm and highly saline intermediate water mass. The

distributions of the tracer CFC-12 show that the Cretan Intermediate Water (CIW) is strongly ventilated and is now spreading along the

main pathways of Levantine Intermediate Water towards the Strait of Sicily. 

Keywords: Intermediate waters, ventilation, tracer

Introduction

The Eastern Mediterranean Transient (EMT) is a major

disturbance of the thermohaline circulation of the Eastern

Mediterranean. It started in the early 1990s, when the Aegean took

over the leading role in deep water production from the Adriatic.

One of the most prominent features during the early stages of the

EMT had been the massive ventilation of the deep water masses.

This could be seen very clearly in the strongly increased

concentrations of the tracer CFC-12. As a side effect of the

massive out?ow of dense water from the Aegean ‚old‘ Eastern

Mediterranean Deep Water (EMDW) was pushed upward and

diluted the Levantine Intermediate Water (LIW) layer, causing

salinities to decrease. The evolution of the intermediate waters is

of great interest because the salt they are transporting is an

important prerequisite to achieve high densities during

convection. The initial decrease of salinity in the LIW had been

linked to the lack of convective activity in the Adriatic during the

1990s and it had been postulated that the resumed salt advection

into the Adriatic by the Cretan Intermediate Water (CIW) would

help the Adriatic to regain its leading role in deep water

production [1, 2].

Materials and Methods

The data presented in this study have been obtained during two

cruises of RV METEORin April/May 1999 and October/

November 2001 in the Eastern Mediterranean. The data comprise

hydrographic profiles, nutrient and oxygen profiles, as well as

profiles of transient tracers (CFCs, helium isotopes, and tritium).

Atmospheric concentrations of CFCs display a time-dependant

behaviour. CFCs are introduced into the ocean by air/sea gas

exchange and carry the time-varying signal into the ocean. They

are therefore excellent tools to identify ventilation and spreading

pathways of water masses. 

Results and Discussion

Figure 1 shows the change in concentration of CFC-12 between

1999 and 2001 along an east/west transect in the Eastern

Mediterranean. The evolution of CFC-12 between 1999 and 2001

shows only moderate increases in the deep water (H>1500m). One

area of increase is observed close to the Italian continental break

and the other is seen in the Levantine Basin, where spreading of

the dense water from the Aegean is still continuing. Whereas a

very strong signal of ventilation is observed in 200-400 m depth

range. This signal is persistent from the eastern Straits of the

Cretan Arc toward the Strait of Sicily but is absent in the

Levantine Basin. A closer examination of the T/S properties

shows that the CFC-12 increase is associated with the Cretan

Intermediate Water. CIW is warmer and saltier than LIW and

therefore is found on top of the LIW in the water column. In the

salinity profiles CIW and LIW overlap into large subsurface

salinity maximum, but the CFC-12 distributions clearly mark

CIW as the more ventilated water mass and allow the separation

of the two intermediate water masses. In 1999 CIW had not been

found in the Cretan Passage, but was exchanged through

Antikythera Strait into the Ionian and advected into the Adriatic.

The salt advected into the Adriatic by the CIW and previously the

LIW is a prerequisite for deep convection in the southern Adriatic.

The 2001 observations indicate that CIW is now following one of

the main spreading pathways of LIW, ?owing westward towards

the Strait of Sicily and is thus included into the exchange of water

masses between the Eastern and Western Mediterranean. In the

Levantine Basin the CFC-12 differences between 1999 and 2001

indicate decreasing concentrations. This results from the absence

of CIW and from the still ongoing upward movement of ‚old‘

EMDW into the LIW horizon.

Fig. 1. Difference in CFC-12 concentrations [pmol/kg] between 2001 and

1999 along a section between Sicily and Cyprus. Positive values corre-

spond to an increase in CFC-12 from 1999 to 2001, negative values

denote a decrease. 

References

1-Klein, B., W. Roether, G. Civitarese, M. Gacic, B. Manca, M. Ribera

d’Alcala, 2000. Is the Adriatic returning to dominate the production of

Eastern Mediterranean deep water?, Geophys. Res. Letters, Vol. 27 (20):

3377-3380.

2-Manca B.B., Budillon G., Scarazzato P., Ursella L., 2003. Evolution of

dynamics in the eastern Mediterranean affecting water masses structures

and properties in the Ionian and Adriatic Seas, J. Geophys. Res.,

108(C9),8102, doi:10.1029/2002JC001664.