Rapp. Comm. int. Mer Médit., 37,2004

115

DEEP WATER MASS VARIABILITY IN THE EASTERN MEDITERRANEAN 

A. Lascaratos * and S. Sofianos

Ocean Physics and Modelling Group, University of Athens, University Campus, 15784 Athens, Greece

Abstract

The study of the hydrological properties of water masses in the Eastern Mediterranean revealed abrupt changes in temperature and salinity

characteristics of the deep waters. Two events approximately twenty year apart “detach” from the general trends. They present different

characteristics that may be due to the different location where the two events were originated. During the mid 60s and early 70s big changes

occurred in the Levantine and spread to other basins of the Eastern Mediterranean (Levantine Transient), while during the late 80s and

early 90s the Aegean Sea played a key role in the climatic event (Eastern Mediterranean Transient).

Key-words: Eastern Mediterranean Sea, Climatic Changes, Water-mass Characteristics

Introduction

Because of its small dimensions and the complicated topography

which divides the basin in several sub-basins, the Mediterranean Sea

response to atmospheric forcing is very rapid and on much smaller

time scales than those of the global ocean. The recent Eastern

Mediterranean Transient (EMT) which occurred in the late 80’s and

early 90’s (1,2), is such an example of a rapid response of the eastern

basin’s thermohaline circulation and deep-water formation to changes

in atmospheric forcing. A careful study of the deep water

characteristics shows that this was not a unique case of abrupt changes

in the Eastern Mediterranean Sea deep water masses. In order to

identify climatic variability features and understand critical processes

responsible for the observed variability, oceanographic datasets were

analyzed and compared with meteorological data and process oriented

model experiments. 

Data

Temperature, salinity and density time series over the second half

of the last century for the Levantine, Ionian and Cretan Seas were

constructed using the MEDATLAS data base, which combines pre-

existing databases such as the MODB data set, with more recent data.

In this study we focus mainly on the deep water masses and the depth

of 2000 mis selected as a reference level for deep water monitoring

in the Levantine and Ionian basins while the depth of 1000 mfor the

Cretan Sea, which is not far from its mean depth and sill depths. The

choice of depths re?ects also the availability of data. Figure 1 presents

the time series for the three basins.

Discussion

In the deep layers in all regions we can observe positive trends for

all three parameters. But the most important feature is the saw-tooth

jagged form of the time series revealing two major events, one

centered in the mid-70s and the second one approximately 20 years

later. The most recent is the well known EMT. The second one is

detected in the 70s and concerns a considerable increase of salinity

and density. It seems to be only salinity induced (the pulses in salinity

are of the same order of magnitude in both cases, while the

temperature does not show any signal as it does in the EMT), hence

different from the EMT episode and is called Levantine Transient

(LT). 

The differences between the two events can be attributed to the

different origin of the transient deep water masses. During the EMT

dense waters of Cretan Sea origin are spreading to the adjacent basins

altering the temperature-salinity characteristics of the deep layers

(1,2). On the other hand, during the LT, the data indicate that the

source lies in the Levantine basin. The formation of very dense waters

in the Levantine basin may caused the uplifting of the deep water

horizon The new state favored the intrusion of deep waters in the

Cretan Sea, producing a decreasing trend in the temperature of the

deep waters. With a few years delay the signal is observed in the

Ionian basin. The signal resembles that of the Levantine but with

weaker amplitude. Although data is not enough to describe the whole

cycle of this event, the temperature-salinity anomalies fade rapidly

(approximately 10 years). 

Changes of the atmospheric forcing (3) and the water budget due to

the Nile River dam construction (4), during the late 50s and early 60s

the Eastern Mediterranean, are being investigated using

meteorological data and process oriented modelling experiments.

Such conditions may trigger changes in the thermohaline circulation

and water mass formation processes resulting in formation of deep

waters with unusual temperature-salinity characteristics. Model

experiments showed that the Nile damming combined with cooling

events can lead to formation of deep waters with higher salinity in the

Levantine basin, compared with the characteristics of the Eastern

Mediterranean Deep Water (5). Concluding, it is very interesting to

notice the different forms of response of Eastern Mediterranean sub-

basins to variability in the atmospheric forcing, underlining the

sensitivity of the basin to natural and anthropogenic changes.

Fig. 1. Potential temperature, salinity and sigma-theta in (a) the

Levantine basin (2000 m), (b) the Cretan Sea (1000 m), and (c) the

Ionian Sea (2000 m).

References

1-Roether, W., B. B. Manca, B. Klein, D. Bregant, D. Georgopoulos, V.

Beitzel, V. Kovacevic, and A. Luchetta, 1996. Rceent changes in Eastern

Mediterranean deep waters. Science, 271: 333-335.

2-Lascaratos, A., W. Roether, K. Nittis, and B. Klein, 1999. Recent

changes in deep water formation and spreading in the eastern

Mediterranean Sea. Prog. Oceanogr., 44: 5-36. 

3-Lascaratos, A., S. Sofianos, and G. Korres, 2002. Interannual

variability of atmospheric parameters over the Mediterranean basin from

1945 to 1994. CIESM Workshop Series, n

o

16: 21-23.

4-Skliris, N., and A. Lascaratos, 2003. Impacts of the Nile River

damming on the thermohaline circulation and water mass characteristics

of the Mediterranean Sea. J. Mar.Sys., under review.