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Grundlagenbezogene Hochseeforschung auf der Meteor: Salzgehalt im Oberflächenfilm als Indikator des Süßwasseraustauschs des Meeres

6 von den 41 Tagen unserer Messkampagne „FRESH ATLANTIC“ haben wir nun bald hinter uns. Von Nizza aus sind wir gestartet, unser Zielhafen liegt in Ponta Delgada (Azoren Archipel). Das Vorhaben unserer Reise ist es Daten zu erheben, um den Süßwasseraustausch zwischen Ozean und Atmosphäre besser zu verstehen. Der Süßwasseraustausch wird an sich definiert als: Verdunstung minus Niederschläge.

Besonderes Interesse haben wir am sogenannten „Sea-Surface Microlayer“. Das sind weit verbreitete marine Oberflächenfilme, weniger als 1 mm dick, wodurch alle Austausch-Prozesse zwischen Ozean und Atmosphäre verlaufen müssen und zwangsweise auch beeinflusst werden. Unter bestimmten Bedingungen bilden die Oberflächenfilme auch biofilm-ähnliche Eigenschaften aus. Auf den Ozeanen (die, zur Erinnerung zwei Drittel der Erdoberfläche bedecken) finden die größte Menge des Süßwasseraustauschs statt. Eine diesbezügliche Wissenslücke stellt jedoch die Beobachtung der Süßwasserflüsse dar. Unser erster Ansatz zur Problemlösung dessen, ist herauszufinden  ob der Salzgehalt dieses Oberflächenfilms als Indikator („Tracer“) der Süßwasserflüsse dienen kann.

Unterwegs sind wir dafür, um auf dem Weg drei Fokus-Regionen zu beproben. Diese sind, im westlichen Mittelmeer, im östlichen subtropischen Atlantik und schließlich im tropischen Atlantik. Diese Orte sind aus dem Grund ausgesucht worden, weil sie als Vergleich untereinander dienen können, da in Ihnen unterschiedliche Muster von Verdunstungsprozessen stattfinden.

Die Daten, die wir für diese Unternehmung sammeln, erheben wir mittels des Einsatzes von: autonomen Oberflächenfahrzeugen (in Form von 2 Forschungs-Katamaranen), sowie Drifter, Drohnen und mit Radiosonden ausgestattete Wetterballons.

Die Messkampagne wird durch ein internationales Forscherteam (Deutschland, Frankreich, USA) unternommen, und von der AG „Prozesse und Sensorik Mariner Grenzflächen“ des ICBMs geleitet. Unsere Gruppe setzt die autonomen und ferngesteuerten Oberflächenfahrzeuge ein, um kontinuierliche Daten und diskrete Proben vom Oberflächenfilm und dem unmittelbaren Meter darunter zu sammeln und noch an Bord chemisch und biologisch aufzubereiten und zu analysieren. Zusätzlich werden lokale ozeanografische und meteorologische Daten erhoben. Das Team um Prof. Meinhard Simon (Institut: ICBM), ist an Bord, um speziell die diskreten Proben des Oberflächenfilms und des Meters darunter mikrobiologisch zu charakterisieren.

Das Team um Rüdiger Röttgers (Helmholtz-Zentrum HEREON) setzt bio-optische Sonden und Laborgeräte ein, um in bis zu 200m Tiefe Rückstreuung, Chlorophyll & Trübung zu messen.

Das Team der Colorado State University und The University of Alabama Huntsville nutzt Drohnen, welche mit Radiosonden ausgestattet sind, um meteorologische Daten & Aerosole zu sammeln. Dabei geht es in erster Linie um starke Verdunstungsprozesse während Niederschläge, die zu einer starken Abkühlung der Luftmasse führen, sogenannte “Cold Pools”. Die Aerosole spielen deshalb eine Rolle bei dem Verständnis der Verdunstung und des Niederschlags, da sie bei diesen Prozessen mit hoch- und runtergetragen werden. Diese Untersuchungen werden vom Deutschen Wetterdienst mit Aufstiegen von Wetterballons unterstützt.

Die Gruppe um Prof. Härter (Universität Potsdam) führt numerische Simulationen durch,  mit denen herausgefunden wird, wie sich die Meeresoberflächentemperatur und Windscherung auf die Vermischung des Ozeans und den Hitzeaustausch zwischen Atmosphäre und Ozean in dem Oberflächenfilm verhalten.

Die ICBM Arbeitsgruppe “Marine Sensorsysteme” führt eine CTD Messung in die ersten 200 meter der Wassersäule alle 2 Stunden durch und setzt zusätzlich Drifter, ADCP und Ferrybox ein, um die zu untersuchenden Wassermassen in Hinblick auf Temperatur, Salzgehalt und Strömung zu charakterisieren.  Die Vertretung des Instituts LOCEAN ist Christopher Noisel, welcher eine besondere Art Drifter einsetzt welches zusätzlich imstande ist Niederschlagsmengen zu quantifizieren.

Anfangs war noch ein Fernsehteam an Bord, welches an einer Produktion für eine Doku-Reihe für die ARD drehte, welches mittlerweile auch von Bord im Tausch gegen weitere Wissenschaftler gegangen ist. Das Fernsehteam war an Bord, um für „Wie extrem wird das Wetter, Sven Plöger?“ zu drehen, ein Programm, in dem international Forscher begleitet wurden, welche zum Verständnis des jetzigen und zukünftigen Klimas beitragen.

Nun sind wir seit gestern in einer Transitphase angelangt, die mit Sichtungen von zahlreichen Rochen, Walen und Delfinen begleitet wird, und mit der weiteren Vorbereitung der nächsten Messstationen weitergeht. Unzählige Tischtennisrunden werden ebenfalls gespielt, um vielleicht sogar eines Tages gegen Prof. Meinhard Simon ein paar Runden standhalten zu können.