Blick ins Innere sich wandelnder Meere: IOW unterstützt erfolgreichen Einsatz neuer Argo Float-Sensoren
Im Rahmen des Projekts DArgo2025 koordinierte das Bundesamt für
Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH, <www.bsh.de>) erfolgreich
Validierung und Einsatz von neuen Sensoren auf automatisierten Treibbojen,
sogenannten Argo-Floats. Diese Sensoren können nun weltweit eingesetzt
werden und geben so Auskunft über aktuelle Veränderungen des Ozeans, wie
die zunehmende Überdüngung, Sauerstoffverarmung und Versauerung. Das
Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde (IOW) evaluierte in diesem
Rahmen neuartige Nährstoffsensoren, die in der Ostsee getestet wurden.
Gefördert wurde das im Dezember 2021 beendete Projekt vom
Bundesministerium für Bildung und Forschung.
Zwei Drittel der Erdoberfläche sind mit Wasser bedeckt. Während Satelliten
die Oberfläche des Ozeans gut im Blick haben, bleiben ihnen Untersuchungen
in der Meerestiefe verwehrt. Mittels automatisierter Treibbojen,
sogenannter Argo-Floats, ist dies mittlerweile jedoch möglich: Nach ihrer
Ausbringung sinken die Floats auf 1000 Meter Wassertiefe ab und driften
dort mit der Strömung. Alle 10 Tage tauchen sie weiter ab auf eine Tiefe
von 2000 Metern, um dann langsam zur Wasseroberfläche aufzusteigen. Auf
dem Weg nach oben messen sie kontinuierlich – beispielsweise Temperatur
und den Salzgehalt des Wassers. Nach dem Auftauchen werden die erhobenen
Daten per Satellit übertragen und nahezu in Echtzeit veröffentlicht.
Anschließend sinken die Argo-Floats wieder ab, um weiter zu driften.
Eine erste Argo-Float-Generation trug auf diese Weise dazu bei, weltweite
Klima-modellierungen und regionale Wettervorhersagen zu verbessern. Im
Rahmen des Projekts DArgo2025 konnte nun ein deutscher Forschungsverbund
unter Federführung des BSH das Blickfeld der Argo-Floats erweitern, indem
insgesamt 20 dieser automatisierten Treibbojen mit neuen Sensoren für die
Erfassung von Überdüngung, Trübung und Versauerung der Meere ausgestattet
wurden, um diese für den weltweiten Einsatz zu validieren.
Forschende des IOW befassten sich dabei mit Testung und Validierung
neuartiger optischer Sensoren zur Messung des Pflanzennährstoffs Nitrat –
einem wichtigen Indikator für Überdüngung von Gewässern. Dabei etablierten
sie außerdem erstmals in der Ostsee einen deutschen Beitrag zu den
weltweiten Argo-Beobachtungen. „Das Besondere an den Argo Floats ist –
neben der Dreidimensionalität der Messungen – die wirklich kontinuierliche
und ganzjährige Messaktivität – bei schlechtem Wetter, Sturm und Hagel
genauso wie bei strahlendem Sonnenschein“, hebt der Meereschemiker Henry
Bittig hervor, der den IOW-Beitrag zu DArgo2025 koordinierte. „Kein
Forschungsschiff ist in der Lage, mit derart großer zeitlicher und
räumlicher Abdeckung und so hoher Regelmäßigkeit Messdaten zu erheben.“
Die Integration von neuen Messsystemen in die ausgefeilte Technologie der
Argo Floats sei an sich schon eine Herausforderung für sich, mit der sich
alle an dem Forschungsverbund beteiligten Institutionen intensiv
auseinandersetzen mussten und was auch jeweils eine ausgiebige Evaluierung
der neu ausgestatteten Floats unter den harschen Freilandbedingungen
mitten im Meer erforderlich gemacht hätte. „Bei unserem System kommt noch
hinzu, dass das Ostseewasser einen hohen Gelbstoff-Anteil und damit ganz
spezielle optische Bedingungen hat, wie sie eigentlich nur in großen
Ozeantiefen vorkommen. Das wirkt sich natürlich auch auf optische Methoden
wie unsere zur Nitrat-Messung aus und erfordert besondere Aufmerksamkeit“,
so Bittig weiter.
In vielen Forschungsfragen des IOW sind, neben der Meeresphysik, z.B. in
Bezug auf die stabile Schichtung des Wasserkörpers, die sich aus
Temperatur und Salzgehalt ergibt, vor allem die chemisch-biologischen
Prozesse von großer Bedeutung. „Zusammen mit Sauerstoff- und
Chlorophyllmessungen, die jetzt ebenfalls von den Argo-Floats durchgeführt
wurden, konnten wir einen besonders reichhaltigen und vielversprechenden
Datensatz zur Produktivität und zum Abbau von Phytoplankton-Biomasse in
der zentralen Ostsee erhalten, der zurzeit noch ausgewertet wird“, so
Henry Bittig abschließend.
Neue Sensoren validierten im Rahmen des DArgo2025-Projektes auch das
Institut für Chemie und Biologie des Meeres (ICBM, <uol.de/icbm>) der
Universität Oldenburg (Lichtfeld-Messung, gibt Auskunft über Mikroalgen
und andere Wasserinhaltsstoffe) sowie das GEOMAR Helmholtz-Zentrum für
Ozeanforschung Kiel (<www.geomar.de>, pH-Wert-Messung, gibt Auskunft über
Versauerung des Ozeans sowie seine Fähigkeit, CO2 aus der Atmosphäre
aufzunehmen). Das BSH, das die deutschen Argo-Aktivitäten koordiniert und
auch maßgeblich an Management und Weiterentwicklung von EuroArgo, dem
europäischen Beitrag zum Argo-Programm, beteiligt ist, evaluierte ein
neuartiges Sensorsystem für die Temperatur und Salzgehalt-Messung.
Die im Projektrahmen neu ausgerüsteten Treibbojen werden jetzt als Teil
des internationalen Beobachtungsprogramms „Argo“ betrieben, das in den
Weltmeeren derzeit fast 4000 solcher Messplattformen umfasst. Im Rahmen
der 2021 gestarteten Ozeandekade für nachhaltige Entwicklung der Vereinten
Nationen sollen die Argo-Floats so weiterentwickelt werden, dass sie auch
die Tiefsee bis in eine Tiefe von 6000 Metern vermessen können.
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warnemuende.de
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von den Natur-, Ingenieur- und Umweltwissen-schaften über die
Wirtschafts-, Raum- und Sozialwissenschaften bis zu den
Geisteswissenschaften. Bund und Länder fördern die Institute gemeinsam.
Insgesamt beschäftigen die Leibniz-Institute etwa 20.500
Mitarbeiter:innen, davon sind ca. 11.500 Wissenschaftler:innen. Der
Gesamtetat der Institute liegt bei 2 Mrd. Euro. <www.leibniz-
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