Operationale Systeme
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Schematische Darstellung eines FerryBox-Systems. -Bild: HZG-

In-situ Messsysteme

Unser Verständnis des Ozeans ist durch unsere Beobachtungsfähigkeiten begrenzt. Der Ozean ist derzeitg zu wenig erforscht. Um die Ozeane und Küstenregionen besser zu verstehen und managen zu können, sind Umweltdaten mit höherer räumlicher und zeitlicher Auflösung erforderlich.

Die Abteilung für In-situ-Messsysteme entwickelt und betreibt ein Netzwerk von FerryBoxen, einem zuverlässigen und kostengünstigen Beobachtungssystem, mit dem Wissenschaftler ozeanographische Wasserqualitätsparameter in der Meeresumwelt kontinuierlich und autonom messen können. Fähren, Frachtschiffe und Kreuzfahrtschiffe können als Forschungsplattformen für wissenschaftliche Analysen genutzt werden. FerryBoxen, die an Bord dieser Schiffe installiert sind, sind mit Durchflusssensoren ausgestattet, die Echtzeitmessungen verschiedener ozeanographischer Parameter wie Temperatur, Salzgehalt, Trübung, gelöster Sauerstoff, pH, Chlorophyll-a-Fluoreszenz und Nährstoffkonzentrationen liefern.

Meeresforschung mit dem Fährschiff. Salzgehalt und Temperatur des Meerwassers werden mit Hilfe von FerryBoxen gemessen. Diese automatisierten Messsysteme sind auf Fähren im Einsatz (ESKP-Artikel).

In jüngerer Zeit (seit 2012) wurden einige der FerryBox-Plattformen um zusätzliche Parameter ergänzt, die für den Kohlenstoffkreislauf spezifisch sind, wie die Gesamtalkalität und der Partialdruck von Kohlendioxid.

Zeitreihen von FerryBox-Daten, die kontinuierlich entlang eines bestimmten Transekts aufgezeichnet wurden, können verwendet werden, um Veränderungen der Wasserqualität in Küstengewässern (z. B. die Auswirkungen hoher Nährstoffeinträge aus lokalen Flüssen) oder Auswirkungen des Klimawandels auf Küstenökosysteme zu untersuchen (z.B. die Auswirkungen extremer Überschwemmungen auf Nährstoffbudgets) oder die Rolle von Küsten und Schelfmeeren als Senke oder Quelle von Kohlendioxid in die Atmosphäre besser zu verstehen.

Die hohe Auflösung von FerryBox-Beobachtungen in Raum und Zeit ermöglicht es, ein detailliertes Bild biogeochemischer Veränderungen in Oberflächengewässern zu erhalten, was zur Klärung komplexer Prozesse im Ozean beitragen kann. FerryBox-Messungen können auch Ozean- und Klimamodelle durch die Erstellung einer realistischen Basislinie signifikant verbessern.

Zusätzlich zum FerryBox-Monitoring werden Unterwasser-Bildgebungsverfahren an festen Stationen angewendet, um die kleinskalige Verteilung von Plankton und Partikeln (z. B. Meeresschnee) in-situ aufzulösen. Herkömmlicherweise werden Netzproben verwendet, um die Verteilung planktonischer Organismen zu verstehen. Die Verwendung nicht-invasiver optischer Beobachtungen ermöglicht es uns, die Häufigkeit und Verteilung von Organismen sowie Partikelflüssen besser zu beurteilen und dadurch neue Einblicke in die Dynamik des marinen Ökosystems und den globalen Kohlenstoffkreislauf zu erhalten.