Institut für Küstenforschung
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Ein Glider kurz vor dem Abtauchen. Im Hintergrund das Forschungsschiff „Ludwig Prandtl“. -Bild: HZG-

Operationelle Systeme und die Dynamik des Küstenozeans

Die Küstengebiete der Weltmeere sind für die Menschen wichtige Orte. Sie bieten Siedlungsplätze und ein breites Nahrungsangebot. Handelswege über die Meere ermöglichen den schnellen Warenaustausch. Die Küstenozeane werden zudem wirtschaftlich für Fischfang, Ölgewinnung und neuerdings für Windparks genutzt.

Auch für die Wissenschaft sind die Küstenozeane von Interesse: Durch die geringen Wassertiefen gibt es hier besonders enge und dynamische Wechselwirkungen zwischen Meerwasser und Meeresboden. Die Küstengebiete der Meere sind außerdem ein Bereich mit einer besonders hohen Artenvielfalt. Gleichzeitig lassen sich hier die menschlichen Einflüsse etwa durch Schifffahrt, Fischfang oder Bauten im Meer besonders gut studieren.

Der Bereich "Operative Systeme" (KO) des Instituts für Küstenforschung am Helmholtz-Zentrums Geesthacht widmet sich der Beobachtung des Küstenozeans.

Wir entwickeln Technologien sowie Beobachtungsstrategien und -systeme für die Langzeitbeobachtung von dynamischen Prozessen im Küstenozean. Von Interesse sind dabei alle physikalischen bis hin zu biogeochemischen Prozessen.

Das integrierte "Küstenbeobachtungssystem für Nord- und Arktische Meere" (COSYNA) wird vom HZG gemeinsam mit zehn deutschen Forschungseinrichtungen und Behörden betrieben. Es liefert Daten, Datenprodukte und kurzfristige Prognosen für verschiedene Stakeholder-Gruppen.

Die neue Helmholtz-Beobachtungsinfrastruktur MOSES (Modular Observation Solutions for Earth Systems) wird dazu beitragen, die Rolle der schweren Hochwasserereignisse für das Küstensystem zu verstehen - als Teil einer Ereigniskette, die von der Atmosphäre über Vegetation und Boden bis zu den Flussmündungen reicht.

Von besonderem Interesse sind auch kleinskalige Prozesse, die zwar noch schlecht verstanden werden, aber von enormer Bedeutung für unser Verständnis der Ozeandynamik sind. Hierbei handelt es sich insbesondere um submesoskalige Prozesse, die Rolle von Turbulenzen für lokale Energiekaskaden, Instabilitäten und Vermischungen, die Auswirkungen von Windparks, Strömungen und Wellen, und atmosphärische und ozeanische Grenzschichtprozesse. Die "Expedition Uhrwerk Ozean" war in dieser Hinsicht ein Meilenstein für die Beobachtung von submesoskaligen Prozessen mit beispielloser gleichzeitiger räumlicher Auflösung von nur wenigen Metern und zeitlicher Auflösung von Minuten.

Die wissenschaftliche Arbeit von KO ist eng mit Stakeholder-Interaktionen und Wissenschaftskommunikation verbunden, wie z. B. der Erstellung diverser Produkte, Workshops, Apps, ein mobiles Planetarium, der Fulldome-Film "Uhrwerk Ozean" und VR-Anwendungen.

Der Bereich "Operationale Systeme" arbeitet eng mit den beiden anderen Bereichen des Instituts für Küstenforschung sowie dem Climate Service Center Deutschland (GERICS) und dem Alfred-Wegener-Institut (AWI) in Topic 2 und Topic 4 des gemeinsamen Helmholtz-Programms PACES (Polargebiete und Küsten in einem sich ändernden Erdsystem) zusammen.


COSYNA
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Im Rahmen von COSYNA erfolgen die Messungen mithilfe vieler verschiedener Systeme wie Glider, Bojen, FerryBoxen, Satelliten oder Radar. -Bild: HZG-

COSYNA (Coastal Observing System for Northern and Arctic Seas) ist ein breit aufgestelltes System und ermöglicht eine systematische und fortlaufende Beobachtung des nördlichen und arktischen Küstenmeeres. Mit den gewonnen Daten werden Computermodelle, die die Abläufe im Küstenmeer nachbilden, überprüft und verbessert. Ziel sind die Beschreibung des aktuellen Umweltzustands und Kurzfrist-Vorhersagen.

Die von COSYNA zur Verfügung gestellten aufbereiteten Daten können Behörden, Wirtschaft und Öffentlichkeit nutzen, um Routineaufgaben besser zu planen. Auch können sie auf Ausnahmesituationen wie Verschmutzungen, Ölunfälle oder giftige Algenblüten passend reagieren. Ein weiterer Einsatzbereich sind längerfristige Einschätzungen und Vorhersagen.

In COSYNA werden zudem wissenschaftliche Produkte wie Strömungskarten der Nordsee entwickelt und verbessert. Außerdem werden Messbojen und andere wissenschaftliche Instrumente eingesetzt, weiterentwickelt und optimiert.

In Zusammenarbeit mit vielen Partnern wird in COSYNA das Wissen über Küsten - vor unserer "Haustür" wie auf der ganzen Welt - sowie ihre regionalen Besonderheiten erweitert.

Zur Homepage von COSYNA.

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