Até à vista Cabo Verde! - Ocean Science Centre Mindelo - Neue Plattform der Meeresforschung im tropischen Atlantik - OSCM
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Photo: Martin Visbeck / GEOMAR
Até à vista Cabo Verde!
Photo: Edson Silva Delgado
Ocean Science Centre Mindelo - Neue Plattform
der Meeresforschung im tropischen Atlantik
Ocean Science Centre Mindelo - New Platform
for Marine Science in the Tropical Atlantic
Photos: Mark Lenz, Jan Steffen, Johannes Karstensen, Sonia Merino; Background photo: Uli Kunz, www.uli-kunz.com
Bom dia Cabo Verde!
Das Cap-Vert, das „Grüne Kap“, nahe der senegalesischen The Cap-Vert, the “Green Cape”, near the Senegalese
Hauptstadt Dakar gilt gemeinhin als westlichster Punkt capital Dakar is commonly considered the western
Afrikas. Das trifft aber nur für Festlandafrika zu, denn 600 most point of Africa. But this only applies to mainland
Kilometer vor der Küste des Senegals liegt in den Weiten des Africa. Located about 600 kilometers off the coast of
Atlantiks noch eine aus 15 Eilanden bestehende Inselgruppe Senegal in the midst of the wide Atlantic Ocean one
von denen neun bewohnt sind: die Kapverdischen Inseln. comes across an archipelago of 15 islands, nine of
which are inhabited: the Cape Verde Islands.
Einst portugiesische Kolonie, Umschlagplatz im atlantischen
Sklavenhandel und später Zwischenstation für transatlantische Once Portuguese colony, transshipment point in the
Dampferrouten, erlangten die Inseln 1975 zusammen mit dem Atlantic slave trade and later stopover for transatlantic
westafrikanischen Guinea-Bissau die Unabhängigkeit. Seit 1981 steamer routes, the islands acquired their independ-
bilden sie einen eigenen Staat: die Republik Cabo Verde. Ihre ence in 1975 along with the West African Guinea
Geschichte hat einen einzigartigen Kulturmix aus europäischen Bissau. Since 1981 they form an independant state, the
und afrikanischen Einflüssen entstehen lassen. Noch sind die Republic of Cabo Verde. Its history has brought about a
Kanarischen Inseln, Madeira oder die Azoren als Touristenziel unique cultural mix of European and African influences.
im östlichen Nordatlantik bekannter. Doch die Zahl der Gäste Although the Canary Islands, Madeira or the Azores are
auf den Kapverden steigt. Dabei handelt es sich nicht nur still better known as a tourist destination in the Eastern
um Urlauber. Immer mehr Meeresforscherinnen und Meeres North Atlantic, the number of guests on the Cabo Ver-
forscher aus der ganzen Welt kommen nach Kap Verde, um von dean i slands is rising. This, though, not only applies for
dort aus Arbeiten in dieser wissenschaftlich hochinteressanten holiday makers. More and more marine scientists from
Region des Atlantiks durchzuführen. around the world come to Cape Verde to work in this
scientific highly i nteresting region of the Atlantic.
03
Photos: Martin Visbeck, Maija Heller, Douglas Wallace; Background photo: Wiebke Mohr
Vorwort | Preface Inhalt | Content
Unser Verständnis der komplexen Wechselwirkungen Our current understanding of the complex inter Kap Verde – Wissenschaftlicher Hotspot im tropischen Atlantik
von Atmosphäre, Hydrosphäre und Biosphäre steckt actions of atmosphere, hydrosphere and biosphere Cape Verde – Scientific Hotspot in the Tropical Atlantic 06-07
gerade im Hinblick auf den weltweiten Klimawandel is rather limited, particularly with respect to the con-
und dessen Auswirkungen vielfach noch in den sequence and feedback potential for global climate Das neue Ocean Science Centre Mindelo in Kap Verde
Kinderschuhen. Dieses gilt besonders für die Tropen, change. This is even more the case for the tropics, The new Ocean Science Centre Mindelo in Cape Verde 08-09
Schlüsselregionen des globalen Klimasystems, in key regions of the global climate system, in which
Infrastuktur des OSCM | OSCM Infrastructure 10-11
denen Ozean und Atmosphäre in vielfältiger und ocean and atmosphere are coupled in multiple and
höchst dynamischer Weise gekoppelt sind. most dynamic ways. Ozeanische Langzeitbeobachtungen | Oceanic Long-Term Observations 12-13
Der wissenschaftlichen Bedeutung der Tropen im The high scientific relevance of the tropics in marine
Wechselwirkungen zwischen Ozean und Atmosphäre
Bereich der Meeres- und Atmosphärenforschung steht and atmospheric sciences is contrasted, however,
Interactions between Ocean and Atmosphere 14-15
jedoch ein deutlicher Mangel an wissenschaftlicher with a striking lack of scientific infrastructure and
Infrastruktur und Langzeitbeobachtungen gegenüber. long-term observations. Hence, GEOMAR Helmholtz Autonome Messungen von Kohlendioxid und Sauerstoff
Das GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Centre for Ocean Research Kiel has been conducting Autonomous Measurements of Carbon Dioxide and Oxygen 16-17
Kiel betreibt daher seit vielen Jahren Forschung bei den research off the Cape Verde Islands in the tropical
Kapverdischen Inseln im tropischen Nordostatlantik. northeast Atlantic for many years. This brochure Reaktive Spurengase | Reactive Trace Gases 18-19
Diese Broschüre möchte auf die Bedeutung der Region aims at highlighting the region’s scientific relevance,
Staubtransport über den Atlantik | Dust transport across the Atlantic 20-21
aufmerksam machen, die Vielfalt aktueller Forschungs- present the ongoing multi-facetted research activities
themen aufzeigen und die entstandene Forschungs in Cape Verde, and introduce the established research Biodiversität im Küstenraum | Coastal Biodiversity 22-23
infrastruktur vorstellen. infrastructure to the wider public.
Biodiversität der Tiefsee | Deep-Sea Biodiversity 24-25
Hotspot-Vulkanismus über und unter dem Meer | Hotspot Volcanism above and under the Sea 26-27
Wissenschaftliche Ausbildung | Academic Training 28-29
Dialog und Wissensvermittlung | Dialogue and Outreach 30-31
Partner und Kooperationen | Partners and Cooperations 32-33
Impressum und Kontakt | Imprint and Contact 34-35
04 05
Kap Verde – Wissenschaftlicher Cape Verde – Scientific Hotspot
Hotspot im tropischen Atlantik in the Tropical Atlantic
Die Tropen sind eine gigantische Wettermaschine, die The tropics are a gigantic weather engine that
energiegeladene Gewittertürme, tropische Wirbel features phenomena such as energetic thunder-
stürme, ergiebige Monsunregen und prominente storms, hurricanes, heavy monsoon rain and
Cape Verde Ocean
Observatory (CVOO) Klimaschwankungen wie das El Niño-Southern prominent climate oscillations such as El Niño.
SANTO Oscillation Phänomen hervorbringt. Hierbei spielt der In all these, the ocean plays a central role.
ANTÃO Ozean meist eine entscheidende Rolle.
Cape Verde Atmosphere
Observatory (CVAO) Emissions of halogenated trace gases from the
Mindelo
Die hochreichende Konvektion in den Tropen führt nicht tropical Atlantic due to the high tropospheric
SANTA LUZIA
SÃO SAL nur zu heftigen Gewittern, sie sorgt auch dafür, dass reak- convection in this region can reach all the way
VICENTE
tive Spurengase wie Brom und Chlor aus dem Ozean bis in into the stratosphere where they are involved in
SÃO NICOLAU
BOA VISTA die Stratosphäre in rund 15-50 Kilometern Höhe gelan- natural ozone destruction. In the other direction,
TO gen, wo sie aktiv in die Dynamik der natürlichen Ozon- the atmosphere has a strong influence on the
B A R L AV E N
schicht eingreifen. Umgekehrt übt die Atmosphäre über biogeochemistry and biological productivity of the
CABO VERDE den Eintrag gewaltiger Mengen von Saharastaub einen tropical Atlantic by depositing massive amounts
wichtigen Einfluss auf die biologische Produktivität des of Saharan dust onto the sea. But also within the
SANTIAGO MAIO Meeres aus. Doch auch im Ozean selbst sind bedeutende ocean major processes are at work. The coastal
FOGO Prozesse am Werk. So gehört das vom Küstenauftrieb vor upwelling system of West Africa, for example, feeds
O
T
Westafrika genährte Ökosystem zu den produktivsten und a large marine ecosystem that is among the most
N
E
BRAVA V
Praia TA ökonomisch wichtigsten weltweit. Unterwasserberge in productive, diverse, and economically important
SO dieser Region bilden Zentren der Biodiversität im Ozean. ones worldwide. Seamounts around Cape Verde
Gleichzeitig erstreckt sich im Inneren des Ozeans eine are hotspots of marine biodiversity. At the same
lebensfeindliche Sauerstoffminimumzone. Sie ist zwar time a harmful oxygen minimum zone exists in the
noch nicht so ausgeprägt wie vergleichbare Systeme im ocean’s interior, which in the Atlantic is not yet as
Pazifik oder Indik, zeigt aber in den vergangenen Jahr- pronounced as its counterparts in the Pacific and
zehnten eine deutliche Ausbreitungstendenz, wie jüngste Indic but in recent decades has shown trends of ex-
Forschungsarbeiten aus Kiel belegen. Nicht zuletzt sind pansion as dedicated oceanographic studies from
die Kapverden auch in geologischer und vulkanologischer Kiel report. Finally, the region is also of high interest
Hinsicht hochinteressant, da sie durch ihre Lage auf einem from a geoscientific perspective due to its location
sogenannten „MantelPlume“ auch vulkanische Hotspots on a so-called “mantle plume” which gives rise to
sind. Jüngste Arbeiten belegen sogar die Existenz von a volcanic hotspot. Thus, the region bursts with
explosivem Vulkanismus am Meeresboden der Tiefsee. topical scientific questions of high relevance.
Die Region bietet somit eine einzigartige Bandbreite
von wissenschaftlich aktuellen und hochrelevanten
Forschungsthemen.
Die Kapverdischen Inseln liegen 1.500 Kilometer
südwestlich der Kanarischen Inseln und rund 600
Kilometer westlich der Küste des Senegals mitten
im tropischen Atlantik. Auf neun Eilanden leben
rund 550.000 Menschen. Weitere sechs Inseln
gehören zum Archipel, sind aber unbewohnt.
The Cape Verde islands are located 1,500 kilometres
southwest of the Canary Islands and 600 kilometres
west of the Senegalese coast. Nine islands are home
to 550,000 people, another six islands of the archipe-
lago are uninhabited.
Map: GEOMAR, Source GEBCO, Mysid (CC-BY-SA 4.0);
Photo: NASA
06 07
01/2014
03/2013 Detailplanung 18.11.2014 08/2016 10/2017
Vertrag mit dem vervollständigt Grundsteinlegung Fertigstellung Fertigstellung der OSCM Fakten
Meilensteine Architekturbüro Detailed planning Laying of des Rohbaus Inneneinrichtung
Standort: Mindelo, Insel São Vicente, Kap Verde
Milestones Contracting of architect accomplished foundation stone Building shell finished Building fully equipped
Investitionsvolumen: 2,9 Millionen Euro, bereitge-
2012 2013 2014 2015 2016 2017 stellt vom GEOMAR mit signifikanter Beteiligung der
Republik Cabo Verde
06/2012 08/2012 02/2014 10/2014 03/2015 05/2017 14.11.2017 Fläche: Gebäude 1.768 m2, Grundstück: 2.760 m2
Grundsatzvereinbarung Ausschreibung Ausschreibung Vertrag mit dem Baubeginn Fertigstellung Übergabe an die
mit dem BMBF der Bauplanung des Bauvorhabens Bauunternehmen Start of des Gebäudes Wissenschaft Architekt: Pedro Gregório Lopes Filho,
MoU with German Public invitation Public invitation Contracting construction Building finished Inauguration PGF Lda., Kap Verde
Research Ministry for planning for construction of constructor
Bauunternehmen: SGL,
Sociedade de Construções S.A., Kap Verde
Bauaufsicht: SPL Arquitectos & Darq -
Das neue Ocean Science Centre Mindelo in Kap Verde The new Ocean Science Centre Mindelo in Cape Verde Arquitectura e Urbanismo, Kap Verde
Mit der Unterzeichnung einer Absichtserklärung zwischen dem GEOMAR und In 2012, GEOMAR and the Instituto Nacional de Desenvolvimento das Pescas (INDP)
dem Instituto Nacional de Desenvolvimento das Pescas (INDP) begannen 2012 signed a Memorandum of Understanding and took up the planning towards the OSCM Facts
die Planungen für das Ocean Science Centre Mindelo (OSCM). Mit seiner moder- Ocean Science Centre Mindelo (OSCM). As a permanent modern research hub the
Location: Mindelo, Island of São Vicente, Cape Verde
nen Infrastruktur soll das OSCM eine langfristige und multifunktionale Basis für OSCM has the aim to provide a long-range and multifunctional basis for long-term
Langzeitbeobachtungen und Feldforschungen im tropischen Nordostatlantik zur ocean observation and field research in the tropical Northeast Atlantic region and to Total investment volume: 2.9 million euros, provided
by GEOMAR with significant contributions from the
Verfügung stellen und die Möglichkeiten für den wissenschaftlichen Austausch create opportunities to strengthen capacities and academic education in West Africa. Republic of Cabo Verde
und die universitäre Ausbildung in Westafrika stärken.
After completion of a two and a half years construction phase, the OSCM opened its Areas: floor space 1,768 m2, premises: 2,760 m2
Nach zweieinhalb Jahren Bauzeit öffnete das OCSM im November 2017 der interna- doors to the international scientific community in November 2017. With its associated
Architect: Pedro Gregório Lopes Filho,
tionalen wissenschaftlichen Gemeinschaft seine Türen. Gemeinsam mit dem „Cape research infrastructures of the Cape Verde Ocean Observatory (CVOO), the Cape Verde PGF Lda., Cape Verde
Verde Ocean Observatory“ (CVOO), dem „Cape Verde Atmosphere Observatory“ Atmosphere Observatory (CVAO) and the Research Vessel ISLANDIA it seeks to attract
Das Forschungsschiff ISLANDIA Prime contractor: SGL,
(CVAO) sowie dem Forschungsschiff ISLANDIA soll das OSCM als attraktive Plattform a wide range of research projects in the region with a special focus on West Africa and
The Research Vessel ISLANDIA Sociedade de Construções S.A., Cape Verde
für viele wissenschaftliche Projekte in der Region Westafrika und im tropischen the tropical Northeast Atlantic and serve as a platform for knowledge exchange and
Photo: Björn Fiedler / GEOMAR Construction supervision: SPL Arquitectos & Darq -
Background Photo: Edson Silva Delgado Nordostatlantik dienen, aber auch zum wissenschaftlichen Austausch und zur Netz- networking across the Atlantic Ocean.
Arquitectura e Urbanismo, Cape Verde
werkbildung über den Atlantik hinweg beitragen.
08 09
2 4 5
6 7 1 Zentrale Halle | Main hall
2 Konferenzraum | Conference room
3 Gastforscherbüro | Scientist office
4 Trockenlabor | Dry Laboratory
5 Nasslabor | Wet Laboratory
6 Lounge | Lounge
7 Schiffslager | Ship storage
Photos: Cordula Zenk/GEOMAR,
Nuno Vieira/INDP, Edson Silva Delgado,
Arne Körtzinger/GEOMAR
1 3
Infrastuktur des OSCM OSCM Infrastructure Einrichtungen | Facilities
Mit einer Nutzfläche von mehr als 1.700 Quadrat As state-of-the-art infrastructure, with more than Zentrale Halle | Main hall
metern und seiner modernen Infrastruktur verbes- 1,700 square meters of multi-functional floor Labor | Laboratory
sert das OSCM entscheidend die Möglichkeiten für space, the Ocean Science Centre Mindelo intends Konferenzraum | Conference room
die Meeresforschung im tropischen Nordostatlantik to significantly improve future opportunities to Haupteingang
Main Entrance Gastforscherbüro | Scientist office
und in Westafrika. conduct marine research in the tropical Northeast Lounge und Küche | Lounge and kitchenette
Atlantic and the West African region. Sanitärraum | Sanitary facility
Ein zentrales Element des OSCM ist eine durchfahr
bare Halle, in der auch wissenschaftliche Großgeräte A central component of the OSCM is a drive-trough Technikraum | Technical room
wie zum Beispiel Tiefseeroboter und bemannte Tauch hall in which large marine scientific equipment such Lagerraum | Storage room
boote gewartet werden können. Angebunden an die as deep-sea robots and manned submersibles can be
zwei Stockwerke hohe Halle sind eine Elektronik- und serviced. Connected to the two-storey hall, the OSCM
eine Mechanikwerkstatt, zwei Mehrzwecklabore und offers an electronics and a mechanics workshop, two
ein Nasslabor sowie Lagerräume für Chemikalien, multi-purpose laboratories and a wet laboratory as
Proben und Ausrüstung. well as storage rooms for equipment, samples and
chemicals.
Ein weiterer Gebäudeflügel beherbergt Gästebüros,
Seminar- und Aufenthaltsräume. Eine großzügige A further building wing comprises guest offices,
Eingangshalle bietet Raum für Ausstellungen oder conference rooms and social rooms. A large corridor
Empfänge. Containerstellplätze stehen außerhalb at the main entrance allows for poster exhibitions
wie innerhalb des Gebäudes zur Verfügung. Ferner and receptions. WLAN is accessible throughout the Eingang Halle Erdgeschoss Eingang Halle Obergeschoss
besteht die Möglichkeit, flüssigen Stickstoff zu produ- building. Furthermore, the OSCM provides space to Hall Entrance Hall Entrance First floor
Ground floor
zieren. WLAN ist im gesamten Gebäude verfügbar. Ein set up containers both outside and inside the build-
motiviertes k apverdisch-deutsches Team unterstützt ing. The production of liquid nitrogen is an additional
Gastwissenschaftlerinnen und Gastwissenschaftler asset. A dedicated team of scientists and technicians
bei der Planung und Durchführung von Forschungs- from both Cape Verde and Germany will assist guest
kampagnen. Damit stellt das OSCM eine moderne scientists in the planning and execution of research
Infrastruktur zur Verfügung, um Forschenden einen campaigns and ensure for a successful stay of scien-
erfolgreichen Aufenthalt zu ermöglichen. tists that want to take advantage of this new facility.
10 11
Kleiner Small buoyancy
Vom Forschungsschiff METEOR wird Auftriebskörper sphere
eine Verankerung am Cape Verde Cape Verde Ocean Observatory (CVOO)
Ocean Observatory ausgelegt. Messgerät für Data logger
Temperatur und for temperature
The crew of RV METEOR deploys an Etwa 100 Kilometer nordöstlich der Insel São Vicente wird seit 2006 eine Langzeit- Salzgehalt and salinity
oceanographic mooring at the Cape Beobachtungsstation, das Cape Verde Ocean Observatory CVOO, im offenen Ozean
Verde Ocean Observatory.
betrieben. Die Station besteht aus einer dauerhaft installierten Verankerung und regel- Großer Big buoyancy
Auftriebskörper sphere
Photos: Arne Körtzinger / GEOMAR, mäßigen schiffsgestützten Beprobungen. Mit Hilfe der verankerten Sensoren lassen sich
Toste Tanhua / GEOMAR
kontinuierlich Daten über die gesamte Wassersäule mit sehr hoher zeitlicher Auflösung
erfassen. Die schiffsbasierte Probenahme konzentriert sich auf die Erfassung von Daten, Messgerät für Data logger
Sauerstoff for oxygen
die nicht autonom gemessen werden können.
Strömungsmesser Flow meter
Die Messungen bei CVOO liefern Zeitserien undlangfristigen Änderungen reichen.
wichtiger biogeochemischer und biologi Die parallele Erfassung unterschiedlichster
scher Größen wie Kohlenstoff- und Sauer- Parameter ermöglicht es, die Kopplung ver-
stoffgehalt, Partikelfluss, Phytoplankton- und schiedener Prozesse zu erkennen. Die Lage
Zooplankton-Konzentration. Physikalische der ozeanischen Station wurde übrigens so
Parameter wie Strömung, Temperatur und gewählt, dass sie wie die atmosphärische
Salzgehalt werden als wichtige ozeanogra- Langzeitbeobachtungsstation (CVAO) im Luv Akustisches Acoustic Doppler
phische Rahmenbedingungen in besonders der Inseln – das heißt auf der windzugewand- Strömungsprofil- current profiler
Messgerät (ADCP) (ADCP)
hoher Auflösung gemessen. Die Zeitserien ten Seite – liegt. Der recht stark und stabil
liefern detaillierte Einblicke in die Zeitskalen aus nordöstlicher Richtung heranwehende
von Prozessen, die vom Tages- über den Passatwind „verbindet“ somit die Stationen.
Jahresgang bis hin zu zwischenjährlichen
Ozeanische Langzeitbeobachtungen
Temperatur | Temperature (°C)
Oceanic Long-Term Observations
Akustischer Acoustic
Auslöser releaser
Tiefe | Depth (m)
Ankergewicht Anchor weight
Schematischer Aufbau einer Verankerung:
Auftriebskugeln halten die Verankerung senk-
recht im Wasser während das Ankergewicht
die Konstruktion am Meeresboden fixiert. Zur
Bergung wird der akustische Auslöser aktiviert.
Schematic diagram of a mooring: Floating
elements keep the mooring string perpendicular in
the water column while the anchor weight keeps it
Die zeitliche Entwicklung des Temperaturprofiles der oberen 400 Meter an der CVOO Verankerung von 2006 bis on the ocean floor. For recovery of the system, an
2016. Werte mit 20 und 25 Grad Celsius sind als schwarze Linien hervorgehoben. acoustic releaser will be actuated.
Temporal evolution of the temperature profile in the upper 400 meters as observed at CVOO between 2006 and 2016. Illustration: Christoph Kersten / GEOMAR
The black lines indicate values with 20 and 25 degrees Celsius. Illustration: Johannes Karstensen / GEOMAR
Cape Verde Ocean Observatory (CVOO)
About 100 kilometres northeast of the Cape Verde island of São such as water currents, temperature and salinity, are collected
Vicente, a long-term ocean observation station, the Cape Verde with particularly high resolution in order to accurately quantify
Ocean Observatory CVOO, has been operated since 2006. the relevant physical processes.
The station consists of a mooring which covers the entire The time series provide a detailed picture of the temporal
water column and is supplemented by regular ship-based evolution of oceanic variables at a single geographical location
oceanographic sampling campaigns. The autonomous sensors but at different depths. Only the simultaneous measurement of
installed on the mooring record data at very high temporal biogeochemical, biological and physical parameters allows the
resolution. The ship-based sampling concentrates on the collec- identification of various process interactions. The location of
tion of data that cannot be measured autonomously. the CVOO was carefully chosen to be upwind of the Cape Verde
Measurements at CVOO provide time series at selected depths Atmospheric Observatory (CVAO) on São Vicente. With the wind
of important biogeochemical and biological variables, such as blowing rather consistently at 25 - 30 kilometers per hour from
carbon dioxide, dissolved oxygen, particle flux, phytoplankton and northeasterly directions, the two stations are “atmospherically
zooplankton concentrations. Data on the physical environment, connected” with each other.
12 13
Links: Ein Filtersammler am CVAO, der ganzjährig
Aerosolpartikel sammelt. Rechts: Ein Ballondrachen
im Einsatz. Er misst Vertikalprofile von Temperatur,
relativer Luftfeuchte und Druck bis zu einer Höhe von
Cape Verde Atmosphere Observatory (CVAO)
1 km. Unten: CVAO bei Calhau, São Vicente.
Das seit 2006 in Betrieb befindliche CVAO ist eine „Globalstation“ Rolle von Oberflächentemperaturen im tropischen Atlantik für den
Left: A filter sampler at the CVAO, collecting aerosol
particles all year round. Right: A ballon-kite in action. des von der Global Atmospheric Watch (GAW) betriebenen welt- Niederschlag in Westafrika. Die tropische Atmosphäre fungiert
It measures vertical profiles of temperature, relative umspannenden Netzwerks von Beobachtungsstationen. Es wird zugleich als eine Art Müllverbrennungsanlage unseres Planeten:
humidity and pressure up to a height of about 1 km. von einem Konsortium aus Kapverdischem Institut für Meteoro- Hohe Konzentrationen von hier vorhandenen OH-Radikalen reini-
Bottom: CVAO near Calhau, São Vicente.
logie und Geophysik, Universität York in Großbritannien, Max- gen die Atmosphäre von Verunreinigungen und Treibhausgasen
Photos: Arne Körtzinger / GEOMAR,
Frank Stratmann / TROPOS, Johannes Lampel / MPIC
Planck-Institut für Biogeochemie in Jena und Leibniz-Institut für (z.B. Methan), die sowohl aus der Nord- als auch aus der Südhemi-
Troposphärenforschung in Leipzig betrieben. sphäre in die Tropen gelangen.
Das Observatorium trägt den Namen „Observatório Atmosférico de Das Observatorium besitzt unter anderem durch die Bereitstel-
Cabo Verde: Humberto Duarte Fonseca“ und erinnert damit an einen lung hochwertiger Daten für die internationale Forschungs
der bekanntesten kapverdischen Wissenschaftler. CVAO ist einmalig, gemeinschaft eine weltweite Sichtbarkeit. Es ist damit ein
da es die einzige Atmosphären-Beobachtungsstation im tropischen wichtiges Instrument zur Untersuchung von Transport und
Atlantik darstellt. Die Tropen spielen eine bedeutende Rolle im Transformation von Treibhaus- und reaktiven Gasen, Aerosolen,
Erdsystem. Ihre Bedeutung zeigt sich an Beispielen wie tropischen Schadstoffen und Wüstenstaub aus Nordamerika, Europa und
Wirbelstürmen, dem Klimaphänomen El Niño, das sich global auf Afrika über dem tropischen Ozean.
das Wettergeschehen und die Klimavariabilität auswirkt, und der
Wechselwirkungen zwischen Ozean und Atmosphäre
Interactions between Ocean and Atmosphere 1. Wasserverdunstung 1. Water evaporation
Illustration: Christoph Kersten / GEOMAR
Die Bedeutung des marinen Aerosols bei der 2. Meersalz-Aerosol 2. Sea salt aerosol
Wechselwirkung zwischen Ozean und Atmosphäre 3. Spurengasemission 3. Trace gas emission
6
The significance of marine aerosols in the interaction 4. Marines Aerosol 4. Marine aerosol
between the ocean and the atmosphere
5. Kondensationskeime 5. Cloud condensation
von Wolken nuclei
H2O 5 4
CO2 6. Streuung, Absorption 6. Scattering, absorption
10
und Reflektion von and reflection of
solarer Strahlung solar radiation
7. Biologische Produktion 7. Biological production
1 2 3 8 9
8. Nasse Deposition 8. Wet deposition
9. Aufnahme von CO2 9. Absorption of CO2
7 und Speicherung in and storage in biomass
Biomasse 10. Dry deposition
10. Trockene Deposition
Cape Verde Atmosphere Observatory (CVAO)
The CVAO, in operation since 2006, has become one of the flagship “global” stations of
the WMO-Global Atmospheric Watch (GAW) network. CVAO is run in partnership between
Instituto Nacional de Meteorologia e Geofísica, Cape Verde, University of York / National
Centre for Atmospheric Science, UK, Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena,
Germany and Leibniz-Institut für Troposphärenforschung in Leipzig, Germany.
The full name of the station is “Observatório incinerator”: high concentrations of the OH
Atmosférico de Cabo Verde: Humberto radical are maintained, cleaning the atmos-
Duarte Fonseca”, named after one of the most phere of pollutants and certain key green
reknown Cape Verdean scientists (1916-1983). house gases (e.g. methane). These gases come
CVAO is unique, being the only atmospheric from sources in the north and south and are Der MarParCat, ein autonomer Katamaran,
monitoring station in the tropical Atlantic. decomposed in the tropics. der durch rotierende Glasplatten den
marinen Oberflächenfilm (SML) der Meere
The tropics play a critical role in the Earth sammelt, im Einsatz bei der MarParCloud
The Observatory has gained a reputation as
System. Their importance is exemplified by Kampagne.
a high quality international facility, providing
the generation of hurricanes, the significance The MarParCat, an autonomous catamaran
vital data to the global atmospheric communi- that samples the sea surface microlayer on
of El Niño for global weather patterns and
ties. It represents a powerful tool for character- rotating glass plates, in operation during the
inter-annual climate variability, or the effect MarParCloud campaign.
ising transport and transformations of green-
of tropical Atlantic sea surface temperature Photo: Nadja Triesch / TROPOS
house and reactive gases, aerosols, pollution
on rainfall in sub-Saharan Africa. The tropical
and dust from North America, Europe, and
atmosphere is also our planetary “waste
Africa to the tropical Atlantic.
14 15
Aussetzen und Einholen eines Wavegliders mit Sensoren
zur Messung verschiedener Spurengase vor den Kapver-
den. Waveglider sind surfbrettartige Oberflächengleiter,
die von Meereswellen angetrieben und ferngesteuert
Das Atmen des Meeres
autonom über längere Zeiträume Messungen im Ozean
durchführen können. Kohlendioxid (CO2), Basis allen Lebens und zugleich wichtigs- So deutet die inzwischen gut dokumentierte Abnahme des Sauer-
Launch and recovery of a waveglider with sensors for ter Treiber des globalen Klimawandels, und Sauerstoff (O2), stoffs im Weltozean und die Ausbreitung der Sauerstoffminimum
measuring various trace gases off the Cape Verde Islands. Lebenselixier fast aller Lebewesen, sind zwei durch Photo- zonen auf eine sich verlangsamende Durchmischung im Ozean in
Wavegliders are surfboard-like surface gliders propelled by synthese und Atmung untrennbar miteinander verbundene einem sich erwärmenden Klima hin. Darüber hinaus werden sich
the wave energy that can be remote-controlled by satellite
and carry out autonomous measurements in the ocean Gase. Biologische Prozesse an Land und im Meer prägen die durch den Klimawandel ergebende Veränderungen der biologi-
over long periods of time. Verteilung und Dynamik dieser beiden Gase in der Atmosphäre schen Produktivität im Meerwasser ebenfalls direkt auf dessen
Photos: Cordula Zenk / GEOMAR, Sarah Kaehlert / GEOMAR und im Ozean entscheidend. Sauerstoffgehalt niederschlagen. Diese Einflüsse machen jedoch
nicht beim Sauerstoff halt, sondern wirken auch auf den Kohlen-
Das Meer ist ein gigantischer Speicher für menschengemachtes
stoff und sind damit für unser Verständnis des globalen Kohlen-
Kohlendioxid und wirkt damit dem anthropogenen Klimawandel
stoffkreislaufs und seiner zukünftigen Entwicklung von großer
entscheidend entgegen. Um vorhersagen zu können, wie sich die-
Bedeutung. Dem tropischen Nordostatlantik rund um die Kapver-
se klimastabiliserende Funktion zukünftig verändern wird, ist eine
den kommt bei diesen Prozessen mit seiner bereits existierenden
aufmerksame Beobachtung des marinen Kohlenstoffkreislaufs
Sauerstoffminimumzone und seiner hohen biologischen Produkti-
Autonome Messungen von Kohlendioxid und Sauerstoff nötig. Zugleich zeichnen sich auch im marinen Sauerstoffkreislauf
deutliche Veränderungen ab, die neue Einblicke in die Reaktion
vität nahe der Wasseroberfläche eine Schlüsselrolle zu.
des Gesamtsystems Ozean auf den Klimawandel bieten.
Autonomous Measurements of Carbon Dioxide and Oxygen
Räumliche Verteilung des CO2 Partial-
drucks ( pCO2) im Oberflächenwasser,
CVOO pCO2 (µatm)
gemessen während einer mehrwöchigen
430 autonomen Messkampagne mit einem
Waveglider im Herbst 2017 nordwestlich
425 des kapverdischen Archipels.
Spatial distribution of CO2 partial pressure
420 (pCO2) at the sea surface, measured
SANTO during a multi-week autonomous Wave
ANTÃO 415 glider mission in fall 2017 northwest of the
CVAO
Cape Verdean archipelago.
410 Source: Björn Fiedler / GEOMAR
SÃO NICOLAU
SÃO
VICENTE 405
SANTA
400
LUZIA
The Breathing of the Ocean
Carbon dioxide (CO2), the basis of all life on earth and at the same time a potent driver of
climate change, and oxygen (O2), the lifeblood of all creatures, are two gases which are
intimately linked through photosynthesis and respiration. Both in the atmosphere and in
the ocean their distribution patterns and dynamics are thus strongly driven by biological
processes on land and in the ocean.
The world ocean acts as a giant sink for The now well documented small but consistent
human made CO2 and thereby significantly decline of oxygen concentrations in nearly all
buffers global climate change. Predictions ocean basins is indicative of a slowdown in
of possible future changes in this climate ocean ventilation under ongoing global warm-
stabilizing function of the ocean require a ing. Furthermore, any climate change driven
Für autonome Messungen werden auch
thorough observation of the marine carbon trends in marine biological productivity would
Unterwassergleiter eingesetzt. Ein Gleiter
cycle. Recent findings of the phenomenon also impact on oceanic oxygen. These effects kann mit einer Akkuladung mehrere Monate
of ocean deoxygenation, however, have not of course are not limited to oxygen but will also unterwegs sein und dabei über 2.000 Kilo-
meter in den oberen Schichten des Ozeans
only complicated the interpretation of these impact on carbon and are therefore of utmost
zurücklegen.
atmospheric measurements but at the same importance for our understanding of the global
Underwater gliders are also used for autono-
time also provide insight into the reaction of carbon cycle and its future development. The mous measurements. A single battery charge
the ocean system to global climate change. tropical Northeast A tlantic around Cape Verde, allows a glider to travel for several months,
covering distances of over 2,000 kilometres in
with its existing oxygen minimum zone and
the upper layers of the ocean.
its high biological productivity near the water Photo: Torsten Kanzow, AWI
surface, plays a key role in these processes.
16 17
Links: Eddykovarianz-Turm am Schiffsbug zur direkten
Messung der Emission mariner Spurengase, Rechts:
Beprobung der Oberflächenmikroschicht (SML)
des Ozeans mit einer Glasplatte, Unten: Start einer
Studien reaktiver Gase in Ozean und Atmosphäre
Radiosonde, die zur Untersuchung der Stabilität der
atmosphärischen Grenzschicht verwendet wird. Der Ozean ist sowohl Senke als auch Quelle von reaktiven mit Sonnenlicht reagiert, können ebenfalls reaktive Spurengase
Left: Eddy-Covariance tower on ship‘s bow for direct Spurengasen, die für unsere Atmosphäre von Bedeutung freisetzen, die an den atmosphärischen Prozessen teilnehmen.
air- sea flux determination of several trace gases, right: sind. Diese Gase tragen zur Erderwärmung und zur Aerosol-
probing the surface microlayer (SML) of the ocean with a Um das zukünftige Klima zu prognostizieren, das durch globale
und Wolkenbildung, sowie zum Ozonabbau und anderen
glass plate, bottom: launching a radiosonde, used to in- Umweltveränderungen beeinflusst wird, ist es wichtig aufzuzei-
vestigate the stability of the atmospheric boundary layer. chemischen Reaktionen in der Troposphäre und der Strato-
gen, wie der Ozean das atmosphärische Budget der reaktiven Spu-
Photos: GEOMAR, Sonja Endres / GEOMAR,
sphäre bei. Alle Prozesse haben Auswirkungen auf unsere
rengase bestimmt. Prozesse in den tropischen Ozeanen, die die
Folkard Wittrock / IUP Bremen Ökosysteme und die menschliche Gesundheit.
Emissionen dieser Gase über die Meeresoberfläche steuern, sind
Spurengase von anthropogenen Emissionen an Land und von für die chemische Zusammensetzung der gesamten Atmosphäre
Schiffen werden über das Meer transportiert, vom Oberflächen- von Bedeutung. Daher ist eine kontinuierliche Forschung in diesen
wasser aufgenommen und interagieren mit der Chemie und Regionen entscheidend, um unsere zukünftigen Herausforderun-
Biologie der Ozeane, verändern die natürlichen biogeochemi- gen zu verstehen und zu bewältigen. In dem einzigartigen und
schen Kreisläufe und wirken als Nahrung, Dünger oder Giftstoffe höchst relevanten Umfeld von Kap Verde sind wissenschaftliche
für Meeresorganismen. Phytoplankton, Bakterien und Makro Kampagnen und eine neue Station für Zeitreihen geplant, die sich
algen sowie gelöstes organisches Material im Meerwasser, das mit allen Aspekten des Ozean-Atmosphäre-Austausches befassen.
Reaktive Spurengase
Reactive Trace Gases
Quellen von Aerosolen in der Atmo Sources of aerosols in the atmosphere
Illustration: SOLAS
sphäre und atmosphärische Prozesse and atmospherical processess
1. Wind | 2. Wellen, Salz-Aerosol 1. Wind | 2. Waves, sea spray
15 3. Oberflächenmikroschicht (SML) 3. Sea surface microlayer (SML)
4. Primäres und sekundäres Aerosol 4. Primary and secondary aerosol
7 5. Salpetersäure (HNO3) 5. Nitric acid (HNO3 )
8 14
6. Wasserstoffperoxid (H2O2) 6. Hydrogen peroxide (H2O2 )
9
7. Dunst | 8. Kondensationskeime 7. Haze | 8. Cloud condensation nuclei
6
4 10 13 9. Schwefelsäure (H2SO4) 9. Sulfuric acid (H2SO4 )
10. Organische Gase | 11. Halogene 10. Organic gases | 11. Halogens
5 11
12. Phytoplankton und Bakterien 12. Phytoplankton and bacteria
1 16 13. Dimethylsulfid (DMS) 13. Dimethyl sulfide (DMS)
3 14. Nicht salzbürtiges Sulfat 14. Non-sea-salt sulfate
2 15. Einmischung aus der Troposphäre 15. Entrainment from free troposphere
12
16. Vermischung und Wechselwirkung 16. Mixing and interaction between
zwischen Land- und Meeremissionen terrestrial and oceanic emissions
Studies of Reactive Gases in Ocean and Atmosphere
The ocean is a sink and a source of reactive trace gases, which are of importance for our
atmosphere. These gases cause warming by absorbing radiation from the sun, they c ontribute
to aerosol and cloud formation, ozone depletion in the troposphere and stratosphere and
other atmospheric chemical reactions, all of which impact ecosystems and human health.
Trace gases from anthropogenic emissions In order to predict future climate influenced by
on land and from ships are transported over global environmental change it is crucial to
the ocean, taken up by the surface water and assess how the ocean impacts the a tmospheric
interact with ocean chemistry and biology, budget of reactive trace gases. Processes in
Drohnen, die mit Vorrichtungen für
altering natural biogeochemical cycles and the tropical oceans, which control the fluxes of Probenahmen von Wasser und Luft aus-
acting as food, fertilizer or toxins for marine these gases across the ocean’s surface, are of gestattet sind, werden eine wichtige
Rolle bei zukünftigen Untersuchungen
organisms. Marine phytoplankton and importance for the chemical composition of the
des Ozean-Atmosphäre-Austausches
macrophytes, as well as sunlight interacting entire atmosphere. Thus, continuous research von Spurengasen spielen.
with dissolved organic material in the sea in these regions is critical to understand and Drones, equipped with sampling
water, can also produce trace gases, which face our future challenges. Scientific campaigns devices for water and air, will play an
important role in future investigations
are released from the ocean surface and and a new time-series station, addressing all
of the air-sea interactions between the
participate in atmospheric processes. aspects of ocean-atmosphere exchange, are anthropogenic and natural, terrestrial
planned in the unique and highly relevant and oceanic processes.
environment of Cape Verde. Photo: Christa Marandino / GEOMAR
18 19Saharastaub-Sturm über Mindelo und dem nörd
lichen tropischen Atlantik bei São Vicente, Kap
Verde. Eine typische Szene im Winter, wenn Sahara
Aerosol und Staub
staub in niedrigeren Höhen transportiert wird.
Mineralstaub ist eine wichtige Art von Aerosolpartikeln und organischer Substanzen an deren Oberflächen, welches beim Absin-
Saharan dust storm over Mindelo and the northern
tropical Atlantic around São Vicente, Cape Verde entsteht aus der Verwirbelung von Bodenpartikeln in trocke- ken der Staubpartikel in den unteren Ozean transportiert wird.
Island. A typical scene in winter when Saharan dust nen Regionen durch starke Winde. Eine der Hauptquellen für
is transported at lower altitudes. Am CVAO werden Langzeitmessungen durchgeführt, um die Saiso-
Mineralstaub ist die Saharawüste. Kontinentale Winde trans-
nalität von Staubkonzentrationen zu bestimmen, sowie die physika-
Photos: Wadinga Fomba / TROPOS, NASA MODIS portieren und deponieren große Mengen von Saharastaub in
Rapid Response Team, Michon Scott lischen Eigenschaften und chemische Zusammensetzung von Staub
die Karibik, Amerika, Europa, das Amazonas-Gebiet und den
zu untersuchen. Dabei werden insbesondere die Depositionsflüsse
Atlantik und beeinflussen unter anderem die Lufttempera
wichtiger Nährstoffe wie Phosphor, Stickstoff, Eisen, Zink, Silizium
turen und die Biogeochemie des Ozeans.
und Staub untersucht und die zugrundeliegenden atmosphäri-
Der Eintrag von Mineralstaub in den Ozean liefert Nährstoffe, die schen Prozesse, die ihre Löslichkeit und Bioverfügbarkeit für marine
für das Wachstum von Phytoplankton, der Basis der ozeanischen Organismen steuern, erforscht. Diese Daten liefern eine wichtige
Nahrungskette, wichtig sind. Phytoplanktonblüten beeinflussen Grundlage für die Interpretation der ozeanischen Prozesse, die mit
den atmosphärischen Sauerstoff- und Kohlendioxidhaushalt, dem Eintrag von Mineralstaub zusammenhängen, welche am CVOO
die Kohlenstofffixierung und die Biodiversität des Ozeans. durchgeführt werden. Dort wird beispielsweise die zeitliche Verän-
Mineralstaub verringert auch den Gehalt organischer Stoffe an derung der Primärproduktivität der Ozeane untersucht.
der Meeresoberfläche. Es dient als Substrat für die Aggregation
Staubtransport über den Atlantik
Zeitreihen der Konzentrationen von Chloro
Dust Transport across the Atlantic phyll (einem Indikator für Phytoplankton)
und Feinstaub (PM 10) am CVAO zeigen
höhere Chlorophyll-Werte im Frühjahr nach
Staubstürmen im Winter. Die Chlorophyll-
Daten wurden aus MODIS Aqua Satelliten
bildern gewonnen.
Time series of chlorophyll (an indicator for
phytoplankton) and particulate matter
(PM10) concentrations at CVAO, showing
higher chlorophyll values in spring after dust
storms in winter. Chlorophyll data are from
MODIS Aqua satellite images.
Graphic: Wadinga Fomba / TROPOS
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Aerosol and Dust
Mineral dust is an important type of aerosol that originates from the suspension of soil
particles in arid regions by strong winds. The Saharan desert is a major source of mineral
dust. Continental winds transport and deposit high amounts of Saharan dust to the
Caribbean, America, Europe, Amazon basin and the Atlantic, affecting amongst other
properties air temperatures and the biogeochemistry of the ocean.
The deposition of mineral dust to the ocean At CVAO, long-term measurements are per-
provides nutrients that are important for the formed to determine the seasonal patterns of
growth of phytoplankton which are the basis dust concentration and investigate its phys-
of the oceanic food chain. Phytoplankton ical properties and chemical composition. In Berner Impaktor (oben) zum Sammeln von
Staubpartikeln unterschiedlicher Größe mit
blooms influence the atmospheric oxygen and particular, the deposition fluxes of important einem Berner Filter (unten), der während
carbon dioxide budget, carbon fixation, and nutrients such as phosphorus, nitrogen, iron, eines Staubsturms beprobt wurde.
the biodiversity of the ocean. Mineral dust zinc, silicon, and dust are evaluated and Berner impactor (top) used for collecting
also depletes the organic matter content of the underlying atmospheric processes that dust particles of different sizes with a Berner
filter (bottom) sampled during a dust storm.
the ocean’s surface. It serves as a substrate control their solubility and bioavailability to
Photos: Wadinga Fomba / TROPOS
for the aggregation of organic matter and marine organisms are investigated. These
transports the organic matter into the lower data provide a base for the interpretation of
ocean as it sinks. measurements on the oceanic response to
mineral dust input performed at CVOO such
as the variation in primary productivity.
20 21In kapverdischen Küstengewässern gibt es mehr als
20 endemische Fischarten. Ebenso kommt etwa die
Hälfte der kleinen krypto-benthischen Fischarten
(Arten, die ihr Aussehen an den Meeresboden anpas-
Erforschung der einzigartigen marinen Fauna der Kapverden
sen können) nur in dieser Region vor, darunter einige
erst kürzlich entdeckte Arten. Die Küstenbereiche der Kapverden gelten als globale schiedlichkeit der Inseln und ihrer Strömungsverhältnisse. Diese
Coastal fishes at Cape Verde are unique, mainly afro- Hotspots der Biodiversität, die von höchst artenreichen und stellen eine physikalische Barriere dar und verhindern die Vermi-
tropical, with more than twenty endemic species in the gefährdeten Gemeinschaften und einem hohen Anteil an nur schung. Diese Kombination führt zur physikalischen Isolation der
region. In addition, about half of small crypto-benthic hier vorkommenden Meerestieren charakterisiert sind. durch die natürlichen Gegebenheiten fragmentierten Landschaft.
fishes (fishes that mimic the seabed) are endemic to
Cabo Verde waters including newly discovered. Der schmale Schelfgürtel und die verringerte Gezeitenzone, Die Universität Cabo Verde erforscht die Küstenbiodiversität durch
Photos: Rui Freitas/ UniCV, Tommy Melo / Biosfera1, die Saisonalität der biologischen Produktivität im Meer und die Anwendung nicht-invasiver Methoden wie visuelle Zensustrans
Arturo Boyra López / Oceanográfica
Niederschlagsbedingungen sind Faktoren, die zu einer geringen ekte für Fische und andere benthische Organismen. Zusätzlich
Populationsdichte mariner Organismen in dem Archipel führen verwendet sie die Fotoquadranten-Methode am Meeresboden.
und somit zu einem diversen und zugleich fragilen Ökosystem DerGebrauch neuer Unterwasser-Videotechnologien soll in
beitragen. Die Gemeinschaftsstrukturen und die Biogeogra- Zukunft ausgebaut werden. Bisherige wissenschaftliche Arbeiten
phie der marinen Biota in Kap Verde heben sich deutlich von haben zu einer Aufnahme des Status quo der kapverdischen ma-
denen anderer makaronesischer Inseln, wie etwa Madeira oder rinen Biogeographie geführt. Als wichtige Aufgabe steht nun die
den Kanaren, ab. Sie unterscheidet sich ebenfalls von Küsten Einrichtung biologischer Zeitserien an Riffen und in Meeresschutz-
systemen in Regionen wie der Karibik und dem Indopazifik. Als zonen an. Zukünftige wissenschaftliche Arbeiten werden sich
Ursachen der einzigartigen marinen Fauna auf Kap Verde gelten auf die Erforschung der Biodiversität der mesophotischen Zonen
die Entfernung zum afrikanischen Kontinent und die Unter- fokussieren, die auch Riffe in 40 bis 150 Meter Tiefe umfasst.
Kap Verde besitzt eine einzigartige Vielfalt
an Kegelschnecken, von denen bis heute
mehr als 60 Arten entdeckt wurden und die
in ihrem Vorkommen auf eine einzelne Insel
oder einzelne Bucht begrenzt sind. Um die
Kapverden kommen neun Prozent aller
Kegelschnecken vor.
Cape Verde is home to a unique gastropod
mollusc fauna of cones, some of them re-
stricted to a single island or even to a single
bay with more than 60 endemic species
described to date. Cape Verde is home to
nine percent of all conus species.
Photos: Peter Wirtz,
João de Deus Soares / UniCV
Exploring the Unique Marine Fauna of Cape Verde
The coastal marine environments of the Cape Verde Islands are considered global biodiversity
hotspots that are characterised by rich and endangered communities, and a high degree of
marine biota endemism in the Atlantic.
Biodiversität im Küstenraum The limited extent of the insular shelf and dispersion and resulting in physical isolation of
reduced intertidal zone, the seasonality of the naturally fragmented landscape, shaping
Coastal Biodiversity oceanographic productivity and rainfall geographic patterns of marine fauna. The Uni-
regimes are all factors that result in low versity of Cabo Verde studies coastal biodiver-
population densities of marine organisms sity using non-destructive methods like visual
in the archipelago, contributing to a diverse census transects for fishes and other benthos as
but fragile ecosystem. The community well as by using substratum photo-quadrants.
structure and biogeography of marine biota The use of novel underwater video-techniques
of Cape Verde differs greatly from other needs to be maximized in the near future. Past Ein wissenschaftlicher Taucher erkundet
Macaronesian I slands like Madeira or the and ongoing research efforts have resulted in a die Struktur biologischer Gemeinschaf-
ten im flachen Wasser, indem er visuelle
Canary I slands, and also from benthic coastal more reliable status assessment of Cape Verde’s
Zensustransekte für Fische mit benthischen
systems in areas such as the Caribbean marine biogeography, thus the establishment of Fotoquadranten kombiniert.
and Indo-Pacific. Underlying factors for the biological baselines on reefs to promote marine Scientific diver studies shallow water com-
unique marine fauna of Cape Verde are protected areas is an urgent initiative. Future munity structures employing underwater
visual census through strip transects for fishes
hypothesized to include the distance from research efforts will focus on the exploration
combined with benthic photo-quadrats.
the mainland, heterogeneity and depths of biodiversity in the mesophotic zone, which
Photo: Pedro Lopes Suarez / BIOS CV
within island groups, and currents regime include the deep reefs between 40-150 meters.
constituting a physical barrier preventing
22 23Viele Organismen der Tiefsee wie zum Beispiel
Quallen sind zu empfindlich, um mit Netzen
gefangen zu werden. Daher werden Unterwasser-
beobachtungen angewendet, um ein vollständi-
Abtauchen in eine unbekannte Welt
ges Bild über die Biodiversität, die Beziehungen
zwischen den Organismen und ihr Verhalten in Die hohe Biodiversität in der Tiefsee rund um die Kapverden ist Tiefsee. Dieses geschieht in enger Zusammenarbeit mit kapver-
der Tiefsee zu erlangen. faszinierend und betrifft pelagische Lebensräume im offenen Meer dischen Kollegen und unter Anwendung einer interdisziplinären
Many organisms in the deep sea, such as jellyfish, are ebenso wie Sauerstoffminimumzonen sowie benthische Habitate Methodologie mit in situ Video-Beobachtungen von geschlepp-
too fragile to be captured by nets. Therefore under- am Meeresboden in den Tiefsee-Ebenen und an untermeerischen ten Plattformen, Bodenobservatorien und Tauchbooten. Dabei
water observations are applied to obtain a complete
insight in the biodiversity, the relations between Bergen. Die windabgewandten Seiten der teilweise hoch aufragen- werden auch Organismen mit Netzen und per Tauchboot ge-
organisms and their behavior in the deep sea. den Inseln des vulkanischen Archipels bieten Schutz und ruhige sammelt und mit modernen molekularbiologischen Techniken
Photos: Uli Kunz, JAGO-Team / GEOMAR Wasserbedingungen. Kap Verde ist dadurch eine einzigartige wie eDNA und der DNA-Barcoding untersucht.
Modellregion, um die Biodiversität und Ökologie der Tiefsee zu
Diese Herangehensweise ermöglichte bereits die Dokumen-
erforschen.
tation von Arten, die zuvor noch nie im Atlantischen Ozean
Die Forschergruppe zur Tiefsee-Biologie am GEOMAR untersucht beobachtet wurden, neue Einsichten in die Funktionsweise von
die Rolle der pelagischen Fauna (Organismen größer als 1 cm) im Organismen im ozeanischen Ökosystem des östlichen Atlantiks
ozeanischen Kohlenstoffkreislauf, führt Zeitserienstudien der Tiefsee- und die Vorhersage des Anpassungspotentials von Organismen
Biodiversität durch und beobachtet die Verteilung und die Häufigkeit auf einen veränderten Ozean. Darüber hinaus bildet sie die
von benthischer und pelagischer Tiefseefauna auch in Bezug auf Grundlage für ein besseres Verständnis, wie sich die kapverdi-
Umweltparameter wie Temperatur und Sauerstoff. Darüber hinaus sche Tiefseebiodiversität mit der der Azoren, Madeiras und der
untersucht sie das Verhalten und die Lebenszyklen von Tieren in der Kanaren vergleichen lässt.
Um die Biologie und Ökologie der Tiefsee zu
Illustration: Christoph Kersten / GEOMAR
erforschen, kommt eine Kombination aus Geräten
zum Einsatz: das bemannte Tauchboot JAGO (1)
um Organismen zu beobachten und zu sammeln,
ein CTD-Kranzwasserschöpfer (2) um Wasser
4 proben und hydrografische Daten zu erheben, ein
3 Multinetz (3) um Organismen zu sammeln und
2
das Kamerasystem PELAGIOS (4) um B iodiversität,
Verteilung und Menge der Organismen in der
1 Wassersäule zu dokumentieren.
To study deep-sea biodiversity and ecology a
combination of tools is used including the manned
submersible JAGO (1) to observe and collect orga-
nisms, a CTD Rosette Water Sampler (2) to obtain
water samples and hydrographic data, a Multinet
(3) to collect organisms and the camera system
PELAGIOS (4) to document biodiversity, distribution
and number of the amount of organisms in the
watercolumn.
Biodiversität der Tiefsee
Deep-Sea Biodiversity Diving into an Unknown World
The high diversity of deep-sea environments in Cape Verde is fascinating and includes pelagic
habitats in the open ocean such as meso- and bathypelagic zones or oxygen minimum zones,
and benthic habitats on the seafloor such as abyssal plains and seamounts. The deep waters
inshore of the volcanic archipelago, combined with the high mountain topography, provide
shelter and calm sea conditions. This makes Cape Verde a unique model region to study deep-
sea biodiversity and ecology.
GEOMAR’s deep-sea biology group investigates organisms by nets and submersible, and per-
the role of pelagic fauna larger than one centi forming molecular analysis using the eDNA and Kopffüßer sind zahlreich in den kapverdi-
meter in the oceanic carbon cycle, it performs DNA barcoding methodology in the lab. schen Gewässern. Als Jungtier besitzt dieser
Gallertkalmar gestielte Augen und lebt in
baseline studies on biodiversity, distribution
This approach has led to the documentation of den oberen 200 Metern der Wassersäule.
and abundance of deep-sea benthic and Wenn der Kalmar älter wird, lebt er in tie-
species previously unknown from the Atlantic
pelagic fauna, also in relation to environmen- feren Zonen und die Augen ähneln denen
Ocean, insights in organism function in the von Wirbeltieren wie dem Menschen.
tal gradients such as temperature and oxygen,
oceanic ecosystem of the Eastern Atlantic, Cephalopods are abundant in Cape Verde
and it studies behavior and life histories of waters. As a young individual this cranchid
and the prediction of organisms potential to
deep-sea fauna. In this mission, we collaborate squid has stalked eyes and lives in the upper
respond to a changing ocean. It also paved the
with Cape Verdean colleagues. We adopt an 200 m of the water column. As it grows older
ground for a better understanding of how Cape it lives deeper and the eyes become similar to
interdisciplinary methodological approach, that of vertebrate (human) eyes.
Verdean deep-sea biodiversity relates to that of
using in situ video observations from towed Photo: Karen Osborn / Smithsonian
the Azores, Madeira and the Canary Islands.
platforms, landers and submersibles, collecting
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