Der blaue Planet im Wandel - Das Klima mittels modernster Messstrategien deuten - Hydrographische Nachrichten
←
→
Transkription von Seiteninhalten
Wenn Ihr Browser die Seite nicht korrekt rendert, bitte, lesen Sie den Inhalt der Seite unten
Article, Published Version Marx, Stefan Der blaue Planet im Wandel - Das Klima mittels modernster Messstrategien deuten Hydrographische Nachrichten Verfügbar unter/Available at: https://hdl.handle.net/20.500.11970/107789 Vorgeschlagene Zitierweise/Suggested citation: Marx, Stefan (2021): Der blaue Planet im Wandel - Das Klima mittels modernster Messstrategien deuten. In: Hydrographische Nachrichten 118. Rostock: Deutsche Hydrographische Gesellschaft e.V.. S. 44-47. https://doi.org/10.23784/HN118-06. Standardnutzungsbedingungen/Terms of Use: Die Dokumente in HENRY stehen unter der Creative Commons Lizenz CC BY 4.0, sofern keine abweichenden Nutzungsbedingungen getroffen wurden. Damit ist sowohl die kommerzielle Nutzung als auch das Teilen, die Weiterbearbeitung und Speicherung erlaubt. Das Verwenden und das Bearbeiten stehen unter der Bedingung der Namensnennung. Im Einzelfall kann eine restriktivere Lizenz gelten; dann gelten abweichend von den obigen Nutzungsbedingungen die in der dort genannten Lizenz gewährten Nutzungsrechte. Documents in HENRY are made available under the Creative Commons License CC BY 4.0, if no other license is applicable. Under CC BY 4.0 commercial use and sharing, remixing, transforming, and building upon the material of the work is permitted. In some cases a different, more restrictive license may apply; if applicable the terms of the restrictive license will be binding.
Open-Access-Ozeandaten DOI: 10.23784/HN118-06
Der blaue Planet im Wandel
Das Klima mittels modernster Messstrategien deuten
Ein Beitrag von STEFAN MARX
Achtzig Tage lang hat Boris Herrmann mit seiner Rennjacht während der Vendée Globe
Ozeandaten aufgezeichnet. Er ist nicht der Einzige, der im Rahmen der Initiative »Sail-
ing meets Science« wichtige Daten für die Meeresforschung sammelt. Aufgezeichnet
werden die Daten mit einem kompakten und robusten Ozeanlabor.
Ozeanüberwachung | Temperatur | Salzgehalt | CO₂ | OceanPack RACE | Open-Access-Daten
ocean monitoring | temperature | salinity | CO₂ | OceanPack RACE | open access data
For eighty days, Boris Herrmann recorded ocean data with his racing yacht during the Vendée Globe. He
is not the only one collecting important data for marine research as part of the »Sailing meets Science«
initiative. The data is recorded with a compact and robust ocean laboratory.
Autor Einleitung Rennens über 80 Tage wurden erstmals Messda-
Stefan Marx ist Wissenschaftliche Daten der Weltozeane sind für ten lückenlos und qualifiziert über das an Bord in-
Geschäftsführer der die Deutung des Klimawandels unerlässlich, denn stallierte OceanPack RACE-System (Abb. 1) erfasst
SubCtech GmbH in Kiel. die Ozeane machen fast 70 % der Erdoberfläche und in Echtzeit zur Auswertung übermittelt.
aus. Es gibt jedoch weite Regionen in den Welt-
marx@subctech.com meeren, für die bisher kaum, teilweise sogar keine IOC-UNESCO – Ozeanforschung für
Messungen vorliegen. Mit fehlenden Werten und nachhaltige Entwicklung
Randbedingungen können Modellrechnungen Mit dem Jahr 2021 beginnt die Dekade der Oze-
jedoch oft unterschiedliche Auswirkungen zei- anforschung für nachhaltige Entwicklung, wel-
gen. Das Fehlen der Daten ist auf zwei Gründe che unter der Schirmherrschaft der IOC-UNESCO
zurückzuführen: der Schiffsverkehr in diesen fer- steht. Die wissenschaftliche Bedeutung für die
nen Regionen, z. B. im Südpolarmeer, ist relativ Entwicklung des Klimas der Erde, aber auch die
gering; die wenigen Schiffe, die dort verkehren, Einbeziehung der Weltbevölkerung stehen dabei
sind häufig nicht mit wissenschaftlichem Mess- im Fokus.
equipment ausgestattet. Dabei gibt es solches Die Ozeane sind alleine durch ihre Größe wich-
Equipment, das wissenschaftliche Daten in höchs- tigste Senke oder auch Quelle für anthropogenes
ter Qualität aufzeichnen kann. Seit 2010 setzt die Kohlendioxid (CO₂). Die Ozeane haben seit Beginn
Firma SubCtech entsprechende Systeme auf, die der industriellen Revolution fast 50 % des gesam-
einfach zu handhaben und zudem wartungsarm ten vom Menschen verursachten CO₂ als Senke
sind und auf Schiffen jeglicher Größe installiert aufgenommen.
werden können. Darüber hinaus gelangen jährlich schätzungs-
Besonders robuste und autonome Überwa- weise 8 Millionen Tonnen Kunststoff in die Ozeane,
chungs- und Probenentnahmesysteme können und nur bei ca. 1 % dieser Menge kann der Trans-
dort eingesetzt werden, wo Menschen kaum ein- port überhaupt nachvollzogen werden. Nur ca.
greifen können oder überhaupt nicht anwesend 1 % dieses Kunststoffs befindet sich wahrschein-
sein können – dies betrifft insbesondere arktische lich auf der Oberfläche des Ozeans. Diese Zahlen
und antarktische Regionen wie das gesamte Süd- sind nur Schätzungen, die aus verfügbaren (aber
polarmeer. Das Programm »Sailing meets Science« unvollständigen) Daten abgeleitet wurden. Mo-
hat bewiesen, dass eine Überwachung des Ozeans delle und Vorhersagen hängen stark von präzisen
mit entsprechender Technologie unter extremen und häufigen Messungen repräsentativer Gebiete
Bedingungen mit wissenschaftlich verwertbaren der Ozeane ab. Dies gilt insbesondere für das ab-
Daten möglich ist. gelegene Südpolarmeer, das in wissenschaftlichen
Jüngst hat Boris Herrmann seine Rennjacht Sea- Beobachtungsversuchen unterrepräsentiert ist.
explorer (Abb. 1) beim Vendée Globe Ocean Race Jacht-Rennen wie die Vendée Globe, das Barce-
alleine, ohne Zwischenstopp um die Welt gefah- lona Ocean Race oder The Ocean Race (ehemals
ren und gleichzeitig einen sehr wichtigen und au- Volvo Ocean Race) finden fast jedes Jahr mit Rou-
ßergewöhnlichen Beitrag für die wissenschaftliche tenführungen durch das Südpolarmeer statt. Im
Gemeinschaft geliefert. Während des kompletten Rahmen der Initiative »Sailing meets Science« sind
44 Hydrographische NachrichtenOpen-Access-Ozeandaten vermehrt Teilnehmer im Auftrag der Wissenschaft FerryBox bekannt). Das mobile Ozeanlabor wurde dabei und verfolgen neben dem eigentlichen dazu hochoptimiert: Rennen auch das Ziel, wichtige wissenschaftliche • Für die Mechanik wird Kohlefaser verwendet Daten zu sammeln. SubCtech hat ein kompaktes, und an die spezielle Umgebung einer Renn- robustes und leichtes Ocean Data Acquisition Sys- jacht angepasst. tem (ODAS) entwickelt, das speziell für die extrem • Zur Datenerfassung werden extrem robuste rauen Bedingungen an Bord von Rennjachten un- Control-Boards aus der Unterwasserfahrzeug- ter Beibehaltung der Datenqualität designt wurde. Produktion verwendet, die auf Schock und Mit nur minimaler Wartung, wenig Platzbedarf, ge- Vibration getestet sind. ringem Gewicht und Energiebedarf können diese • Die Stromversorgung wird stabilisiert, damit Messgeräte 24/7 betrieben werden. Mit dem Start auch größere Störungen z. B. der 24-V-Hydraulik des Programms im Jahr 2009 steht inzwischen die nicht die Messungen beeinflussen. hochoptimierte sechste Generation des Ocean- • Alle Bauteile, Stecker und Kabel sind bei ge- Pack RACE zur Verfügung. ringem Gewicht und kleiner Baugröße für den Je nach Aufgabenstellung kann eine große An- Einsatz geprüft. zahl von Sensoren gewählt werden, wie z. B. für • Zur automatischen Kalibrierung und Quali- Leitfähigkeit, Temperatur, Salzgehalt, Greenhouse- fizierung der CO₂-Messungen wird wie bei den Gase wie CO₂ oder Methan, pH, Sauerstoffkonzen- Forschungsschiffen eine Gasflasche mit einem tration, Algen und Nährstoffgehalt. Das System Referenzgas mitgeführt, aber reduziert auf die kann auch mit externen Geräten wie einer ge- absolut notwendige Größe. normten Wetterstation oder einem Probenehmer • Zusätzliche Schnittstellen sowohl der Wasser- für Mikroplastik oder Plankton erweitert werden. versorgung, der Datenschnittstellen als auch Mit diesem innovativen Messsystem ist die Über- der Stromversorgung gestatten eine exakt wachung und Erkennung von Ereignissen nicht passende Konfiguration und Ausstattung der nur auf kleinen Booten möglich, sondern auch in Messgeräte für das jeweilige Projekt. abgelegenen Gebieten und unter extremen Be- dingungen mit einem hohen Maß an Autonomie Infolgedessen sind die Daten auch unter ungüns- und Präzision. tigsten Bedingungen von höchster Qualität. So Die gesammelten ozeanografischen oder me- konnte z. B. der Zusammenstoß von Boris Herr- teorologischen Daten fließen nach Qualifizierung manns Jacht mit einem Fischtrawler nicht in den der beteiligten Institutionen in wissenschaftliche Daten nachgewiesen werden. Datenbanken wie SOCAT, GOSUD oder CORIOLIS Die OceanPack RACE-Systeme zeichnen sich ein. durch Benutzerfreundlichkeit und Robustheit, Mo- Die RACE-Technologie basiert auf den Ocean- dularität sowie Portabilität aus. In Kombination mit Pack-Systemen für Forschungsschiffe (auch als einer automatischen Reinigungseinheit für größe- Abb. 1: Die Seaexplorer und das OceanPack RACE HN 118 — 02/2021 45
Open-Access-Ozeandaten
re Fahrzeuge können die Systeme für Langzeitauf- Dr. Stefan Raimund, wissenschaftlicher Koordi-
zeichnungen autonom betrieben werden. nator bei SubCtech und wissenschaftlicher Bera-
Zur Ausrüstung von wissenschaftlichen Missio- ter des Teams um Boris Herrmann, kommentierte:
nen gehört auch eine professionelle Betreuung, »Es ist immer wieder spannend, zu sehen, wenn
angefangen von der Planung, über die Produktion wissenschaftliche Daten von einem Rennboot
und die Installation an Bord, bis hin zur Betreuung eingehen. Boris’ OceanPack lief wie ein Schweizer
während der Mission und danach. Ein erfahrenes Uhrwerk; 24/7 – während des gesamten Rennens.
Team von Wissenschaftler:innen, Ingenieur:innen Selbst die heikle Rettungsaktion im Südpolarmeer
und Techniker:innen ermöglicht solche Missionen oder die Kollision mit dem spanischen Trawler: das
auch in den herausfordernden Zeiten einer Covid- Instrument lieferte ohne Unterbrechung.«
19-Pandemie. »Es ist ein unglaublicher Datensatz, insbeson-
dere die Daten aus dem abgelegenen Südatlan-
»A race we must win« tik sind sehr wertvoll für uns. Dieser Bereich war
Der deutsche Skipper Boris Herrmann ist beim bis jetzt eine weiße Fläche auf der Karte der CO₂-
Vendée Globe Ocean Race in 80 Tagen auf seiner Beobachtungen und ist deshalb für die wissen-
Jacht Seaexplorer solo um die Welt gefahren – mit schaftliche Gemeinschaft so wichtig.«
an Bord: das OceanPack RACE-System. Die betreuenden Wissenschaftler des Teams, Dr.
Das installierte, autonome Ozeanlabor pumpt Peter Landschützer vom Max-Planck-Institut für
Meerwasser durch den Kiel und misst kontinuier- Meteorologie in Hamburg und Dr. Toste Tanhua
lich die drei Hauptparameter der Meeresoberflä- vom Geomar in Kiel, bereiten derzeit die bisher er-
che: CO₂, Temperatur und Salzgehalt. Trotz teils haltenen Daten für die vollständige Übermittlung
meterhoher Wellen, Temperaturunterschieden an die SOCAT-Datenbank vor. Diese Datenbank
von bis zu 25 °C und einer Kollision mit einem Fi- bestätigt die Qualität der Daten und stellt sie al-
scherboot ist eine lückenlose Datenaufzeichnung len Wissenschaftlern weltweit zur Verfügung. For-
rund um die Welt gelungen. scher können diese Open-Access-Daten verwen-Open-Access-Ozeandaten
den, um den globalen Kohlenstoffkreislauf besser
zu verstehen oder komplexe Computermodelle
für Vorhersagen des Klimawandels zu verwenden.
Toste Tanhua gab zu den verschiedenen gesam-
melten Daten folgende Statements ab:
Salzgehalt
»Der Atlantik hat den höchsten Salzgehalt – im Pa-
zifik hingegen ist dieser niedrig. Nahe des Äquators
ist der Salzgehalt auch im Atlantik wieder niedrig,
was typisch für die innertropische Konvergenz-
zone ist, in der viel Regen das Oberflächenwasser
verdünnt. In Südostafrika sehen wir die schnelle
Variabilität des Salzgehalts aufgrund des Agulhas-
Stroms mit hohem Salzgehalt, der vom Indischen
Ozean herabkommt.«
Temperatur
»Keine großen Überraschungen, dass die Tropen
Abb. 2: »Rund um die Welt« CO₂-Daten der Seaexplorer
wärmer sind als der Südliche Ozean. Wieder sehen
wir den Einfluss des warmen Agulhas-Stroms im
Süden Afrikas, wo es auf demselben Breitengrad In der Gegend westlich von Kap Hoorn ist der
viel wärmer ist als im Rest des Südlichen Ozeans. CO₂-Wert hoch, obwohl zum Messzeitpunkt Som-
Daten zu Salzgehalt und Temperatur sind erforder- merwachstumszeit ist. Dies hängt wahrscheinlich
lich und von entscheidender Bedeutung, um die mit einem Mangel an Mikronährstoffen (Eisen) zu-
Löslichkeit von CO₂ (und allen anderen Gasen) in sammen, welcher intensives Algenblühen verhin-
Wasser zu bestimmen.« dert.«
Dr. Landschützer fügte hinzu: »Für große Tei-
CO₂ (siehe Abb. 2) le des Rennens war der Ozean eine Kohlendi-
»Eine beispiellose Weltumrundung mit hochwer- oxid-Senke. Ausnahmen bilden der Äquatoriale
tigen CO₂-Daten in 80 Tagen. Ich denke, dass das Atlantik und der Südliche Ozean südlich von
bisher noch nie gemacht wurde. Zudem ist es Neuseeland, die lokale CO₂-Quellen für die Atmo-
ein großartiges Resultat für das Messinstrument, sphäre darstellen. Wir stellen einige regionale Un-
welches diese sehr holprige Fahrt ohne Probleme terschiede im CO₂-Gehalt des Südlichen Ozeans
überstanden hat. fest, insbesondere im pazifischen Sektor des Süd-
Die atmosphärische CO₂-Konzentration beträgt lichen Ozeans. Starke CO₂-Rückgänge in Verbin-
etwa 410 ppm, sodass immer dann, wenn die dung mit starken Temperatur- und Salzgehalts-
Meerwasser-CO₂-Konzentration niedriger ist, das abfällen zeigen, dass Boris während des Rennens
CO₂ in den Ozean gelangt und umgekehrt. unterschiedliche Wassermassen durchquerte. Im
Wir sehen den hohen CO₂-Wert um den Äquator Südpolarmeer und insbesondere im pazifischen
im Atlantik, wo CO₂-reiches Wasser von unten an Sektor des Südlichen Ozeans sind generell nur
die Oberfläche kommt. sehr wenige CO₂-Messungen des Meers verfüg-
An den meisten Stellen im Südpolarmeer sehen bar, daher handelt es sich um einen wirklich neu-
wir einen niedrigen CO₂-Gehalt, hier segelt Boris artigen Datensatz.«
während des meteorologischen Sommers, der
Jahreszeit für Algenblüte (die CO₂ aus dem Wasser Schluss
zieht, um zu wachsen). Boris Herrmann hat die wissenschaftliche Mission
Besonders niedrig ist der Wert auf dem Falk- immer im Zusammenhang mit dem Rennsport
land-Plateau, einem der produktivsten Gebiete. gesehen und vorangetrieben. Daher war es eine
Im Nordatlantik sehen wir niedrige CO₂-Werte auf klare Entscheidung für ihn, die wissenschaftliche
der Strecke nach Norden, was wahrscheinlich mit Gemeinschaft bestmöglich zu unterstützen, wenn
der Abkühlung des Wassers im Winter zusammen- er in den entlegensten und unwirtlichsten Ge-
hängt. bieten der Welt Rennen fährt. Das zusätzliche Ge-
Der höhere CO₂-Gehalt im gleichen Gebiet in wicht und der Aufwand war nie ein Problem, da
Richtung Süden hängt möglicherweise mit dem das übergeordnete Ziel im Sinne der Wissenschaft
tropischen Sturm zusammen, der Wasser mit ho- zum Wohl unserer Ozeane und damit der Erde al-
hem CO₂-Gehalt von unten hervorgebracht hat. ternativlos ist: »A race we must win!« //
HN 118 — 02/2021 47Sie können auch lesen
