Messende Ozeanographie
Unsere Arbeiten haben das Ziel die relevanten physikalischen Prozesse zu identifizieren und zu quantifizieren, die die Rolle des Ozeans für das Klima und in Ökosystemen bestimmen, um in enger Zusammenarbeit mit den Modellierern die Grundlagen für Vorhersagen zu bilden.
Die Messende Ozeanographie untersucht den Zustand und die Veränderlichkeit der Zirkulation und der Wassermassenmodifikation im Ozean. Das Verständnis der beobachteten Variabilität ist die Voraussetzung, um die Rolle des Ozeans im globalen Klimageschehen zu erklären. Physikalische Bedingungen haben einen ausschlaggebenden Einfluss auf das Leben im Ozean und folglich auf den CO2-Kreislauf. Um diesen Aufgaben gerecht zu werden, sind einerseits langfristige Messprogramme notwendig, die Veränderungen über Jahrzehnte erfassen, andererseits müssen Prozessstudien durchgeführt werden, die Zusammenhänge in kurzer Zeit aufdecken können. Die Messdaten dienen dazu, den Zustand des Ozeans zu beschreiben und sie bilden die Voraussetzung Modelle zu beurteilen und zu verbessern.
Die globale Umwälzzirkulation nach Schmitz (1996)
Die Messungen sind auf polare und subpolare Meeresgebiete konzentriert. Sie erfordern eine besondere Ausstattung an Geräten und Methoden, um Daten unter den schwierigen Bedingungen wie Eisbedeckung, Kälte und hohem Seegang zu erhalten. Mit den Messungen sollen die Wassermasseneigenschaften, das bedeutet Temperatur, Salzgehalt und die Konzentration gelöster Stoffe und Gase wie Sauerstoff und CO2 und die Bewegung des Wassers, insbesondere die Meeresströmungen, erfassen. Die Veränderlichkeit im Ozean überdeckt einen weiten Bereich von Raum- und Zeitskalen, die sich von den Ozeanbecken bis zur kleinräumigen Turbulenz erstrecken und erfordert eine Vielzahl unterschiedlicher Messinstrumente und Verfahren.
Messungen werden vom Schiff aus, z. B. von der POLARSTERN, mit Sonden durchgeführt, die mit Winden in die Tiefe abgesenkt werden. Messplattformen werden vom Schiff ausgebracht und wieder aufgenommen. Die Plattformen driften (Treibkörper) oder bleiben an einer festen Position (Verankerungen). Treibkörper driften an der Meeresoberfläche oder auf dem Meereis (Meereisbojen). Vertikal profilierende Treibkörper (Floats) sinken in eine vorgegebenen Tiefe ab und treiben dort. In bestimmten Zeitabständen kehren sie an die Oberfläche zurück, erfassen beim Aufstieg Vertikalprofile der Wassermasseneigenschaften, bestimmen ihre Position und übermitteln die Daten mit Hilfe von Satelliten. Profilierende Floats werden global im Rahmen des Argo-Projekts eingesetzt. In eisbedeckten Meeresgebieten müssen die Floats das Eis erkennen können und das Auftauchen solange unterbrechen, bis sie wieder in eisfreien Gebieten sind. Daher muss die Ortung in der Tiefe mit akustischen Methoden (RAFOS, SOFAR) erfolgen und die Daten müssen bis zum nächsten Auftauchen gespeichert werden. Eine neue Form der Floats, so genannte Glider, sind gesteuert und ermöglichen es, Messungen auf vorgeschriebenen Schnitten auszuführen.
Messungen von Zeitreihen an bestimmten Positionen erfolgen mit Geräten, die am Meeresboden verankert sind. Die Daten werden in den Geräten registriert und stehen erst nach der Aufnahme der Geräte zur Verfügung. Die Verankerungsdauer kann mehrere Jahre betragen. In der Sektion werden Verankerungssysteme entwickelt, bei denen die Daten akustisch von Verankerung zu Verankerung übertragen und schließlich mit einem vertikal profilierenden Sender an der Oberfläche an Satelliten übermittelt werden.
Verankerungen im Wasser
Verankerungen an Deck
Ziele:
- Die Feldarbeiten in der physikalischen Ozeanographie haben die Ausführung und Auswertung von Messungen in polaren und subpolaren Meeresgebieten zum Inhalt, um die Prozesse zu verstehen, die die Rolle des Ozeans im Klimasystem und als Ökosystem bedingen.
- Die gemessenen Daten dienen dazu, Modelle zu validieren und zu verbessern.
- Die Ergebnisse der Messungen tragen dazu bei, das Erdsystem mit seinen multidisziplinären Zusammenhängen zu verstehen.
- Die bei der Datenerhebung gesammelten Erfahrungen sollen zur Verbesserung der Messtechniken genutzt werden, insbesondere dazu, Messsysteme zu entwickeln, die langfristige Messungen in eisbedeckten Meeresgebieten ermöglichen
