PS94 Wochenbericht Nr. 2 | 24. August bis 30. August 2015

Schnell, Einfach, Groß, Ultra-Sauber!

[30. August 2015] 

Große Erleichterung! Seit letztem Sonntag funktioniert nun auch unsere „Große Rosette“.

Große Erleichterung! Seit letztem Sonntag funktioniert nun auch unsere „Große Rosette“, ein weiteres Gerät, mit dem wir auf mehreren Transekten quer durch den Arktischen Ozean Vertikalprofile von Temperatur-, und Salzgehalt messen und gleichzeitig eine Serie von Wasserproben nehmen wollen. Denn kaum hatte unser holländischer Kollege Sven Ober in den ersten Tagen einen hartnäckigen Fehler in der „UltraClean-Rosette“ beseitigt, hatte sich die nächste Rosette krank gemeldet und bedurfte der Pflege. Wozu brauchen wir diese Vielfalt von „Rosetten“, wie wir unsere Kranzwasserschöpfer bezeichnen?

Jeder Tropfen Ozeanwasser hat eine bestimmte Temperatur und einen Salzgehalt. Temperatur ist eine einfache Größe; aber beim Salzgehalt geht es schon los mit der Komplexität, da eine ganze Reihe von Salzen im Meerwasser gelöst ist. Darüber hinaus ist im Ozean eine unglaubliche Vielzahl verschiedener Stoffe enthalten. Alle Elemente des Periodensystems sowieso, und von diesen Elementen dann auch noch viele verschiedene Isotope. Isotope sind die Atome des gleichen Elements, die ein kleines bisschen unterschiedlich schwer sind. Ein Beispiel: Allein Eisen kommt im Wasser in vier verschiedenen Formen vor: als winzig kleine Partikel, als noch winzigere Partikel (so genannte Colloide), gelöst und als Atome, die sich an organische Stoffe angehängt haben. In allen tritt eine Mischung von vier Isotopen auf. Diese sechzehn Variationen von Eisen legen im Ozean unterschiedliches Verhalten an den Tag. Wir wollen die räumliche Verteilung all der unterschiedlichen Formen von Eisen bestimmen, weil sie und ihre Unterschiede uns sehr viel erzählen können über die Meeresströmungen, über den Austausch zwischen Ozean und Atmosphäre und über die Chance des Ökosystems, sich an Veränderungen im Arktischen Ozean anzupassen.

Aber unsere Biogeochemiker analysieren nicht nur Eisen, sondern mehr als 100 verschiedene Stoffe. Für diese Untersuchungen schaufeln wir hektoliterweise Wasser aus allen Tiefen aus dem Ozean. Unsere „Einfache Rosette“ fasst in 24 Schöpfern je 12 Liter. Also können wir 24 Tiefenstufen beproben. Das reicht aber hinten und vorne nicht, um die vielen Ansprüche zu befriedigen – noch dazu, weil auch die Biologen Wasser für Phytoplanktonuntersuchungen sammeln. Um nicht auf der gleichen Position die Rosette mehrmals in die Tiefe zu fahren und so kostbare Schiffszeit zu verbrauchen, haben die holländischen Kollegen zusätzlich eine neue „Große Rosette“ mitgebracht, deren Schöpfer 25 Liter auf einmal fassen. Mit diesem Gerät bringen wir also 600 Liter Probenwasser auf einmal an Bord. Übrigens sind darin insgesamt nur 0,00001 Gramm Eisen enthalten.

Allerdings werden die Proben für Eisenbestimmung gar nicht mit der „Großen Rosette“ gewonnen. Sie ist nicht „sauber“ genug, denn überall auf dem Schiff gibt es Metall, und so würden die Proben sofort kontaminiert, wenn nicht strenge „Hygienevorschriften“ beachtet werden. Wir benutzen für die Untersuchung von Spurenmetallen daher eine „Ultra-Clean-Rosette“. Sie wird nicht an einem normalen stahlumwickelten Kabel gefahren, sondern an einem extra zugfesten Kunststoffseil. Kommt die Ultra-Clean-Rosette gefüllt an Deck, wird sie sofort in einen besonderen ultra-sauberen Container gefahren. Dort dürfen nur die saubersten von uns hinein, angetan mit Schutzanzügen (Schutz für die Proben, nicht für die Wissenschaftler!) und fast ohne zu atmen dürfen diese die Proben aus den Wasserschöpfern abzapfen.

Mitten in den diversen Schöpferrosetten sind elektronische Sensoren angebracht, CTD genannt, die von der Oberfläche bis zum Meeresboden die Temperatur und die elektrische Leitfähigkeit und damit den Salzgehalt messen. Diese Größen bestimmen die Dichte von Seewasser und die ist für einen Großteil der Meeresströmungen verantwortlich – unter anderem die weltumspannenden Umwälzbewegungen. Gleichzeitig liefern uns die umfangreichen Temperaturmessungen die Information, ob sich der Arktische Ozean seit unserer letzten großen Aufnahme vor vier Jahren  weiter erwärmt hat. Letzte Woche haben wir dafür die „Underway-CTD“ eingesetzt (und hier beschrieben), jetzt benutzen wir die CTD in den diversen Rosetten. Aber ab und zu machen wir uns davon unabhängig und messen die Temperatur/Salzgehaltsprofile mit sogenannten „Expendable CTDs“ (XCTD). Eine Sonde spult samt dünnem Draht aus einem Rohr, das mit einem Laptop verbunden ist. Der Faden reißt irgendwann ab, die Daten sind im Laptop aufgezeichnet. Der große Vorteil dieses einfachen Systems ist, dass wir damit auch auf einer Eisscholle weit ab vom Schiff arbeiten können, zu der uns der Helikopter hinfliegt. Wieder Schiffszeit gespart!

Die Untersuchungen der verschiedenen Stoffe im Wasser bilden einen Beitrag zu dem internationalen Programm GEOTRACES. Zwei weitere Schiffe sind in diesem Sommer in der Arktis, um die gleichen Stoffe zu beproben. Aus den USA arbeitet das Küstenwachschiff Healy im pazifischen Sektor des Arktischen Ozeans, während die kanadische Amundsen die Meerengen zwischen Grönland und Kanada abdeckt. So erhalten wir ein großflächiges Bild der Verteilung und können daraus Gesamtbudgets für die Arktis ermitteln. Ob wir vielleicht die „Healy“ treffen werden? Wir wissen es nicht, denn für beide Schiffe macht die recht dichte Eisbedeckung das Fortkommen nicht genau kalkulierbar.

Es war in den letzten Tagen selbst für den arktischen Sommer mit -5°C ungewöhnlich kalt. Neueis bildet sich in jeder offenen Rinne und auch alle Schmelztümpel, die wir aus anderen Jahren als wunderschöne, Türkis leuchtende Teiche kennen, sind in diesem Jahr zugefroren und mit verwehtem Schnee überzogen. Aber so ist es leichter, auf dem Eis zu arbeiten; zwei ganztägige Eisstationen hatten wir bereits, im nächsten Wochenbrief werden wir berichten, was wir dabei tun.

Für heute schöne Grüße von Bord!    

Ursula Schauer

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