Expedition Uhrwerk Ozean

Instrumente

An Bord der Forschungsschiffe befinden sich eine Vielzahl wissenschaftlicher Instrumente. Sie werden im Wasser ausgesetzt, hinter dem Schiff durch das Wasser gezogen oder beobachten das Wasser aus der Ferne. Weitere Messungen werden von Zeppelin, Ozeanglidern, Schwarmrobotern und Driftern durchgeführt.


> Schleppkette

> Glider

> MONSUN Schwarmroboter

> Drifter

> Schleppfisch

> FerryBox

> ADCP

> Radar

> Infrarotkamera, Hyperspektralkamera

Schleppkette

Schleppkette Sensoren
Solche Sensoren werden an der Schleppkette befestigt, die bei Fahrt nach und nach zu Wasser gelassen werden.

Schleppketten werden von den Schiffen aus durch die Wirbel gezogen. An der Kette sind in zehn Tiefensensoren angebracht, die Temperatur, Salzgehalt, Sauerstoffkonzentration und Chlorophyll messen. Am unteren Ende ist ein Depressor befestigt, der die Kette nach unten zieht und sie auch bei hoher Geschwindigkeit von zehn Knoten auf einer Tiefe von bis zu 40 Metern hält. Mit der Schleppkette wird erfasst, wieviel potentielle Energie im Wirbel vorhanden ist und wie Mikroalgen durch den Wirbel beeinflusst werden.

Glider

Glider1
Ein Ozeanglider „parkt“ an der Wasseroberfläche.

Bei der Expedition "Uhrwerk Ozean" kommen mehrere Ozeanglider zum Einsatz. Glider sind unbemannte Tauchroboter, die sich zur Fortbewegung eines ähnlichen Prinzips wie Segelflugzeuge bedienen, was einen Antrieb per Propeller ersetzt. Der Vorteil dieser Fortbewegungsart ist der geringe Energiebedarf, wodurch sie lange Zeiträume ununterbrochen im Einsatz bleiben können. Die auf dieser Kampagne verwendeten Ozeanglider „Amadeus“, „Sebastian“ und „Comet“ sind für die Messungen mit optischen sowie Mikrostruktur-Sensoren ausgestattet. Mit einer Gesamtlänge von eineinhalb Metern bewegen sie sich etwa einen Stundenkilometer schnell und gelangen bis in eine Wassertiefe von 100 Metern.

MONSUN Schwarmroboter

MONSUM Schwarmroboter (Uni Lübeck)
Ein MONSUN Schwarmroboter (Bildquelle: Uni Lübeck).

Bei der Expedition wurden ebenfalls mehrere MONSUN Schwarmroboter eingesetzt. Entwickelt wurden sie am Institut für Technische Informatik der Universität Lübeck. Mit etwa sieben Stundenkilometern Geschwindigkeit kommen sie in den oberen 20 Metern der Ostsee zum Einsatz. Vier vertikal ausgerichtete und zwei horizontale wasserdichte Propeller erlauben das Tauchen, Vor- und Rückwärtsfahrt und Drehungen um die Längs- und Querachse.

Drifter

Drifter KOR
Ein Drifter im Einsatz.

Zusätzlich wurden mehrere Drifter oder auch Treibbojen eingesetzt. Per Satellit liefern diese Geräte Daten zu Meeresströmungen.

Schleppfisch

Scanfish
Ein Schleppfisch wird durch das Wasser gezogen.

Der Schleppfisch ist ein Instrument, das (wie der name schon verrät), geschleppt wird. Er bewegt sich im Wasser auf und ab und kann mehrere ozeanographische Sensoren beherbergen. Während der fortwährenden Auf-und-ab-Bewegungen werden die Dichte des Wassers, der Sauerstoffgehalt und die Algenkonzentration entlang des Kurses des Forschungsschiffs gemessen und ermöglichen einen detaillierten Blick in das Meer.

FerryBox

Eine neue FerryBox wird am Helmholtz-Zentrum Geesthacht für den Einbau auf einem Frachtschiff vorbereitet.
Das Innenleben einer FerryBox. Vorbereitungen zum Einbau auf einem Frachtschiff.

FerryBoxen sind automatische Messsysteme, die verwendet werden, um physikalische und biogeochemische Parameter im Oberflächenwasser zu bestimmen. Sie waren während des Experiments auf allen drei Forschungsschiffen eingebaut, können aber auch autonom auf Fähren, Containerschiffen oder an festen Stationen aufgestellt werden. Mit der FerryBox werden Temperatur, Salzgehalt, Trübung, Chlorophyll, pH-Wert, Sauerstoffgehalt, Algengruppen und Nährstoffe bestimmt.

ADCP

ADCP am Schnellboot Eddy
Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP) am Schnellboot "Eddy"

Das Akronym ADCP steht für Acoustic Doppler Current Profiler. Es handelt sich dabei um einen Strömungsmesser, der den Dopplereffekt zur Geschwindigkeitsmessung nutzt. Mit einem schiffsgestützten ADCP lassen sich Relativgeschwindigkeiten des Wassers gegenüber dem Schiff messen, aus denen sich anschließend die Absolutgeschwindigkeit des Wassers ermitteln lässt.

Radar

Radar 022 Edit

Spezielle Schiffsradarsysteme können wissenschaftlich genutzt werden. Sie erfassen die Meeresoberfläche in einem Radius von bis zu drei Kilometern um das Schiff. Aus der Rückstreuung des Radarsignals lassen sich Seegang, Windgeschwindigkeit und Oberflächenströmungen bestimmen. Außerdem hilft das Radar den Wissenschaftlern die Wirbel zu orten, da die Rauigkeit der Meeresoberfläche durch die Wirbel verändert wird und sie somit im Radar sichtbar werden.

Infrarotkamera, Hyperspektralkamera

Img 2646
Einbau der Spezialkameras an Bord des Zeppelins.

Die Wissenschaftler nutzen für ihre Arbeit außerdem zwei Spezialkameras an Bord des Zeppelins. Eine hochsensible Infrarotkamera erstellt Temperaturkarten der Wasseroberfläche und erfasst dabei 100 Bilder pro Sekunde. Die Thermalkamera misst selbst kleinste Temperaturunterschiede von 0,03 Grad Celsius.

Damit werden kleine Wirbel aufgespürt und Strömungen berechnet. Vom Zeppelin erfassen die Kamperas permanent die Wirbel und vermessen sie mit einer hohen Pixelauflösung von unter einem Quadratmeter. Diese Auflösung ist eine Million mal feiner als die Temperaturmessungen vom Satellit.

Die zweite Kamera ist eine Hyperspektralkamera. Dieses Gerät zeichnet bis zu 1.000 verschiedene Bänder des Lichtspektrums auf und bestimmt so die „Farbe“ des Wassers. Die Wissenschaftler hoffen langfristig, damit auch Aussagen über den Zustand und das Wachstum der Algen aus der Luft treffen zu können.

Zur Startseite