Expedition Uhrwerk Ozean

Der Zeppelin

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Der Zeppelin kann während der Messungen über dem Wirbel "parken" und lässt ihn somit nicht aus dem Fokus seiner Spezialkameras.

Der Blick von oben
Das Ziel der Wissenschaftler, die kleinen Wirbel im Meer aufzuspüren und zu vermessen setzt optimale Messbedingungen voraus. Die bis dato eingesetzten Flugzeuge, die mithilfe von Wärmebildkameras eine Serie von "Momentaufnahmen" machen konnten, wurden nun von einem Zeppelin ersetzt. Der Zeppelin kann während der Messungen über dem Wirbel "parken" und lässt ihn somit nicht aus dem Fokus seiner Spezialkameras.

Der König der Luftschifffahrt
Der Zeppelin NT mit Heimatflughafen in Friedrichshafen stellt den Forschern das wahrscheinlich markanteste Luftfahrzeug unserer Zeit zur Verfügung. Mit einem Zeppelin der neuesten Generation können sich die Experten etwa einen Kilometer hoch über das Expeditionsgebiet begeben und spüren mit Blick von oben die sich ständig bewegenden und schnell zerfallenden Wirbel auf. Der wesentliche Vorteil eines Zeppelins gegenüber allen anderen Luftfahrzeugen wird hierbei gekonnt angewandt: Ein nahezu perfektes Parken in der Luft mit Fokus auf einen präzisen Standort hilft den Wissenschaftlern, den Wirbel unter ihnen permanent im Auge zu behalten und die Forschungsschiffe zu koordinieren.

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Im Cockpit des Zeppelins

Technik, die begeistert
Der Zeppelin hat eine Gesamtlänge von 75 Metern, ist knapp 20 Meter breit und über 17 Meter hoch. Er erreicht eine maximale Geschwindigkeit von 125 Stundenkilometern. An Bord befinden sich Infrarot- und Hyperspektralkameras einschließlich eines sogenannten Trägheitsnavigationssystems (INS) mit GPS. Das INS ist ein Messsystem, das permanent die Position und die dreidimensionale Bewegung des Zeppelins bestimmt.

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Die Spezialkameras haben einen Wirbel erfasst. Die Temperatur zeigt den kalten Kern des Wirbels, die Chlorophyll-Konzentration die Algenverteilung und die Fluoreszenz zeigt an, ob die Algen wachsen.

Ablauf eines Forschungstages an Bord des Zeppelins

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Die Kamera am Rumpf des Zeppelins.

Die Expedition im Sommer 2016 dauerte zehn Tage. Wann genau welche Experimente durchgeführt und wo Messungen gemacht werden können hängt bei jeder Expedition stark von den Wetterbedingungen vor Ort ab.

Ein typischer Tagesablauf an Bord des Forschungszeppelins sieht etwa so aus:

6:00 Uhr
Erkundung des Untersuchungsgebiets durch den Motorsegler. Sobald ein Wirbel oder eine Front gefunden wurde, werden der Zeppelin und die Forschungsschiffe informiert.

6:30 Uhr
Start von Usedom. Flugstrecke etwa 100 Kilometer Richtung Einsatzgebiet südlich des Bornholmbeckens mit knapp 70 Stundenkilometern in einer Höhe von circa 1.000 Metern. Die Forschungsschiffe Ludwig Prandtl, Elisabeth Mann-Borgese und Eddy fahren von Bornholm in das Untersuchungsgebiet, wo sie darauf warten, dass der Zeppelin einen Wirbel gefunden hat.

8:00 Uhr
Ankunft im Forschungsgebiet. Anschließend rasterförmiges Scannen der Wasseroberfläche mithilfe der an Bord befindlichen Infrarot- und Hyperspektralkameras, dabei Aufspüren und erstes Vermessen von Meereswirbeln und Fronten. Wenn ein Wirbel gefunden wurde, müssen die Wissenschaftler schnell sein: Mit ihren Forschungsschiffen fahren sie zum Wirbel, um ihn zu vermessen, bevor er wieder zerfällt. Vor allem Forschungsboot Eddy ist mit 70 Stundenkilometern schnell vor Ort und legt die Messinstrumente aus. Kurze Zeit später folgen die Ludwig Prandtl und Elisabeth Mann Borgese. Nun werden auch die Ozeanglider, Drifter und Schwarmroboter ausgesetzt.

10:00 Uhr
Aufgespürte kleine Wirbel oder Fronten mit Größen ab etwa 200 Meter bis drei Kilometer im Durchmesser werden registriert und genauer „unter die Lupe“ genommen. Anschließend werden mit drei verschiedenen Erfassungsmethoden die Wirbel aus der Luft gescannt. Diese Arbeit wird etwa fünf Stunden in Anspruch nehmen.

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Flugmuster des Zeppelins zum Aufgespüren kleiner Wirbel oder Fronten.
Zeppelin Scan Methode 1 V1 NEU
Vereinfachte Darstellung der Methode 1 im Einsatzgebiet.

Methode 1:
Langsames Kreisen und Überfliegen des georteten Objekts für detailliertere Werte und Ergebnisse in kleinem Durchmesser: Geschwindigkeit etwa 40 bis 60 Stundenkilometer in einer Höhe von 1.000 Metern mit einer Gesamtdauer des Versuchs von etwa drei Stunden.

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Vereinfachte Darstellung der Methode 2 im Einsatzgebiet.

Methode 2:
Ablauf wie Methode 1, allerdings in einer Höhe von höchstens 300 bis 500 Metern mit einer Geschwindigkeit von 30 Stundenkilometern und einer Gesamtdauer von etwa einer Stunde.

Methode 3 (ohne Abbildung):
Stationäres „Parken“ des Zeppelins etwa 1.000 Meter über einem Wirbel oder einer Front mit einer Gesamtdauer von etwa einer Stunde.

10:00 Uhr bis 15:00 Uhr
Der Ozeanwirbel wird vom Zeppelin ständig weiter beobachtet. Der Zeppelin schickt die Temperaturbilder des Wirbels an die Schiffe, damit sie die Messinstrumente gezielt einsetzen können. Der Wirbel wird circa fünf Stunden lang immer wieder vermessen, um zu erfassen, wie seine Energie langsam in Reibung verloren geht und wie Mikroalgen auf den Nährstofftransport im Wirbel reagieren.

Ende der Messungen
nach 16:30 Uhr

im Anschluß
Erstes Auswerten der Messungen, Reinigen der Instrumente und Besprechungen für die Messungen der nächsten Tage.


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