Ozeanzirkulation und Klimadynamik

Beobachtungssysteme

Messungen physikalischer, chemischer und biologischer Parameter bilden die Basis ozeanographischer Forschung. Bis vor wenigen Jahrzehnten war es dazu notwendig mit Schiffen an den Ort des wissenschaftlichen Interesses zu fahren und dort in situ zu messen. Dies war und ist sehr zeit-, personal- und kostenaufwendig. Die technische Entwicklung von Elektronik, Sensorik und Computern hat gerade auch in den letzten Jahren zu einer rapiden Veränderung geführt.
Seit den 50-er Jahren können selbstregistrierende Geräte in Ozean-Verankerungen ausgelegt werden, die dann über einen Zeitraum von bis zu 3 Jahren selbständige Messungen durchführen. Nach der Bergung der verankerten Geräte, stehen uns Ozeanographen die über den Auslegungszeitraum gesammelten Messwerte zur Verfügung. In den 70-er Jahren brachten Satelliten einen weiteren Sprung. Große Teile der Weltmeere können seitdem in kurzer Zeit vermessen werden, und die Daten liegen innerhalb von wenigen Minuten oder Stunden auf dem Computer der Wissenschaftler vor. Leider können mit Satelliten nicht alle für uns Ozeanographen interessanten Parameter gemessen werden. Insbesondere das Innere der Ozeane bleibt Satelliten weitgehend verborgen. In den letzten zehn Jahren hat es einen weiteren immensen Fortschritt gegeben. Satellitentelephone, leistungsfähige und energiesparende Mikroelektronik und neue Werkstoffe ermöglichte es eine neue Generation von ozeanographischen Messgeräten zu entwickeln. Diese messen selbständig, treiben mit den Meeresströmungen oder bewegen sich sogar entlang von vorgegebenen Kursen und senden ihre Daten in regelmäßigen Intervallen per Satellit an eine Landstation.
 

 

Schiffsbeobachtungen

Die Forschungsschiffe Meteor und Polarstern am Äquator bei 23°W (Foto: Holger von Neuhoff)

Die beobachtende physikalische Ozeanographie arbeitet im wesentlichen mit in-situ, d.h. direkt im Seewasser gemessenen Daten. Deshalb gehören Seereisen auf dem offenen Meer mit den großen Forschungsschiffen immer noch zu den Höhepunkten der Arbeit des physikalischen Ozeanographen und bleiben unverzichtbarer Bestandteil der Aktivitäten unserer Arbeitsgruppe. 

Alle Publikationen und alle Forschungserfolge unserer Arbeitsgruppe basieren in irgendeiner Form auf Daten, die auf diesen Seereisen gemessen wurden. 

  
Dabei werden zahlreiche verschiedenartige Messgeräte und Messprinzipien verwendet. Von besonderer  Bedeutung sind dabei: 

  • CTD-Sonde 
    Bereits die ersten Meteorreisen in den 20er Jahren im Südatlantik interessierten sich für Profile von Temperatur und Salzgehalten in der Wassersäule von der Meeresoberfläche bis zum Boden in mehreren Tausend Metern Wassertiefe. Was damals mit Schöpfeimern und Thermometern mühsamst gemessen wurde, wird heute kontinuierlich mit der CTD-Sonde aufgezeichnet... mehr
  • ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler) Strömungsmessgerät
    Messungen der Strömungsgeschwindigkeit werden heute meist akustisch durchgeführt. Durch Ausnutzen des Doppler-Effekts mit dem sogenannten ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler) können Profile der Strömungsgeschwindigkeit über einen Tiefenbereich von bis zu 1600m aufgenommen werden...  mehr
  • Mikrostruktursonde
    Das Mikrostruktur Meß-System  MSS90  ist ein Instrument zur simultanen Messung von Mikrostrukturen und physikalischen Parametern in Seewasser. Er ist darauf ausgelegt, ein vertikales Profile der ... mehr
  • Tracer Release Experiment
    Das Tracer Release Experiment im offenen Ozean ist eine präzise Methode, um die vertikale Vermischung und horizontale Dispersion im Ozean zu untersuchen. Das Experiment beginnt mit der Injektion einer chemischen Verbindung, die auch bei sehr starker Verdünnung und entsprechend niedrigen Konzentrationen nachweisbar ist. Der Tracer breitet sich mit der Zeit horizontal und vertikal aus. Das Verbreitungsgebiet des Tracers  wird während mehrerer Seereisen vermessen.  mehr

   

Verankerungen

Als „Verankerung“ bezeichnet man eine Messapparatur bei der selbst-registrierende Sensoren in unterschiedlichen Wassertiefen, aber an einem Ort fest verankert (daher der Name), installiert werden. Als „Träger“ wird meist Stahl oder Plastikseile genutzt die an ein am Meeresboden platziertes Grundgewicht montiert sind. Damit das Seil nahezu senkrecht im Wasser steht, werden zwischen die Sensoren Auftriebskugeln aus Glas oder Schaumstoff angebracht (siehe Abbildung).  mehr...

Floats, Gleiter, AUV

Die jüngste Gruppe ozeanographischer Messgeräte zeichnet sich durch einen von Ozeanographen und Forschungsschiffen mehr oder minder autonomen Betrieb aus. Floats, Gleiter und AUVs (Autonome Unterwasser-Vehikel) sind die logische Weiterentwicklung von mehreren Jahrzehnten ozeanographischer Messinstrumente... mehr