Marine Biogeochemie

3-D online Display des L3 ELAC Nautik WCI-Viewer. Die hellen Farben stehen für eine höhere akustische Intensität, Die gerade Linie markiert den Meeresboden- die Erhebungen darüber sind ein Echo möglicher Gasfahnen in der Wassersäule.

SUGAR Teilprojekt A1 Zielsetzung

Die Genese von Gashydraten ist meist an die Verfügbarkeit von freiem Gas gekoppelt. Austritte von Gasblasen und –fahnen am Meeresboden sind deshalb ein starker Indikator für Hydratvorkommen im Untergrund. Gasblasen in der Wassersäule sind mit hydroakustischen Methoden am besten zu erkennen; ein rationelles Verfahren bietet der Einsatz von Fächersonaren (Fächerecholoten). Da diese Systeme bisher optimiert waren für die Erkennung des Meeresbodens wurden Signale aus der Wassersäule weitgehend ausgeblendet.

Ziel des Teilprojektes A1 ist es, Algorithmen und Visualisierungstechniken zu entwickeln, um eine routinemäßige schnelle Erkennung und sichere Lokalisierung von Gasblasen in der Wassersäule mithilfe von portablen Fächerecholotsystemen zu ermöglichen. Die neuesten Echolote des Projektpartners L-3 Communications ELAC-Nautik GmbH sind sowohl zur Vermessung der Bodentopographie als auch zur Aufnahme von kompletten Profilen der Wassersäule geeignet.

Im Teilprojekt A1 sollen die im folgenden aufgeführten Entwicklungsschritte realisiert werden, um den Einsatz dieser Systeme zur systematischen, routinemäßigen Erfassung und Erkundung von Gasfahnen in der Wassersäule zu ermöglichen:

  • Entwicklung von Verfahren zur Auswahl relevanter Bereiche in Raum und/oder Zeit bei der Datenaufnahme zur sinnvollen Datenreduktion
  • Entwicklung von Algorithmen zur Erkennung von Gasblasen in Echtzeit mit hoher Detektions-Wahrscheinlichkeit
  • Entwicklung von Algorithmen zur Unterscheidung von Gasblasen-Reflexionen von anderen Signalen aus der Wassersäule (Fischschwärme, Plankton, Änderung physikalischer Parameter im Wasser)
  • Berücksichtigung des geologischen Kontextes von Gas-Austrittsstellen am Meeresboden
  • Portierung der Entwicklung auf mobile Lot-Systeme für einen flexiblen Schiffs-Einsatz

Damit soll einerseits eine schnelle Erkennung von Gasblasen in der Wassersäule und damit eine signifikant verbesserte Erkundung von Gashydraten ermöglicht werden. Darüber hinaus können die neu entwickelten Detektionsverfahren im Falle einer zukünftigen CO2-Deponierung auch zum Aufbau eines Leckage Monitoring Systems verwendet werden. Denn nicht nur freies Gas, sondern selbst geringe Mengen von flüssigen CO2 (droplets) können hydroakustisch in der Wassersäule nachgewiesen werden.

Literatur

 

Author

Title

Year

Journal/Proceedings

Reftype

DOI/URL

Artemov, Y.G.

Acoustic observations of gas bubble streams in the NW Black Sea as a method for estimation of gas flux from vent sites

2003


Vol. 5(09421)Geophysical Research Abstracts 

conference

URL 

Best, A.I., Richardson, M.D., Boudreau, B.P., Judd, A.G., Leifer, I., Lyons, A.P., Martens, C.S., Orange, D.L. & Wheeler, S.J.

Shallow Seabed Methane Gas Could Pose Coastal Hazard

2006

EOS, TRANSACTIONS AMERICAN GEOPHYSICAL UNION
Vol. 87(22) 

article

DOI  

Brewer, P.G., Chen, B., Warzinki, R., Baggeroer, A., Peltzer, E.T., Dunk, R.M. & Walz, P.

Three-dimensional acoustic monitoring and modeling of a deep-sea CO2 droplet cloud

2006

Geophysical Research Letters
Vol. 33(L23607) 

article

DOI  

Clarke, J.E.H.

Applications of Multibeam Water Column Imaging for Hydrographic Survey

2006

The Hydrographic Journal
Vol. 120, pp. 3-15 

article

URL 

von Deimling, J.S., Brockhoff, J. & Greinert, J.

Flare imaging with multibeam systems: Data processing for bubble detection at seeps

2007

Geochemistry Geophysics Geosystems
Vol. 8, pp. 7 

article

DOI  

Greinert, J., Artemov, Y., Egorov, V., De Batist, M. & McGinnis, D.

1300-m-high rising bubbles from mud volcanoes at 2080m in the Black Sea: Hydroacoustic characteristics and temporal variability

2006

Earth and Planetary Science Letters
Vol. 244(1-2), pp. 1-15 

article

DOI  

Greinert, J. & Nutzel, B.

Hydroacoustic experiments to establish a method for the determination of methane bubble fluxes at cold seeps

2004

Geo-Marine Letters
Vol. 24(2), pp. 75-85 

article

DOI  

Haeckel, M., Suess, E., Wallmann, K. & Rickert, D.

Rising methane gas bubbles form massive hydrate layers at the seafloor

2004

Geochimica Et Cosmochimica Acta
Vol. 68(21), pp. 4335-4345 

article

DOI  

Klaucke, I., Sahling, H., Weinrebe, W., Blinova, V., Burk, D., Lursmanashvili, N. & Bohrmann, G.

Acoustic investigation of cold seeps offshore Georgia, eastern Black Sea

2006

Marine Geology
Vol. 231(1-4), pp. 51-67 

article

DOI  

Klaucke, I., Weinrebe, W., Sahling, H., Bohrmann, G. & Bürk, D.

Mapping deep-water gas emissions with sidescan sonar

2005

EOS, TRANSACTIONS AMERICAN GEOPHYSICAL UNION
Vol. 86(83) 

article

DOI  

Milkov, A.V.

Global estimates of hydrate-bound gas in marine sediments: how much is really out there?

2004

Earth-Science Reviews
Vol. 66(3-4), pp. 183-197 

article

DOI  

Pfannkuche, O.

Methane cycle at shallow gaseous sediments in the central North Sea

2005

 

techreport

 

Rehder, G., Brewer, P.W., Peltzer, E.T. & Friederich, G.

Enhanced lifetime of methane bubble streams within the deep ocean

2002

Geophysical Research Letters
Vol. 29(15) 

article

DOI  

Weber, T., Bradley, D., Culver, R.L. & Lyons, A.

Inferring the vertical turbulent diffusion coefficient from backscatter measurements with a multibeam sonar

2003

The Journal of the Acoustical Society of America
Vol. 114(4), pp. 2300-2300 

article

URL 

Koordination

Projektleiter A1

Dr. rer. nat. Wilhelm Weinrebe
Forschungsbereich 4: Dynamik des Ozeanbodens
FE Geodynamik
SFB 574
Büro:

Raum: 8/D-209
Telefon: +49 431 600-2281
Fax: +49 431 600-2922
E-Mail: wweinrebe(at)geomar.de
Adresse:

Wischhofstrasse 1-3

L-3 Communications ELAC-Nautik GmbH
www.elac-nautik.de

Dr. Peter Gimpel
peter.gimpel(at)l-3com.com

Dr. Christian Zwanzig
Christian.zwanzig(at)l-3com.com

http://www.elac-nautik.de/