Unsere Ozeane haben für das globale Klima eine zentrale Funktion. Sie speichern Treibhausgase und Wärme, können diese tausende Kilometer weit transportieren und geben sie teilweise wieder an die Atmosphäre ab. Alle diese Austauschprozesse zwischen Ozean und Atmosphäre laufen in der weniger als einen Millimeter dünnen Oberflächenschicht ab und deren Rolle in der marinen Biogeochemie und Klimawissenschaften ist bis heute wenig verstanden. Dies wollen Wissenschaftler*innen der DFG Forschungsgruppe BASS (Biochemical Processes and Air-Sea-Exchange in the Sea-Surface-Microlayer) ändern und haben für ein Großexperiment an den ICBM-Standort in Wilhelmshaven eingeladen.
Fünf Wochen lang haben 18 Forschende aus 6 Institutionen Proben im Jadebusen gesammelt, Experimente in der Versuchsanlage und Analysen im Labor durchgeführt. Im Becken der SURF-Anlage (Sea Surface Facility) haben sie in einer 30-tägigen Zeitreihenstudie die Wasseroberfläche beobachtet, u.a. in Hinblick auf die Bildung von Biofilmen an der Wasseroberfläche und den Austausch von Wärme und klima-relevanten Gasen. Ihnen ist es gelungen, eine Algenblüte im Becken entstehen zu lassen, so dass sie die Veränderung an der Oberfläche beobachten konnte, während die Blüte wuchs und abstarb und Bakterien die Überreste zersetzten. „Die Oberflächenfilme sind sehr unterschiedlich ausgeprägt und beeinflussen entscheidend die Wechselwirkungen zwischen Ozean und Atmosphäre,“ erklärt Prof. Dr. Oliver Wurl, Sprecher der DFG Forschungsgruppe BASS. „Durch ihre Lage zwischen Ozean und Atmosphäre bekommen die Oberflächenfilme - die unter bestimmten Bedingungen biofilme-ähnlichen Eigenschaften haben können - eine sehr hohe Dosis UV-Strahlung und Licht ab, was wiederum einzigartige photochemische Reaktionen hervorruft.“ Der Oberflächenfilm funktioniert wie ein biochemischer Reaktor und das Forschungsteam will verstehen, wie dieser Reaktor genau funktioniert und welche Faktoren diese Biofilme erst entstehen lassen.
Bei den Untersuchungen kamen verschiedene Technologien des Zentrums für Marine Sensorik zum Einsatz. So lieferten Sensoren und Sonden rund um die Uhr Echtzeitdaten zu Trübung, Algenwachstum, Temperatur und weiteren Parametern.
Parallel zu den Messungen in SURF wurden mit Hilfe des Forschungskatamarans Halobates täglich Proben im Jadebusen genommen. Auf die gleichen Parameter untersucht geben diese Proben Aufschluss über die natürlichen Prozesse im Meer. Sie sind somit der Vergleich zu den Daten, die unter definierten Bedingungen im Becken gewonnen wurden. Der sechs Meter lange Katamaran kann autonom fahren und so störungsfrei Proben nehmen. Sensoren an Bord vermessen die Oberflächenfilme und das darunterliegende Wasser in Echtzeit, woraus eine Karte der Meeresoberfläche aus verschiedenen Parametern entsteht. Halobates wurde am Zentrum für Marine Sensorik komplett entwickelt.
Am Großexperiment und der DFG Forschungsgruppe BASS beteiligt sind neben dem ICBM die Universitäten von Hamburg, Kiel und Wien, das GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, Leibniz-Institut für Troposphärenforschung TROPOS und das Helmholtz-Zentrum Hereon.