Verbesserte bio-optische Messverfahren der Universität Oldenburg in neuem BMBF-Projekt
Tauchbojen mit verbesserten bio-optischen Messverfahren sind das Ziel einer Pilotstudie im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) bis Ende 2021 geförderten Vorhabens DArgo2025. Verantwortlich für die Teilstudie DArgo2025optik ist die Arbeitsgruppe Marine Sensorsysteme des ICBM an der Universität Oldenburg unter Leitung des Meeresphysikers Prof. Dr. Oliver Zielinski. Es ist eine von insgesamt vier Pilotstudien in Kooperation mit dem GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung in Kiel sowie dem BSH, Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie, welches das übergeordnete Vorhaben auch koordiniert. Mit Hilfe von DArgo2025 sollen wissenschaftliche und technologische Fragen zu sogenannten biogeochemischen (BGC-)Floats geklärt werden. Fortentwicklungen dieser Messroboter bilden künftig das Rückgrat eines dann die gesamte Ozeantiefe abdeckenden weltumspannenden Ozeanbeobachtungssystems.

Kurz nach Mitte des 19. Jahrhunderts warf man Hunderte von Flaschenposten über Bord, um dem Meer Geheimnisse abzuringen. Ähnlich macht man es noch heute, doch sind Tauchbojen, sogenannte Argo-Floats, die modernen „Flaschen“. Und die können erheblich mehr. Während die klassische Flaschenpost punktuelle Informationen über Meeresströmungen an der Meeresoberfläche lieferte, tauchen die etwa zwei Meter langen Mini-U-Boote regelmäßig in die Tiefe hinab. Während des Auftauchens erheben sie Tiefenprofile verschiedener Messwerte. Zurück an der Meeresoberfläche funken sie ihre gesammelten Daten über Satelliten an wissenschaftliche Zentren rund um den Globus. Weltweit schwimmen im Rahmen des internationalen Argo-Programms etwa 4.000 dieser Hightech-Flaschen aus rund 30 Ländern durch die Meere, Tendenz steigend. Rund 160 davon stammen inzwischen aus Deutschland.

Konnten die ursprünglichen Floats zunächst nur Druck, Leitfähigkeit und Temperatur messen, zeichnen ihre modernen Vertreter mit optischen Messverfahren auch biogeochemische Daten auf. So erfassen sie unter anderem gelösten Sauerstoff, pH-Wert, über den sich der Kohlensäuregehalt ermitteln lässt, sowie die Fluoreszenz von Algen und gelöstem organischen Material. Damit sollen weltweit für die Ozeane präzisere Vorstellungen klimawichtiger und ökologisch relevanter Kreisläufe entstehen, wie der Zyklen von Sauerstoff, Stickstoff und Biomasse. Wichtig ist, dass die eingesetzten bio-optischen Sensoren präzise, verlässlich und dauerhaft arbeiten, und dies unter Herausforderungen im Meer wie Wind- und Wellenschlag, Bewuchs, Korrosion und hohen Drücken in der Tiefe.

Anfang August war der offizielle Start des Vorhabens DArgo2025, das bis Ende 2021 geplant ist. Im Part DArgo2025optik werden Zielinski und seine Mitarbeiter sechs Floats mit verschiedenen Radiometern, Fluorometern und weiteren Sensoren bestücken sowie einen Kalibrier- und Qualitätssicherungsplatz einrichten. „Wir erfassen elektromagnetische Strahlung, wie zum Beispiel Licht, sowohl im multispektralen als auch im hyperspektralen Bereich mit unterschiedlichen bio-optischen Sensoren, untersuchen die Vergleichbarkeit und Wertigkeit der Ergebnisse und entwickeln erweiterte qualitätssichernde Maßnahmen“, sagt Zielinski. Mit den neuen Floats werde es zum Beispiel schon möglich sein, in ausgewählten Seegebieten umfangreiche Informationen zur Verteilung von Mikroalgen und suspendierten wie gelöstem organischem Material zu sammeln.

DArgo2025 bezieht sich direkt auf das Nachhaltigkeitsprogramm in der Polar- und Meeresforschung MARE:N der Bundesregierung. Mit seinen innovativen Analyse-und Beobachtungsmethoden deckt es zudem die Themenschwerpunkte innovative Technologien, Forschungsinfrastrukturen sowie Mess-  und Beobachtungstechnik ab. „Generell streben wir in unserer Kooperation aus Wissenschaft, Verwaltung und Industrie für biooptische Sensoren an, uns weltweit führend zu positionieren“, so Zielinski.

s.a. Pressemitteilung der Universität