Mesokosmenstudien bieten eine kontrollierte und dennoch realistische Umwelt für  Naturwissenschaften und ermöglichen es Wissenschaftlern, natürliche Systeme in einem überschaubaren Maßstab zu beobachten. Diese kontrollierten Bedingungen ermöglichen eingehende Untersuchungen komplexer Wechselwirkungen, Reaktionen auf Umweltveränderungen und der Auswirkungen spezifischer Faktoren. Wir haben die Sea Surface Facility (SURF, Abbildung 1) als innovativen großmaßstäblichen Mesokosmos entwickelt und gebaut, der auf die Erforschung der Sea-Surface Microlayer  ausgelegt ist. Diese Einrichtung ermöglicht Forschungen auf Meeresoberflächen unter stabileren Bedingungen und über einen längeren Zeitraum (über 30 Tage). Mit den in SURF durchgeführten Studien bauen wir ein mechanistisches Verständnis kleinräumiger Prozesse an der Meeresoberfläche auf und nutzen dieses zur Interpretation von Beobachtungen auf dem offenen Meer.

SURF befindet sich am ICBM in Wilhelmshaven. Der 8,5 Meter lange, 2 Meter breite und 1 Meter tiefe Pool kann über eine Pumpstation innerhalb weniger Stunden mit Meerwasser aus der Jadebucht gefüllt werden. Ausgestattet mit erweiterten Funktionen (wie im Video unten gezeigt) erfüllt SURF vielfältige Forschungsanforderungen. Das Besondere an SURF ist das versenkbare Dach, das je nach Bedarf geöffnet oder geschlossen werden kann. Die Wassertemperatur kann mit zwei Kühlaggregaten konstant gehalten werden, z. B. bei geschlossenem Dach und ohne Tageserwärmung. . Integrierte Filtersysteme, darunter UV-Filter, Skimmer und Durchflussfilter, erzeugen Wasser mit einem geringen Plankton- und Partikelgehalt und reproduzieren so die Bedingungen auf offener See in gemäßigten Klimazonen. Durch die Zugabe von Nährstoffen und einen geringen simulierten Wasserfluss ist es uns gelungen, natürliche Algenblüten hervorzurufen. Eine größere Strömungspumpe kann verwendet werden, um realistische Strömungsgeschwindigkeiten zu simulieren. Ein Schienensystem am Beckenrand ermöglicht den Einsatz verschiedener Sonden an jeder Stelle und Tiefe für Messungen. Die Simulationsmöglichkeiten erstrecken sich auf Regen mit variablen Tropfeneigenschaften und Windgeschwindigkeiten bis zu 9 m/s.

Die DFG-Forschungsgruppe BASS führte in SURF ein umfassendes 5-wöchiges multidisziplinäres Experiment durch, um mechanistische Einblicke in biogeochemische Prozesse und den Atmosphäre-Ozean Austausch in der SML e zu gewinnen. Abbildung 2 zeigt eine typische Blütenentwicklung und die Anreicherung von Tensiden in dieser Mikroschicht. Diese erfolgreiche Demonstration bestätigt die Fähigkeit von SURF, natürliche Prozesse zu simulieren, die für die Dynamik der Meeresoberfläche und die Wechselwirkungen zwischen Luft und Meer relevant sind, und zeigt seine Bedeutung für die Weiterentwicklung unseres Verständnisses komplexer Prozesse im oberen Ozean.