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 – dort wo Ozean und Atmosphäre sich treffen. Diese Schicht und die darin ablaufenden Prozesse sind bis heute wenig verstanden. Dies wollen Wissenschaftler*innen der Forschungsgruppe BASS (Biogeochemical Processes and Air-Sea-Exchange in the Sea-Surface-Microlayer) ändern.
Vom 9. Juli bis zum 1. August 2024 wird das BASS-Team das Seegebiet vor Helgoland untersuchen und beproben. Von Bord des Forschungsschiffes „Heincke” des Alfred-Wegener-Instituts (AWI) und des Mehrzweckschiffes „Fritz Reuter” kommen verschiedene Technologien zum Einsatz. So liefern Sensoren und Sonden Echtzeitdaten zum Austausch von Wärme, Treibhausgasen und Süßwasser in Form von Verdunstung und Regen. Die beiden sechs Meter langen Forschungskatamarane „Halobates“ und „Glaucus Atlanticus“ können autonom bzw. ferngesteuert fahren und so störungsfrei Proben nehmen. Diese werden später im Labor auf ihre chemische und biologische Zusammensetzung hin untersucht. Sensoren an Bord der Katamarane vermessen die Oberflächenschicht und das darunterliegende Wasser in Echtzeit. Weitere Daten und Proben sammeln Tauchsonden, Bojen und Drifter. Über allem dreht das Forschungsflugzeug JadeOne der Jade Hochschule in Wilhelmshaven seine Runden und verschafft den Forschenden einen Überblick über das Seegebiet vor Helgoland.
Die Oberflächenschicht auf den Ozeanen ist allgegenwärtig und bis zu 1 Millimeter dick. Sie bildet unter günstigen Bedingungen einen schleimartigen Biofilm voller Algen und Mikroben und ist wie die Haut des Ozeans. Alles, was Ozean und Atmosphäre austauschen – Gase, Wärme, Süßwasser und Partikel – muss diese Schicht passieren.
„Die Oberflächenschicht beeinflusst Welleneigenschaften und Austauschprozesse zwischen dem Ozean und der Atmosphäre. Die Schicht ist ein äußerst dynamischer Lebensraum, der sich ständig verändert. Sie steht in ständiger Wechselwirkung mit der Atmosphäre, aber auch mit dem darunter liegenden Wasser,“ erklärt Prof. Dr. Oliver Wurl vom Institut für Chemie und Biologie des Meeres (ICBM) und Sprecher der DFG Forschungsgruppe BASS. „Durch ihre Lage zwischen Ozean und Atmosphäre bekommen die Oberflächenfilme eine sehr hohe Dosis UV-Strahlung und Licht ab, was wiederum einzigartige photochemische Reaktionen hervorruft.“ So produziert dieser biochemische Reaktor einzigartige organische Moleküle, recycelt organisches Material und ist die Basis einer einzigartigen mikrobiellen Gemeinschaft. Die Forschenden wollen verstehen, wie dieser biochemische Reaktor funktioniert und welche Faktoren die Biofilme erst entstehen lassen.
Die Forschungsgruppe wird gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) und den Österreichischen Wissenschaftsfonds FWF. Neben dem ICBM sind die Universitäten von Hamburg, Kiel und Wien, das GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, Leibniz-Institut für Troposphärenforschung TROPOS und das Helmholtz-Zentrum Hereon beteiligt.