Rund 4.000 autonome Messbojen driften im internationalen Projekt Argo durch die Weltmeere, um Umweltdaten zu sammeln. Forscherinnen und Forscher der Universität Oldenburg testen neue optische Messverfahren, mit denen die Mini-U-Boote in Zukunft auch biologische und chemische Daten aufnehmen können.
Ein globales Netzwerk autonomer Tauchbojen bekommt Verstärkung: Im Projekt DArgo2025, das Anfang August gestartet ist, bestücken Oldenburger Meeresforscher um Prof. Dr. Oliver Zielinski vom Institut für Chemie und Biologie des Meeres (ICBM) sechs „Mini-U-Boote“, so genannte Argo-Floats, mit verschiedenen optischen Sensoren, um diese zu testen. Die Pilotstudie unter der Leitung des Bundesamts für Schifffahrt und Hydrographie (BSH) in Hamburg dauert noch bis Ende 2021, das Bundesforschungsministerium fördert den Anteil der Universität Oldenburg mit rund 965.000 Euro.
Die neuen Tauchbojen sollen einen Generationenwechsel im internationalen Forschungsprogramm Argo einleiten, das im Jahr 2000 begann und an dem mittlerweile mehr als 30 Staaten beteiligt sind. Argo umfasst eine Flotte von knapp 4.000 etwa zwei Meter langen Messrobotern, die autonom durch die Weltmeere driften, 160 davon stammen aus Deutschland.
Wanderer in den Ozeanen
Alle Drifter treiben in einer Meerestiefe von 1.000 Metern mit der Strömung und sinken alle neun Tage auf 2.000 Meter ab. Von dort aus steigen sie zur Oberfläche auf und messen dabei Druck, Leitfähigkeit und Temperatur des Meerwassers. Anschließend senden sie die Messdaten und ihre jeweilige Position zu einem Satelliten. Die Argo-Floats sind meist rund vier Jahre im Meer unterwegs, bis ihre Batterien erschöpft sind. Die gewonnenen Daten sind frei zugänglich und dienen dazu, den klimatischen Zustand der Weltmeere zu bestimmen.
Nun werden die Kapazitäten der Mini-U-Boote erweitert. Ein Teil von ihnen liefert inzwischen auch Informationen über biologische und chemische Vorgänge im Meer. Diese sogenannten Biogeochemical Argo-Floats – abgekürzt: BGC-Floats – sind mit zusätzlichen Sensoren ausgestattet. Daran, die Leistungsfähigkeit dieser Messfühler weiter zu verbessern, arbeitet auch das Team um den Meeresphysiker Zielinski im Oldenburger Teilprojekt.
Die Forscher planen, sechs Floats mit optischen Sensoren zu bestücken, die das Unterwasserlichtfeld vermessen – also das Restlicht im Meer, das mit zunehmender Wassertiefe immer schwächer wird. „Momentan verfügen BGC-Floats üblicherweise über Messgeräte, so genannte Radiometer, die maximal vier verschiedene Wellenlängen des Lichtes registrieren können“, berichtet Zielinski. Schwerpunkt des ICBM-Projekts sei es, kommerziell verfügbare Radiometer zu testen, die Licht in bis zu 200 verschiedene Kanäle im ultravioletten und sichtbaren Bereich des Spektrums aufspalten und die jeweilige Lichtstärke messen können.
Was das Licht verrät
Mit solchen Messungen wollen Biologen in Zukunft Veränderungen im Unterwasserlichtfeld registrieren, die zum Beispiel im Wasser gelöste Stoffe hervorrufen: Bestimmte organische, aber auch anorganische Substanzen filtern sozusagen bestimmte Farben aus dem Licht heraus. Da das Unterwasserlichtfeld das Wachstum von Algen und damit auch die Lebensbedingungen von tierischem Plankton, Fischen und andere Lebewesen stark beeinflusst, lassen sich über die optischen Messungen wichtige Hinweise auf die biologischen Aktivitäten im Meer gewinnen.
Das Team will außerdem im Zentrum für Marine Sensorik (ZfMarS) am ICBM in Wilhelmshaven einen bio-optischen Kalibrier- und Qualitätssicherungsplatz einrichten. „Wir untersuchen, welche der von uns getesteten Sensoren die besten Ergebnisse liefern und inwieweit die Messungen verschiedener Sensoren vergleichbar sind“, sagt Zielinski. Die neuen Sensoren müssen über mehrere Jahre zuverlässige Ergebnisse liefern – trotz Wind und Wellen, Bewuchs, Korrosion und hohem Druck in der Tiefsee.
Zielinski und sein Team sind aktuell noch an zwei weiteren vom Bundesforschungsministerium geförderten Projekten beteiligt. In den Vorhaben SpectralArgo-N und BGC-Argo-Next testen die Forscherinnen und Forscher ebenfalls neue optische Sensoren für die Argo-Flotte, darunter radiometrische, photometrische und fluorometrische Messgeräte. Daneben registrieren die von dem Team betreuten Floats noch weitere biogeochemische Daten, etwa den pH-Wert des Meerwassers, den Sauerstoffgehalt, das gelöste organische Material und den Chlorophyllgehalt.
