Vom Zeppelin aus die Wassertemperatur messen

Ozeanwirbel sind klein und kurzlebig und folglich schwer zu messen. Spezialkameras helfen, sie genau zu erfassen.

Die großen Meeresströmungen wie der Humboldtstrom im Südpazifik oder der Golfstrom im Nordatlantik beeinflussen das Wetter und Klima in den jeweiligen Regionen erheblich. Angetrieben werden sie durch Wind und Gezeiten, aber auch durch Temperatur- und Salzgehaltunterschiede.

Zusätzlich zu den großen Meeresströmungen gibt es aber auch viel kleinere Verwirbelungen. Sie werden als Ozeanwirbel oder auch Eddys bezeichnet. Der wissenschaftlichen Beobachtung und Auswertung entziehen sie sich allerdings häufig, da sie sehr kleinskalig (Durchmesser oftmals nur wenige Kilometer) und kurzlebig (wenige Stunden bis zu einem Tag) sind. Satelliten, die zwar in regelmäßigen Abständen, aber nur kurz eine bestimmte Region überfliegen, können die Ozeanwirbel deshalb kaum erfassen, da sich die Wirbel schon wieder aufgelöst haben, wenn der Satellit die Stelle erneut überfliegt.

Trotz ihrer geringen Größe und Lebensdauer spielen sie aber eine bedeutende Rolle für den Energiehaushalt der globalen Ozeanzirkulation. Darüber hinaus beeinflussen der Salz- und Sauerstoffgehaltgehalt sowie die Temperaturunterschiede des Wassers auch die Lebensbedingungen von Mikroalgen, Plankton und Fischen. Es ist deshalb in mehrfacher Hinsicht wichtig, die Funktionsweise und auch die Auswirkungen der Ozeanwirbel besser zu verstehen.

Die Beobachtung von Ozeanwirbeln erfolgt mit Spezialkameras vom Zeppelin aus

Für die Beobachtung von Ozeanwirbeln aus der Luft wird Anfang Juni 2016 von Wissenschaftlern des Helmholtz-Zentrums Geesthacht (HZG) erstmalig ein Zeppelin über der Ostsee eingesetzt. Dieser wird in ca. 1.000 m Höhe über die Meeresoberfläche  fliegen und sobald ein interessanter Wirbel gefunden ist über diesem ortsfest schweben. Ausgestattet ist er mit Infrarot- und Hyperspektralkameras, um Temperaturunterschiede bzw. den Salz-  und Chlorophyllgehalt des Meerwassers messen zu können.

Die Infrarotkamera oder auch Wärmebildkamera misst allerdings nicht direkt die Wassertemperatur, sondern sie zeichnet lediglich die Intensität der Strahlung im Infrarotbereich auf und wandelt diese Strahlung dann in ein sichtbares Bild um. Temperaturunterschiede von 0,03 °C können so nachvollzogen werden. Mit der Hyperspektralkamera hingegen, werden Salz- und Chlorophyllgehalt bestimmt. Im Gegensatz zu einer normalen Kamera, die das sichtbare Licht in drei Fraktionen (rot, grün und blau) zerlegt und Bilder erzeugt, können Hyperspektralkameras weitere für das menschliche Auge unsichtbare Wellenlängen vom ultravioletten Bereich bis zum langwelligen Infrarot erfassen und sichtbar machen. Aus dem unterschiedlichen Reflexionsvermögen von Chlorophyll bzw. Meerwasser kann dann der jeweilige Gehalt berechnet werden.

Die Bildungsmechanismen und zeitliche Entwicklung der Ozeanwirbel aus kühlerem (bildet zumeist den inneren Kern) bzw. wärmerem Wasser (bildet zumeist den äußeren Wirbel) können so genau, über mehrere Stunden beobachtet werden. Auch die Beeinflussung der Verteilung von Mikroalgen bzw. des Chlorophylls durch die Entstehung des Wirbels sollen auf diese Weise ausgewertet werden.    

Ergänzt werden die Messungen aus der Luft mit Strömungsmessern, Wellen- und Ozeangleitern, die vom Forschungsschiff, aber auch von einem Schlauchboot aus ins Meer zur Datenerhebung ausgesetzt werden.

Linktipps

 Unter der fachlichen Leitung von Prof. Burkard Baschek, Institut für Küstenforschung am Helmholtz-Zentrum Geesthacht (HZG), ist der Film "Uhrwerk Ozean" entstanden.
 Küstenforschung erstmalig mit Hilfe eines Zeppelins: im Podcast erklärt Prof. Burkard Baschek die wichtigsten Ziele der Forschungsexpedition.
 Die Jagd nach den Meereswirbeln beginnt. (Artikel der Helmholtz-Gemeinschaft)
  Interview: Erfolg der Zeppelin-Expedition mit Prof. Burkard Baschek (Helmholtz-Gemeinschaft)
 Podcast mit dem Luftschiffpiloten (Helmholtz-Gemeinschaft)
 Meeresforschung extrem [w] wie wissen, ARD.

Text: Dr. Ute Münch, Wissensplattform Erde und Umwelt, fachliche Durchsicht Dr. Holger Brix (HZG)

Meere und Ozeane sind Erholungsgebiet, Nahrungs- und Rohstoffquelle und spielen eine wichtige Rolle im Klimasystem. Deshalb ist dies das Thema des Wissenschaftsjahres 2016/17 des Bundesministeriums für Bildung und Forschung. Bei eskp.de wird es regelmäßig neue Beiträge zum Thema Meere und Ozeane geben.

Text, Fotos und Grafiken soweit nicht andere Lizenzen betroffen: eskp.de | CC BY 4.0
eskp.de | Earth System Knowledge Platform - die Wissensplattform des Forschungsbereichs "Erde und Umwelt" der Helmholtz-Gemeinschaft.

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