Küstenforschung


Ein Kommentar

Der Weg durch die Küstenforschung – mit jedem Schritt schlauer

Beitrag (Text und Fotos) von Lisa Wischnewski, Schülerpraktikantin 

Mein Name ist Lisa und zurzeit absolviere ich am Helmholtz-Zentrum Geesthacht mein Schülerpraktikum. Vor einigen Tagen hat mich der Physiker Dr. Götz Flöser durch das Institut für Küstenforschung geführt. Es war sehr spannend, und die aktuellen Themen, die mich selber auch betreffen, haben mich sehr interessiert.

Zuerst hat Götz mir erklärt, dass die Küstenforschung in drei Bereiche eingeteilt ist: Biogeochemie im Küstenmeer, Operationelle Systeme und Systemanalyse und Modellierung. Einige Wissenschaftler fahren auf Forschungsfahrt und messen aktiv im Meer, an Küsten und in Flüssen. Zurück in Geesthacht untersuchen sie die dort genommenen Proben mit verschiedenen Geräten für bestmögliche Ergebnisse. Aber es gibt auch Wissenschaftler, die am Computer anhand der erfolgten Messungen Modellrechnungen erstellen.

Dann sind wir ins Geochemielabor gegangen, wo wir ein wissenschaftliches Gerät, die sogenannte Totalreflexions-Röntgenfluoreszenz (TXRF), die mithilfe von Röntgenstrahlen zum Beispiel aus Wasserproben bis zu 60 Elemente analysieren kann, gesehen haben. Außerdem haben mir zwei Wissenschaftler erklärt, wie ein ICP-MS Gerät funktioniert, das messen kann, wie hoch die Konzentration der in die Gewässer gelangten Kontrastmittel (z.B. aus medizinischen Röntgen- und MRT-Untersuchungen) in Proben aus Seen, Flüssen usw. ist. Diese Kontrastmittel gelangen übers Abwasser und die Flüsse ins Meer, da sie in Kläranlagen nicht herausgefiltert werden können.

Danach ging die Führung zu den Messgeräten und zum Schnellboot „Eddy“. Leider konnte ich das Forschungsschiff „Ludwig Prandtl“ nicht erkunden, da dieses zurzeit auf Forschungsfahrt unterwegs ist. Allerdings war es möglich, dass ich unter anderem zum Beispiel den modifizierten Messpfahl, der seit 15 Jahren in der deutschen Bucht Messungen vorgenommen hat, aus der Nähe betrachten konnte. Nun aber hat ihn ein Wissenschaftler umgebaut, um den Austausch von Gasen und Wassertröpfchen zwischen Ozean und Atmosphäre zu erforschen.

Schnellboot „Eddy“

Sehr interessant fand ich auch den Glider, ein autonomes Unterwasserfahrzeug, das sogar bis zu mehreren Monaten unabhängig vom Wetter durchs Wasser fahren kann. Der Glider bewegt sich auf und ab und nimmt dabei Messungen in unterschiedlichen Tiefen vor. Die Glider sind nicht nur in der deutschen Bucht, sondern zum Beispiel auch im Atlantik und weiteren Gewässern im Einsatz gewesen.

Eine weitere gute Idee der Wissenschaftler ist die FerryBox, die man auf Fähren oder Schiffen findet, die viel unterwegs sind. Diese misst dann zum Beispiel den pH-Wert, die Temperatur und den Salz- und Sauerstoffgehalt des Wassers. Im Anschluss an die Fahrt werden die gesammelten Daten an die Forscher in Geesthacht geschickt. Sechs FerryBoxen sind in der Ostsee unterwegs und acht in der Nordsee.

Die Forscher, die Modellrechnungen von den Messwerten und Befunden machen, haben sich unter anderem mit den Offshore-Windparks und deren Auswirkungen auf Strömung und Seegang, die auch mithilfe der Glider untersucht werden, beschäftigt. Die Glider konnten Verwirbelungen feststellen und wie stark sie sind. Anhand der Messwerte können Schätzungen über Folgen auf biologische und chemische Prozesse im Meer vorgenommen werden. Das Erforschen des Seegangs und der Strömungen erfolgt unter anderem mit Radargeräten. Dabei finde ich es interessant, dass Schiffe und Tiere vom Radar anders aufgefasst werden und somit keine verfälschten Ergebnisse entstehen.

Darstellung einer Forschungsinfrastruktur

Es hat mich sehr gefreut, dass ich einen Einblick in die Küstenforschung erhalten und sehr viel neues Wissen gewinnen konnte. Vielen Dank an Götz Flöser, dass er mir alles geduldig und freundlich erklärt hat, auch wenn ich etwas nicht gleich verstanden habe. In allem war es eine schöne Erfahrung, die ich sehr genossen habe.


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Herzlichen Glückwunsch!

Birgit Gerkensmeier hat am 10.04.2018 erfolgreich ihre Dissertation verteidigt! Wir freuen uns sehr und gratulieren von Herzen. Sie lässt uns ein bisschen an ihrer Doktorarbeit und ihrem Werdegang im Institut für Küstenforschung teilhaben:

Der Titel der Arbeit lautet: Governing Risks in a Social Process – Risk Management in the Multi-Risk, Multi-Scale and Multi-Stakeholder Environment of the Trilateral Wadden Sea Region

Küstenregionen, wie das Fallstudiengebiet in der trilateralen (niederländischen, deutschen und dänischen) Wattenmeerregion, sind mit der zunehmenden Komplexität von Risikomanagement-Prozessen konfrontiert; und in den kommenden Jahrzehnten werden weitere Herausforderungen, wie zum Beispiel der demografische Wandel, hinzukommen. Für ein erfolgreiches Risikomanagement in diesen Situationen braucht es vor allem einen Paradigmenwechsel weg von hochgradig technisch hin zu verstärkt sozialen Prozessen im Risikomanagement.

Vor diesem Hintergrund beschäftigt sich die Arbeit mit einer der wesentlichen Herausforderungen dieses Paradigmenwechsels, nämlich der Überführung von vorhandenen wissenschaftlichen Konzepten in die praktische Umsetzung. Dazu stellt die Arbeit einen ‚Integrative Risk Management Approach (IRMA)‘ vor. Dieser stellt die sozialen Prozesse im Risikomanagement in den Fokus und zeigt, wie horizontale (multi-sector) und vertikale (multi-scale) Governance Strukturen ausgebaut werden können. Aus den Erfahrungen in der trilateralen Wattenmeerregion ergeben sich konkrete, übertragbare Empfehlungen für andere Küstenregionen, wie zum Beispiel der Sektor-übergreifende Ansatz einer Multi-Stakeholder-Partnerschaft.

Wie ist die Arbeit entstanden – und wie geht es weiter?

Die Arbeit ist in der Arbeitsgruppe Sozioökonomie des Küstenraums von Prof. Dr. Beate Ratter entstanden und war dort Teil des EU-Projektes ENHANCE (Enhancing risk management partnerships for catastrophic natural hazards in Europe.

Nachdem das Projekt und die Dissertation nun abgeschlossen sind, freue ich mich umso mehr auf meine neuen Aufgaben im Institut für Küstenforschung. Seit Anfang 2018 arbeite im Norddeutschen Küsten- und Klimabüro bei Dr. Insa Meinke. Dort werde ich mich im Zuge des Projektes Co-Cli-Serv (Co-development of place-based Climate Services for Action) weiter verstärkt praxisnah und partizipativ mit der Entwicklung und Umsetzung von Klimaservices in Küstenregionen beschäftigen.

von links nach rechts: Prof. Dr. Beate Ratter, Birgit Gerkensmeier, Prof. Dr. Annegret Thieken, Prof. Dr. Gabriele Gönnert (Foto: Dr. Jürgen Schaper / Uni Hamburg)


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Publications

Feser, F. (2018): Constructing Records of Storminess. Oxford Research Encyclopedia of Climate Science, doi:10.1093/acrefore/9780190228620.013.5

Summary:

Storms are characterized by high wind speeds; often large precipitation amounts in the form of rain, freezing rain, or snow; and thunder and lightning (for thunderstorms). Many different types exist, ranging from tropical cyclones and large storms of the midlatitudes to small polar lows, Medicanes, thunderstorms, or tornadoes. They can lead to extreme weather events like storm surges, flooding, high snow quantities, or bush fires. Storms often pose a threat to human lives and property, agriculture, forestry, wildlife, ships, and offshore and onshore industries. Thus, it is vital to gain knowledge about changes in storm frequency and intensity. Future storm predictions are important, and they depend to a great extent on the evaluation of changes in wind statistics of the past.

To obtain reliable statistics, long and homogeneous time series over at least some decades are needed. However, wind measurements are frequently influenced by changes in the synoptic station, its location or surroundings, instruments, and measurement practices. These factors deteriorate the homogeneity of wind records. Storm indexes derived from measurements of sea-level pressure are less prone to such changes, as pressure does not show very much spatial variability as wind speed does. Long-term historical pressure measurements exist that enable us to deduce changes in storminess for more than the last 140 years. But storm records are not just compiled from measurement data; they also may be inferred from climate model data.

The first numerical weather forecasts were performed in the 1950s. These served as a basis for the development of atmospheric circulation models, which were the first generation of climate models or general-circulation models. Soon afterward, model data was analyzed for storm events and cyclone-tracking algorithms were programmed. Climate models nowadays have reached high resolution and reliability and can be run not just for the past, but also for future emission scenarios which return possible future storm activity.


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Trial cruise in the North Sea

Posting by Tianzhen Zhang, The Second Institute of Oceanography, SOA, China

Since March 11th, I have been visiting the Institute of Coastal Research at Helmholtz-Zentrum Geesthacht. I live in the HZG Guesthouse and the people I meet here are very nice and friendly. After safety training and preparation in the laboratory, I go to a trial cruise in the North Sea with Dr. Zhiyong Xie, and the other two visiting scholars, Dr. Xindong Ma and Lijie Mi from 9th to 18th April 2018.

This is my first time attending a voyage abroad, everything here is fresh and very interesting for me. The research vessel LUDWIG PRANDTL looks cool, which is operated by the captain Helmut Bornhöft and the chief engineer Detlef Heinze. My main job on the ship is to collect water samples and filter seawater by GF/F membrane for TOCPOC and pigments measurements at every station.

Photo: Zhiyong Xie

The German scientific research vessel is clean and orderly, and it really surprises me that there are only two men working on the vessel — a captain and a chief engineer. Another place which is different from the Chinese expedition vessel is that there is a small tidy kitchen on this boat and we could cook lunch for ourselves at noon, which is also new to me.

Since we work offshore, we often encounter various kinds of boats. On the second day we met a small fishing boat, on the third day we encountered a warship in the open sea and that was the first time I saw a warship at such a close distance. We also encountered two large cargo ships, one of them was too close to our vessel and forced us to make an emergency turn, which was also an exciting experience. On the fourth day working in the river Weser, I saw the yachts and the windmill generator on both sides of the river, which often appear in the movies. I also saw the sewage outlets discharge sewage into the river directly, which may be the same throughout the world I think 🙂

Due to the fresh gale in the past two days and the bad sea condition, we had to live in a small town called Norddeich. This is a scenic seaside town with a large sandy beach where you can see a beautiful sunset. After a short break, we will continue to sail, and I am looking forward to the next voyage.

Photo: Zhiyong Xie


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Das Freitagsfoto

Foto: Christiane Hagemann / HZG

Eine häufig gestellte Frage: Wozu braucht man das? Wir greifen sie heute mal auf und reichen sie in unserem Rätsel weiter. Zunächst mal: Wo ist das fotografiert worden? Was ist das (unter der Plane)? Meist liefern sich die Besucher auf das „Wozu?“ gleich selbst eine Antwort mit und diese ist oft nur eine der Möglichkeiten, was den Zweck angeht 🙂 Viel Vergnügen beim Rätseln und ein schönes Wochenende!


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Publications

Zahn, M., Akperov, M., Rinke, A., Feser, F., & Mokhov, I.I. (2018): Trends of cyclone characteristics in the Arctic and their patterns from different re-analysis data. Journal of Geophysical Research, doi:10.1002/2017JD027439

Abstract:

Cyclones in the Arctic are detected and tracked in four different reanalysis data sets from 1981 to 2010. In great detail the spatial and seasonal patterns of changes are scrutinized with regards to their frequencies, depths, and sizes. We find common spatial patterns for their occurrences, with centers of main activity over the seas in winter, and more activity over land and over the North Pole in summer. The deep cyclones are more frequent in winter, and the number of weak cyclones peaks in summer. Overall, we find a good agreement of our tracking results across the different reanalyses. Regarding the frequency changes, we find strong decreases in the Barents Sea and along the Russian coast toward the North Pole and increases over most of the central Arctic Ocean and toward the Pacific in winter. Areas of increasing and decreasing frequencies are of similar size in winter. In summer there is a longish region of increase from the Laptev Sea toward Greenland, over the Canadian archipelago, and over some smaller regions west of Novaya Zemlya and over the Russia. The larger part of the Arctic experiences a frequency decrease. All the summer changes are found statistically unrelated to the winter patterns. In addition, the frequency changes are found unrelated to changes in cyclone depth and size. There is generally good agreement across the different reanalyses in the spatial patterns of the trend sign. However, the magnitudes of changes in a particular region may strongly differ across the data.


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Kleine felsige Inseln

Foto: Markus Quante

waren auf unserem letzten Freitagsfoto zu sehen, so genannte Schären. Diese Küstenform findet man z.B. im nordeuropäischen Raum an den skandinavischen Küsten. Sie entstand in den Eiszeiten durch wandernde Gletscher, welche die darunter liegenden Gesteinsmassen überströmten und abschliffen.

Das Freitagsfoto entstand im Schärengarten von Göteborg, Schweden. Wobei der gebräuchliche deutsche Ausdruck Schärengarten eine nicht ganz treffende Übersetzung des schwedischen Wortes skärgård ist. Eigentlich bedeutet es nur Schären oder Schärenarchipel und hat nichts mit einem Garten zu tun. Das schwedische Wort gård bezeichnet einen Hof.


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Coastal Summer School 2018

18 – 29 September 2018 Hiddensee Island and on board of the RV „Elisabeth Mann Borgese“

Screenshot KÜNO Website Coastal Summer School

Coastal dynamics – consequences for coastal protection and ecology

The coastal summer school 2018 will give an interdisciplinary overview from topics related to the geological development of the Baltic Sea and its natural coastal dynamics to coastal protection measures as well as biogeochemical processes and ecological characteristics of coastal habitats. Experienced geologists, engineers, biologists, physical oceanographers and authorities representatives will share their knowledge and teach students by providing state-of-the-art information and hands-on training during two intense weeks at Hiddensee island and on a daily cruise in the Baltic Sea on the research vessel Elisabeth Mann Borgese.

The coastal summer school will take place on the Baltic Sea island of Hiddensee, located west of Germany’s largest island, Rügen. Hiddensee is the perfect place to show various topics of the summer school: eroding sandy shorelines and cliffs, sediment transport and the deposition of sand and formation of sandbanks and spits. Due to these dynamical processes, a variety of historical as well as modern coastal protection measures can be found on the island such as dunes, dykes, sand fillings and sea walls. Moreover, Hiddensee is famous for a variety of valuable coastal habitats showing a great biodiversity. (Source: KÜNO Coastal Summer School)

The Summer School, initiated by Hans Burchard from the Leibniz Institute for Baltic Research Warnemünde, is realized in cooperation of some of the leading National Centres for coastal research in Germany: Helmholtz-Zentrum Geesthacht, Centre for Material and Coastal Research, MARUM, Leibniz Institute for Baltic Research Warnemünde. They have been organizing a common annual summer school since 2002 in Sylt, Helgoland, Büsum and Warnemünde.

==>  For detailed information please visit the website KÜNO Coastal Summer School


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Wissen vom Fass

Warum nicht mal eine Kneipentour in Hamburg unternehmen? Eine ganz spezielle, um Wissensdurst zu stillen und schwer verdauliche wissenschaftliche Themen in leichten Häppchen zu genießen. Veranstaltet wird „Wissen vom Fass“ vom Forschungszentrum DESY und der Universität Hamburg. Unterstützung erhalten sie dabei von dem Exzellenzcluster „The Hamburg Centre for Ultrafast Imaging“, dem Sonderforschungsbereich „Particles, Strings and the Early Universe“ und PIER, der strategischen Partnerschaft zwischen DESY und der Universität Hamburg.

Das Angebot ist riesig, da fällt die Auswahl schwer. Allein aus dem Bereich Geowissenschaften werden 5 verschiedene Themen angeboten:

  • Was hat die nächste Eiszeit mit dem Atommüll zu tun?
  • Seebären und andere Wellen: wie Mathematik sie zähmen kann
  • Rettet die Tiefsee unser Klima?
  • Von der Einzigartigkeit des Wassers
  • Heiße Prozesse in kalten Böden Sibiriens

Ein Blick in die umfangreiche virtuelle „Speisekarte“ lohnt sich. Jetzt sind noch einige Tage Zeit, um die Auswahl zu treffen, welche der 50(!) Kneipen man am 19. April um 20.00 Uhr besuchen will. Viel Vergnügen beim Wissen vom Fass!

Screenshot wissenvomfass.de


EGU 2018

Beitrag von Sina Bold, Abteilung Aquatische Nährstoffkreisläufe

European Geosciences Union General Assembly / 8–13 April 2018

Seit heute morgen treffen sich über 10.000 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus mehr als 100 Ländern zum jährlichen General Assembly der European Geoscience Union (EGU) in Wien. Vom Institut für Küstenforschung des Helmholtz-Zentrums Geesthacht sind ebenfalls um die 40 Kolleginnen und Kollegen vor Ort.

Innerhalb von fünf Tagen werden in ca. 650 wissenschaftlichen Sessions fast 500 Vorträge und über 11 000 Poster präsentiert und diskutiert. Es gibt weiterhin ungefähr 1.000 sogennante PICOs (Presenting Interactive COntent), bei denen Ergebnisse auf einem Touchscreen präsentiert werden, mit denen Interessierte interagieren können. Neben dem Vorstellen und Diskutieren von wissenschaftlichen Ergebnissen, gibt es außerdem um die 100 Workshops und Kurse, um sich weiterzubilden, sowie einige Preisverleihungen für herausragende Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler.

Viele Forschende kommen jedes Jahr zum General Assembly der EGU – für Einige ist es das erste Mal. So oder so: Es gibt Vieles zu entdecken!

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(Fotos: Sina Bold / HZG)