Küstenforschung


Ein Kommentar

Neue Expedition mit Zeppelin

Screenshot hzg.de

Am 20. September 2017 startet unter Leitung des Helmholtz-Zentrums Geesthacht (HZG) eine besondere Expedition im deutschen Wattenmeer und in der Elbe.

Die Wissenschaftler des HZG und des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) sowie des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) aus Leipzig analysieren die Elbe, um zukünftige Flutszenarien besser vorhersagen zu können. Außerdem untersuchen die Wissenschaftler wie sich der großräumige Ausbau der Offshore-Windkraftanlagen auf die Nordsee auswirkt. Als Observatorium nutzen sie einen Zeppelin, Drohnen sowie mehrere Forschungsschiffe; gleichzeitig werten sie Daten von Messstationen aus. (Quelle: HZG Pressemitteilung)

==> zur kompletten Pressemitteilung HZG


Untersuchungen im Windpark DanTysk

Beitrag von Tristan Zimmermann und Larissa Schultze

Zwischen dem 17. und dem 20. Juli waren Mitglieder aus den Forschungsgruppen Kleinskalige Physik und Turbulenz, Marine Bioanalytische Chemie und Submesoskalige Dynamik unterwegs in der Nordsee mit dem Forschungsschiff „Ludwig Prandtl“. Ziel der Forschungsexpedition war es, chemische und physikalische Parameter in der Umgebung von Offshore Windkraftanlagen zu untersuchen, die bisher weitgehend unerforscht sind.

Windkraftanlage im Offshore Windpark DanTysk; Foto: HZG / Anna Reese

Die Errichtung mehrerer Offshore Windkraftanlagen in Küstengewässern wirft unterschiedlichste wissenschaftliche Fragen auf. Einer der Schwerpunkte dieser Expedition war es, Informationen über die Temperaturschichtung der Wassersäule in unmittelbarer Nähe zu den Windmühlen zu sammeln, da diese Turbulenz bei fließender Strömung erzeugen. Die Zunahme an Turbulenz durch die installierten Windmühlen könnte dazu beitragen, dass die Temperaturschichtung vor Ort geschwächt wird oder gar verschwindet, was gegebenenfalls einen bedeutenden Einfluss auf das marine Ökosystem haben könnte. Um die möglichen Veränderungen der Temperaturschichtung innerhalb des Windparks zu untersuchen, wurde eine Schleppkette verwendet. Die Schleppkette ist eine Kette von hochauflösenden CTD-Sensoren (Leitfähigkeit, Temperatur und Tiefe), welche in dieser Expedition die Wassersäule von der Wasseroberfläche bis unterhalb der Temperaturschichtung gemessen hat.

Schlauchboot Tümmler während Messungen mit einer Schleppkette im Windpark DanTysk; Foto: HZG / Anna Reese

Ein weiteres Ziel der Arbeiten war es, Wasser und Sedimentproben im Bereich des Windparks zu gewinnen. Dank einer Genehmigung des Windparkbetreibers konnten erstmals Wasserproben direkt innerhalb des Windparks in der Nähe der Anlagen genommen werden. Im Labor sollen diese Proben dann auf ihren Schwermetallgehalt hin untersucht werden. Hierfür wird am HZG die Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-MS) verwendet. Die so erhobenen Daten fließen in ein Projekt ein, das die Abteilung Marine Bioanalytische Chemie aktuell in Zusammenarbeit mit dem Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrografie (BSH) bearbeitet. In diesem geht es um die Frage, welche stofflichen Emmisionen von Offshore Windanlagen ausgehen. Von besonderem Interesse ist hierbei das Verhalten sogenannter Opferanoden, die verwendet werden, um die Windkraftanlagen vor Korrosion durch das salzhaltige Meerwasser zu schützen. Da sich die Anoden mit der Zeit auflösen, besteht die Möglichkeit, dass Legierungsbestandteile der Anoden in die Umwelt gelangen.

Aufgrund der guten Wetterbedingungen konnten alle geplanten Experimente erfolgreich durchgeführt werden, so dass die Wissenschaftler bereits einen Tag früher als geplant die Rückreise nach Geesthacht antreten konnten. Aktuell werden die erhobenen Messdaten ausgewertet und die gewonnenen Proben für die anstehenden Messungen vorbereitet.


Chemietransportmodellierung

Der Name der Abteilung deutet an, womit sich die Wissenschaftler beschäftigen. Schiffsemissionen sind ein zentrales Thema ihrer Arbeit, das in seiner Komplexität betrachtet wird. Welche Wechselwirkungen treten beim Zusammentreffen von Schiffsabgasen mit landwirtschaftlichen Emissionen auf? Welche physikalischen und chemischen Prozesse finden statt, und wohin werden die Partikel transportiert? Fragen, die nicht nur die unmittelbare Küstenregion betreffen.

Doch wie können die Wissenschaftler solche Daten erheben und berechnen? Und obendrein die Ergebnisse anschaulich darstellen und künftige Szenarien entwickeln, die als Entscheidungshilfe dienen? Hier kommt die Kooperation mit dem Deutschen Klimarechenzentrum ins Spiel. Im Film erläutern Dr. Volker Matthias, Leiter der Abteilung Chemietransportmodellierung am HZG, und Michael Böttinger, Leiter Visualisierung und Öffentlichkeitsarbeit am Deutschen Klimarechenzentrum (DKRZ), wie diese erfolgreiche Zusammenarbeit funktioniert.

 


Pock­mark­fel­der vor Hel­go­land

Screenshot Website marum.de

Es gibt eine aktuelle Veröffentlichtung zur Studie so genannter Pockmarkfelder vor Helgoland, die unter Federführung des MARUM, Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen, durchgeführt wurde. Daran beteiligt waren Wissenschaftler des Instituts für Küstenforschung aus der Abteilung Aquatische Nährstoffkreisläufe.

Der eng­li­sche Be­griff pock­mark (deutsch: Po­cken­n­ar­be) be­zeich­net cha­rak­te­ris­ti­sche Kra­ter am Ge­wäs­ser­bo­den, die beim Aus­tritt von Flüs­sig­kei­ten oder Ga­sen aus dem Un­ter­grund ent­ste­hen. Vor Helgoland haben die Wissenschaftler beim Kartieren des Meeresbodens tausende Krater entdeckt, die im Zu­sam­men­hang mit er­höh­ten Me­than­kon­zen­tra­tio­nen im Se­di­ment als so ge­nann­te Pock­marks iden­ti­fi­ziert wurden.

Weitere Informationen zur Studie und den Ergebnissen gibt es auf der MARUM Webseite.

Knut Krä­mer, Pe­ter Hol­ler, Ga­bri­el Herbst, Alex­an­der Bra­tek, Soe­ren Ah­mer­kamp, An­dre­as Neu­mann, Alex­an­der Bar­tho­lo­mä, Jus­tus E.E. van Beu­se­kom, Mo­ritz Hol­tap­pels und Chris­ti­an Win­ter (2017): Ab­rupt emer­gence of a lar­ge pock­mark field in the Ger­man Bight, sou­theas­tern North Sea. Sci­en­ti­fic Re­ports 7, 2017; DOI: 10.1038/s41598-017-05536-1

Abstract:

A series of multibeam bathymetry surveys revealed the emergence of a large pockmark field in the southeastern North Sea. Covering an area of around 915 km2, up to 1,200 pockmarks per square kilometer have been identified. The time of emergence can be confined to 3 months in autumn 2015, suggesting a very dynamic genesis. The gas source and the trigger for the simultaneous outbreak remain speculative. Subseafloor structures and high methane concentrations of up to 30 μmol/l in sediment pore water samples suggest a source of shallow biogenic methane from the decomposition of postglacial deposits in a paleo river valley. Storm waves are suggested as the final trigger for the eruption of the gas. Due to the shallow water depths and energetic conditions at the presumed time of eruption, a large fraction of the released gas must have been emitted to the atmosphere. Conservative estimates amount to 5 kt of methane, equivalent to 67% of the annual release from the entire North Sea. These observations most probably describe a reoccurring phenomenon in shallow shelf seas, which may have been overlooked before because of the transient nature of shallow water bedforms and technology limitations of high resolution bathymetric mapping.


German-Israeli Workshop on Coastal Zone Processes in Israel

Beitrag von Christiane Hagemann

Seit Dienstag trifft sich an der Universität Hamburg / CLiSAP eine Gruppe deutscher und israelischer Wissenschaftler, um sich über gemeinsame Interessen in der Küstenforschung austauschen. Ziel des 3-tägigen Workshops ist es, gemeinsame Themen für zukünftige Kooperationen zu entwickeln.

Foto: HZG / Christiane Hagemann

Auf Einladung von Prof. Dr. Kay Emeis, Helmholtz-Zentrum Geesthacht, in Kooperation mit Prof. Dr. Michael Krom, Universität Haifa, nehmen Kollegen aus dem Institut für Küstenforschung und Fachleute von der Universität Haifa und der Ruppin School of Marine Science in Michmoret, Israel, sowie Gäste vom MPI-Meteorologie und von der Universität Hamburg, vom  MARUM der Universität Bremen, vom GEOMAR und vom Projektträger Jülich teil an der Veranstaltung.

Foto: HZG / Christiane Hagemann


Das Programm

zu unserer Tour „Forschung vor Anker 2017“ steht fest. Durch die großartige Unterstützung unserer Kooperationspartner ist ein vielfältiges und interessantes Angebot zustande gekommen. Ganz herzlichen Dank an:

Fischerei- und Hafenmuseum Sassnitz

 

 

Nationalparkamt Vorpommern

 

Ostseebad Insel Poel

 

 

Einzelheiten zum Programm:

Wir sind wie bereits im Vorjahr Partner im Wissenschaftsjahr 2016*17 – Meere und Ozeane des Bundesministeriums für Bildung und Forschung.

Alle Informationen finden Sie auch auf unserer Webseite Forschung vor Anker


Küste in Niederösterreich

Beitrag von Prof. Dr. Hans von Storch

Wir wussten es ja schon immer, dass Küste überall ist. Aber dass Küste nun auch in Niederösterreich stattfindet, jedenfalls in einer ferneren Vergangenheit, mit Tsunamis und allen Schikanen, das war dann doch etwas überraschend. Aber die letzten Zweifel sind verflogen, wenn man im Eingangsbereich der Ausstellung Gewaltig! Extreme Naturereignisse (12. März 2017 bis 11. Februar 2018 im Museum Niederösterreich – Haus der Natur, St. Pölten) einen ehemaligen Institutsleiter des Instituts für Küstenforschung in einem Bildschirm sitzen und erklären sieht.

Hans von Storch erklärt sich was. Foto: Christa Hammerl

Aber Spaß beiseite:  Mit der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG), also dem österreichischen Wetterdienst, gibt es schon seit vielen Jahren eine  fruchtbare Zusammenarbeit, und so lag es nahe, die Geesthachter Kompetenz hinzuzuziehen, als man in  St. Pölten erzählen wollte von den Naturereignissen wie Erdbeben, Sturm, Hagel oder Hochwasser, denn solche Ereignisse werden heutzutage ja gerne zusammen mit dem menschgedachten Klimawandel gedacht. Und da ist es nützlich, wenn jemand vom Fach die Dinge richtig einordnet – so thematisiert die Ausstellung sehr schön die Bandbreite der Naturkatastrophen und deren Manifestation in der Region, wobei man dann auch  beim erdgeschichtlichen Tsunami in Niederösterreich vorbeikommt.

Werden Menschen mit Naturereignissen konfrontiert, reagieren sie meist überaus emotional. Kommen Themen wie Klimaveränderung und Erderwärmung hinzu, herrscht oft die Ansicht, derartige Ereignisse seien in den letzten Jahrzehnten häufiger aufgetreten und hätten größere Schäden angerichtet als früher. Denkt man an mehrfaches Donauhochwasser in den letzten 15 Jahren, den Hurrikan Katrina 2005, den Orkan Kyrill 2007, den Tsunami im Indischen Ozean 2004 und zahlreiche verheerende Erdbeben, wird dieser Eindruck verständlich. Naturgewalten wie diese prägen sich – zumindest für eine Generation – ins Gedächtnis der Menschen ein, oft wird dabei aber vergessen, dass sie auch in der Vergangenheit von Bedeutung waren und wohl auch in Zukunft sein werden.

Kuratorin Christa Hammerl und externer Berater Hans von Storch. Foto:  Florian Müller, Museum Niederösterreich

Die Ausstellung will deshalb erklären, wie es überhaupt zu solchen Ereignissen kommt. Wie entsteht ein Erdbeben? Was sind die Ursachen für Bergstürze? Warum kommt es zu einem Hochwasser? Was sind Eisstöße? Darüber hinaus wird ein Bogen von historischen Naturkatastrophen zur Gegenwart gespannt und globale Extremereignisse werden jenen in Niederösterreich gegenübergestellt.

In der Ausstellung kommen auch tierische Plagen wie Heuschrecken, Reblaus und Wegschnecke nicht zu kurz, denn – treten diese Tiere in Massen auf, werden auch sie zu durch das Nadelöhr „Gesellschaft“ zur „Katastrophe“, die von der Natur ausgeht.

Nicht zuletzt wird der Grundlagenforschung Raum gewidmet. Mit noch nie gezeigten historischen Messinstrumenten und zahlreichen historischen Dokumenten beleuchtet die Ausstellung drei Pioniere der geophysikalischen Wissenschaften: Carl Friedrich Gauß, Karl Kreil und Victor Conrad. Letzterer Meteorologe und Geophysiker, legte mit seinem Vermögen den Grundstein für aktuelle Spitzenforschung im Conrad Observatorium am Trafelberg in Niederösterreich.

Christa Hammerl und Hans von Storch

In Kooperation mit der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG).
Kuratoren: Christa Hammerl (ZAMG), sowie Peter Melichar (ZAMG) und Erich Steiner (Wiss. Leiter Haus der Natur).


BIOACID – Biological Impacts of Ocean ACIDification

Mesocosm experiments mimic the future, more acidified ocean. But responses of plankton communities to these conditions can be masked by a variety of unresolved factors. Model calculations help to identify uncertainties that could produce this variability.

Find out more in the publication by scientists from Helmholtz-Zentrum Geesthacht – HZG and Geomar Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel:

Moreno de Castro, M., Schartau, M., and Wirtz, K. (2017): Potential sources of variability in mesocosm experiments on the response of phytoplankton to ocean acidification. Biogeosciences, 14, 1883-1901, doi:10.5194/bg-14-1883-2017

Abstract:

Mesocosm experiments on phytoplankton dynamics under high CO2 concentrations mimic the response of marine primary producers to future ocean acidification. However, potential acidification effects can be hindered by the high standard deviation typically found in the replicates of the same CO2 treatment level. In experiments with multiple unresolved factors and a sub-optimal number of replicates, post-processing statistical inference tools might fail to detect an effect that is present. We propose that in such cases, data-based model analyses might be suitable tools to unearth potential responses to the treatment and identify the uncertainties that could produce the observed variability. As test cases, we used data from two independent mesocosm experiments. Both experiments showed high standard deviations and, according to statistical inference tools, biomass appeared insensitive to changing CO2 conditions. Conversely, our simulations showed earlier and more intense phytoplankton blooms in modeled replicates at high CO2 concentrations and suggested that uncertainties in average cell size, phytoplankton biomass losses, and initial nutrient concentration potentially outweigh acidification effects by triggering strong variability during the bloom phase. We also estimated the thresholds below which uncertainties do not escalate to high variability. This information might help in designing future mesocosm experiments and interpreting controversial results on the effect of acidification or other pressures on ecosystem functions.

 

More detailed information about the ==> BIOACID project

Screenshot BIOACID video

 

 

Maria Moreno compares her work to a detective mission – as you can learn in a BIOACID video portrait about her.


Ozeanworkshop auf Helgoland: Noch bis 31. März 2017 bewerben!

Logo: Helmholtz-Gemeinschaft

Logo: Helmholtz-Gemeinschaft

Im April ist es soweit: Dann wird über die Vergabe der 20 Plätze entschieden, die im September beim 14-tägigen Ozeanworkshop „Mehr Meer 2017“ auf Helgoland zur Verfügung stehen. Schülerinnen und Schüler ab 16 Jahren aus dem ganzen Bundesgebiet sind eingeladen, sich noch bis zum 31. März auf die kostenlose Teilnahme an dem umfangreichen Programm zu bewerben und sogar eigene Themenwünsche dafür zu äußern.

„Was da auf die Teilnehmer zukommt? Arbeit ohne Ende“, scherzt Dr. Joachim Dengg, der Koordinator des Workshops vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel. „Nein, im Ernst, es geht um zwei Dinge: Einerseits wollen wir mit den Jugendlichen verschiedene Themen aus der Meeres- und Klimaforschung im Experiment und auch in der Theorie erkunden. Andererseits und genauso wichtig: Wir wollen dabei auch eine gute Zeit zusammen haben. Bei einer solchen Veranstaltung muss das interne Klima stimmen. Genauso wie bei einem guten Forschungsteam.“

…hier weiterlesen.


Interner Workshop zu PACES II

Beitrag von Prof. Dr. Ralf Ebinghaus, Leiter der Abteilung Umweltchemie

Am 27. Januar fand im Nobel-Pavillon ein Status-Workshop  zum gemeinsamen Forschungsprogramm PACES II mit dem Alfred-Wegener-Institut (AWI) statt. In dieser HZG-internen Veranstaltung mit dem Schwerpunktthema „Fragile coasts and shelf sea“ waren alle am Standort Geesthacht beteiligten Wissenschaftler/innen des Arbeitspakets „Biogeochemical provinces of sea floors in the German North Sea sector“ zusammengekommen, um den Fortschritt der Arbeiten vorzustellen, Highlights zu präsentieren und das weitere Vorgehen abzustimmen.

Ein wichtiger Meilenstein ist die web-GIS basierte Plattform coastMap, die im Sommer 2017 als beta-Version erscheinen wird. Hiermit wird der Öffentlichkeit ein Tool mit Detailinformationen zur Verfügung gestellt, welches die Daten der Habitat-Kartierung aus coastMap ansprechend und verständlich umsetzt.

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(Fotos: HZG / Christiane Hagemann)