Küstenforschung


Methan in der Nordsee

Screenshot eskp.de

Durch Öl- und Gasförderung entweicht das Treibhausgas Methan. Dies vermutlich über lange Zeiträume und in deutlich größeren Mengen als bisher angenommen.

Ein Forscherteam des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel und der Universität Basel erhob Daten, die darauf schließen lassen, dass Gasaustritte, die entlang der Außenseite von Bohrlöchern entweichen, ein deutlich größeres Problem darstellen könnten als bisher angenommen.  (Quelle: ESKP)

==> Rund um Bohrlöcher in der Nordsee steigt Methan auf


Rhein Beprobung erfolgreich beendet

Beitrag von Dr. Daniel Pröfrock und Dr. Johanna Irrgeher, Abteilung Marine Bioanalytische Chemie

Nach Zwischenstopps in Bad Honnef, Koblenz, Wiesbaden, Mannheim und Karlsruhe sowie ca. 600 km Fahrtstrecke auf dem Rhein konnte die Beprobung erfolgreich abgeschlossen werden. Insgesamt wurden an 77 Stationen mit Hilfe des institutseigenen Schlauchboots „Tümmler“ Sediment- und Wasserproben genommen, bis in den Bereich der ersten Rheinstaustufe bei Iffezheim.

Ein Begleitteam sorgte zusätzlich von Land aus für die Beprobung von ausgewählten Stationen entlang der wichtigsten Rheinzuflüsse bzw. im Bereich oberhalb der Staustufen, so dass Proben aus dem gesamten deutschen Einzugsgebiet gewonnen werden konnten. Als Begleitfahrzeug kam erstmalig ein kleines Kühlfahrzeug zum Einsatz, in dem die Proben während der kompletten Kampagne bei Temperaturen um den Gefrierpunkt gelagert wurden, da ein direkter Transport ins Labor aufgrund der großen Entfernung zum Institut für Küstenforschung logistisch kaum zu realisieren wäre.

Eine besondere Herausforderung bei der gesamten Kampagne stellte der ununterbrochene Schiffsverkehr auf dem Rhein dar, der weltweit zu den am stärksten befahrenen Wasserstraßen zählt. Zusätzlich kam es am vorletzten Tag wegen starker Regenfälle in den flussaufwärts liegenden Gegenden der Beprobung zu einem starken Anstieg des Rheinwasserpegels, der an verschiedenen Stellen die Strömungsgeschwindigkeit deutlich verstärkte, wodurch das Manövrieren auf dem Fluss noch anspruchsvoller wurde.

(Fotos: Daniel Pröfrock / HZG)

Von der Wasserseite aus konnte man sehr gut erkennen, wie stark dieser Fluss bis heute durch den Menschen beeinflusst wird. Dies zeigt sich insbesondere in den fast vollständig durch wasserbauliche Maßnahmen befestigten Uferbereichen sowie den immer wieder auftauchenden großen Industrieansiedlungen direkt am Rhein, die den Fluss als Transportweg bzw. als wichtige Quelle für ihr Prozesswasser nutzen.

Der zeitaufwändigste Teil der Arbeit steht uns Wissenschaftlern aber erst bevor, denn alle Proben müssen jetzt für die anstehenden Messungen vorbereitet werden. So werden die Wasserproben filtriert, um später sowohl die gelösten Schadstoffe wie auch solche, die an den Schwebstoff gebunden sind, erfassen zu können.

Bei den genommenen Sedimentproben ist der Vorbereitungsprozess noch etwas umfangreicher: Diese werden zuerst bei -80°C eingefroren und anschließend gefriergetrocknet, um das Wasser schonend aus den Proben zu entfernen. Die so vorbereiteten Proben werden dann homogenisiert und im Anschluss gesiebt um die < 63 µm bzw. <20 µm Partikelfraktion aus dem Sediment abzutrennen, an denen aufgrund ihrer Größe und chemischen Zusammensetzung erfahrungsgemäß die meisten Schadstoffe gebunden sind. Die so gewonnenen Fraktionen werden dann mit Säuren aufgelöst bzw. mit Lösungsmitteln extrahiert, um die eigentliche Messprobe zu erhalten, in denen dann mit modernen analytischen Verfahren der Schadstoffgehalt bestimmt wird.

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(Fotos: Daniel Pröfrock / HZG)

Eine Übersicht über den gesamten beprobten Bereich sowie weitere Impressionen und erste Ergebnisse werden in Kürze auf der Webseite der Abteilung Marine Bioanalytische Chemie präsentiert.


Das Freitagsfoto

Foto: Ina Frings / HZG

Da hat ein Wesen seine Spuren im Schlick hinterlassen. Wir wollen gar nicht wissen, wer es war. Wir suchen eher einen aussagekräftigen Titel für das Bild. Ein Wissenschaftler würde es spontan mit einem fachspezifischen Ausdruck benennen, der nicht nur buchstäblich stimmt, sondern auch im übertragenen Sinn manchmal verwendet wird. Ein Ausdruck, der wiederum im übertragenen Sinn so abstrakt klingt, dass man sich zunächst nichts Konkretes darunter vorstellen kann.  Na, worauf wollen wir hinaus? Viel Spaß beim Knobeln und ein schönes Wochenende!


Der Idstedt-Löwe

war auf unserem letzten Freitagsfoto abgebildet. Eigentlich nicht würdevoll genug, aber sonst wäre das Rätsel zu einfach gewesen. Der dänische Bildhauer Herman Wilhelm Bissen schuf das Monument 1862 zur Erinnerung an den Sieg der Dänen über die Schleswig-Holsteiner in der Schlacht bei Idstedt (1850).

Foto: Ina Frings / HZG

Die Bronzestatue kehrte 2011 an ihren ursprünglichen Standort in Flensburg zurück und wurde am 10. September auf dem alten Friedhof enthüllt. Eine Kopie des Idstedt-Löwens aus Zink von 1874 steht am Wannsee in Berlin. Auf Wikipedia kann man die umfangreiche Geschichte zum Idstedt-Löwen nachlesen.


Dicke Schiffe, dicke Luft?

Screenshot story.kn-online.de

Die Kieler Nachrichten online haben eine Ausarbeitung zu Schiffsemissionen veröffentlicht, die die Komplexität des Themas aufzeigt. Gesundheitliche, politische und wirtschaftliche Aspekte werden beleuchtet am Beispiel der Kieler Förde. Wie steht es um die Luftqualität in Kiel? Müssen Schadstoffe differenziert betrachtet werden? Welche Meinung haben Bewohner und Kreuzfahrtgäste zu dieser Problematik? Wo entstehen Interessenkonflikte? In einem Teil des Dossiers zeigt Dr. Volker Matthias, Leiter der Abteilung Chemietransportmodellierung, den Anteil des Schiffsverkehrs an der „dicken Luft“ auf.


Publications

Lefering, Ina; Utschig, Christian; McKee, David (2017): Uncertainty budgets for liquid waveguide CDOM absorption measurements. Applied Optics. 56. 6357. doi:10.1364/AO.56.006357

Abstract:

Long path length liquid waveguide capillary cell (LWCC) systems using simple spectrometers to determine the spectral absorption by colored dissolved organic matter (CDOM) have previously been shown to have better measurement sensitivity compared to high-end spectrophotometers using 10 cm cuvettes. Information on the magnitude of measurement uncertainties for LWCC systems, however, has remained scarce. Cross-comparison of three different LWCC systems with three different path lengths (50, 100, and 250 cm) and two different cladding materials enabled quantification of measurement precision and accuracy, revealing strong wavelength dependency in both parameters. Stable pumping of the sample through the capillary cell was found to improve measurement precision over measurements made with the sample kept stationary. Results from the 50 and 100 cm LWCC systems, with higher refractive index cladding, showed systematic artifacts including small but unphysical negative offsets and high-frequency spectral perturbations due to limited performance of the salinity correction. In comparison, the newer 250 cm LWCC with lower refractive index cladding returned small positive offsets that may be physically correct. After null correction of measurements at 700 nm, overall agreement of CDOM absorption data at 440 nm was found to be within 5% root mean square percentage error.

 

Hiroyuki Tan, Tomohiko Oishi, Akihiko Tanaka, Roland Doerffer, and Yasuhiro Tan (2017): Chlorophyll-a specific volume scattering function of phytoplankton. Opt. Express 25, A564-A573, DOI: 10.1364/OE.25.00A564

Abstract:

Chlorophyll-A specific light volume scattering functions (VSFs) by cultured phytoplankton in visible spectrum range is presented. Chlorophyll-A specific VSFs were determined based on the linear least squares method using a measured VSFs with different chlorophyll-A concentrations. We found obvious variability of it in terms of spectral and angular shapes of VSF between cultures. It was also presented that chlorophyll-A specific scattering significantly affected on spectral variation of the remote sensing reflectance, depending on spectral shape of b. This result is useful for developing an advance algorithm of ocean color remote sensing and for deep understanding of light in the sea.


Chemische Dispergatoren zur Bekämpfung von Ölverschmutzungen?

Screenshot wissenschaftsjahr.de

Was passiert bei Ölunfällen in Verbindung mit Schiffsverkehr oder dem Betrieb von Bohrinseln? Der Einsatz so genannter chemischer Dispergatoren ist bei der Bekämpfung von Ölverschmutzungen umstritten. Der Vorteil dieser Stoffgemische besteht darin, dass der Seegang einen auf der Wasseroberfläche treibenden Ölteppich zerschlagen und in Form feiner Öltröpfchen in den Wasserkörper einmischen kann. Doch es gibt auch Nachteile. Dr. Ulrich Callies, Leiter der Abteilung Modellierung zur Bewertung von Küstensystemen, hat zu dem Thema einen Expertenbeitrag für die Website Wissenschaftsjahr 2016*17 geschrieben.


Publications

Hongyan Xi, Martin Hieronymi, Hajo Krasemann and Rüdiger Röttgers (2017): Phytoplankton Group Identification Using Simulated and In situ Hyperspectral Remote Sensing Reflectance. Front. Mar. Sci. 4:272, doi:10.3389/fmars.2017.00272

Abstract:

In the present study we investigate the bio-geo-optical boundaries for the possibility to identify dominant phytoplankton groups from hyperspectral ocean color data. A large dataset of simulated remote sensing reflectance spectra, Rrs(λ), was used. The simulation was based on measured inherent optical properties of natural water and measurements of five phytoplankton light absorption spectra representing five major phytoplankton spectral groups. These simulated data, named as C2X data, contain more than 105 different water cases, including cases typical for clearest natural waters as well as for extreme absorbing and extreme scattering waters. For the simulation the used concentrations of chlorophyll a (representing phytoplankton abundance), Chl, are ranging from 0 to 200 mg m−3, concentrations of non-algal particles, NAP, from 0 to 1,500 g m−3, and absorption coefficients of chromophoric dissolved organic matter (CDOM) at 440 nm from 0 to 20 m−1. A second, independent, smaller dataset of simulated Rrs(λ) used light absorption spectra of 128 cultures from six phytoplankton taxonomic groups to represent natural variability. Spectra of this test dataset are compared with spectra from the C2X data in order to evaluate to which extent the five spectral groups can be correctly identified as dominant under different optical conditions. The results showed that the identification accuracy is highly subject to the water optical conditions, i.e., contribution of and covariance in Chl, NAP, and CDOM. The identification in the simulated data is generally effective, except for waters with very low contribution by phytoplankton and for waters dominated by NAP, whereas contribution by CDOM plays only a minor role. To verify the applicability of the presented approach for natural waters, a test using in situ Rrs(λ) dataset collected during a cyanobacterial bloom in Lake Taihu (China) is carried out and the approach predicts blue cyanobacteria to be dominant. This fits well with observation of the blue cyanobacteria Microcystis sp. in the lake. This study provides an efficient approach, which can be promisingly applied to hyperspectral sensors, for identifying dominant phytoplankton spectral groups purely based on Rrs(λ) spectra.

 

Evers-King, V. Martinez-Vicente, R. J. W. Brewin, G. Dall’Olmo, A. E. Hickman, T. Jackson, T. S. Kostadinov, H. Krasemann, H. Loisel, R. Röttgers, S. Roy, D. Stramski, S. Thomalls, T. Platt, and S. Sathyendranath (2017): Validation and Intercomparison of Ocean Color Algorithms for Estimating Particulate Organic Carbon in the Oceans. Front. Mar. Sci. 4(August), 1–20, doi:10.3389/fmars.2017.00251

Abstract:

Particulate Organic Carbon (POC) plays a vital role in the ocean carbon cycle. Though relatively small compared with other carbon pools, the POC pool is responsible for large fluxes and is linked to many important ocean biogeochemical processes. The satellite ocean-color signal is influenced by particle composition, size, and concentration and provides a way to observe variability in the POC pool at a range of temporal and spatial scales. To provide accurate estimates of POC concentration from satellite ocean color data requires algorithms that are well validated, with uncertainties characterized. Here, a number of algorithms to derive POC using different optical variables are applied to merged satellite ocean color data provided by the Ocean Color Climate Change Initiative (OC-CCI) and validated against the largest database of in situ POC measurements currently available. The results of this validation exercise indicate satisfactory levels of performance from several algorithms (highest performance was observed from the algorithms of Loisel et al., 2002; Stramski et al., 2008) and uncertainties that are within the requirements of the user community. Estimates of the standing stock of the POC can be made by applying these algorithms, and yield an estimated mixed-layer integrated global stock of POC between 0.77 and 1.3 Pg C of carbon. Performance of the algorithms vary regionally, suggesting that blending of region-specific algorithms may provide the best way forward for generating global POC products.


Ausbildungsstart August 2018

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Schulabgänger aufgepasst! Wer die Schule erfolgreich beendet und jetzt mit dem Abschluss in der Tasche eine interessante berufliche Perspektive sucht, für den haben wir hier einen Tipp: Das Helmholtz-Zentrum Geesthacht (HZG) bietet eine breite Palette von Ausbildungsplätzen in der Wissenschaft, Adminstration und Technik.

Ab August 2018 bildet das HZG am Standort in Geesthacht aus:

  • Industriekaufleute
  • Industriemechaniker/in
  • Fachinformatiker/in

Die Bewerbungsfrist endet am 08.10.2017.

Nähere Informationen zur Ausbildung gibt es bei facebook: Einstieg ins Helmholtz-Zentrum Geesthacht oder unter: www.hzg.de/ausbildung


Publications

Meinke, I. (2017): Stakeholder-based evaluation categories for regional climate services – a case study at the German Baltic Sea coast. Adv. Sci. Res., 14, 279-291, doi:10.5194/asr-14-279-2017

Abstract:

In this study, categories, dimensions, and criteria for evaluating regional climate services are derived by a participatory approach with potential service users at the German Baltic Sea coast. The development is carried out within nine face-to-face interviews conducted with decision makers, working in climate sensitive sectors at the German Baltic Sea coast. Three main groups of categories were localized which seem to matter most to the considered stakeholders and which seem to be crucial evaluation categories for regional climate services: (1) credibility, (2) relevance, and (3) appropriateness. For each of these evaluation categories several dimensions emerged, indicating certain perspectives of stakeholder demands. When summarizing these evaluation categories and their dimensions, 13 evaluation criteria for regional climate services can be derived (see Table 1). The results show that stakeholders do mainly address components other than those found in the literature (e.g. inputs, process, outputs, outcomes, and impacts). This might indicate that an evaluation, following solely literature-based (non-participative) components, is not sufficient to localize deficiencies or efficiencies within a regional climate service, since it might lead to results which are not relevant for potential users.