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LOTUS

erstellt von huenken zuletzt verändert: 05.07.2012 06:58

Projekt:
LOTUS
Langzeit-Observatorium zur Untersuchung der Steuermechanismen bei der Bildung und Destabilisierung von Gashydraten
Laufzeit:
01.02.2001 bis 31.01.2004
Koordinator:
Dr. P. Linke

Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR), Marine Biogeochemie
Wischhofstrasse 1-3
24148 Kiel
Projektpartner:
Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Mechanik und Meerestechnik

L3 ELAC Nautik GmbH Kiel

Atlas Elektronik GmbH Bremen

Oktopus GmbH Kiel

Capsum Technologie GmbH Trittau

Universität Bremen, Fachbereich Geowissenschaften (Meerestechnik und Umweltforschung)

Programm:
Sonderprogramm GEOTECHNOLOGIEN
Themenschwerpunkt: Gashydrate im Geosystem
Ziele:
Ziel des Verbundvorhabens LOTUS ist es, die komplexen Steuermechanismen zur Bildung und Destabilisierung von Gashydraten in unterschiedlichen Zeit- und Raumskalen in situ zu erfassen und damit einen Beitrag zur Bilanzierung und Modellierung zu leisten. Ein Schwerpunkt ist die Entwicklung innovativer Lander-Technologien in einem Verbund mit technischen Universitäten und KMU.
Ergebnisse & Veröffentlichungen:
In Teilprojekt 1 wurden zwei neue Langzeitobservatorien entwickelt. Das Fluidflux-Observatorium ermöglicht erstmals die Differenzierung von Fluid- und Gasflüssen in das und aus dem Sediment unter Berücksichtigung der hydrodynamischen Kontrollparameter. Eine Korrelation des vertikalen Wassertransportes mit der Bodenströmung wurde festgestellt. Das zweite Observatorium ermöglicht durch den Einsatz eines Gasaustauschersystems die Messung biogeochemischer Stoffflüsse auf Zeitskalen, die ihrer Kinetik entsprechen. Wichtige Steuerparameter (Bodenschubspannung, Sauerstoffgehalt) können für Experimente geändert werden. Hervorzuheben ist die Kopplung des Methanflusses an den ambienten Sauerstoffgehalt. Im Rahmen des Teilprojekts  wurde ein “Verfahren und Vorrichtung zur Durchflußmessung von Fluiden in einer Leitung” zur Patentierung angemeldet. Die Registrierung beim Patentamt erfolgte unter der Nummer DE 10220088A1.

In Teilprojekt 2 konnten "Gas flares" durch das 18-kHz Signal des Parasound-Systems detektiert und erstmals digital gespeichert werden. Durch die Kombination mit hochauflösender Bathymetrie/Side-Scan kann nun die Blasenverteilung im 3-D Raum dargestellt und mit visuellen/seismischen Untersuchungen am/im Meeresboden kombiniert werden. Hierdurch ergeben sich deutlich verbesserte Abschätzungen der Stoffflüsse der regional aktiven Vents. Blasen-Aufstiegsgeschwindigkeiten, das Lösungsverhalten von Methan innerhalb der Gashydrat-Stabilitätszone und eine Quantifizierung des freien Gasvolumens sind durch schiffs-gestütze Echolote möglich, was für eine großflächige Abschätzung von Methanflüssen neuer Arbeitsgebiete wichtig ist. Das neu entwickelte GasQuant Landersystem bietet erstmalig eine Fluss-Quantifizierung ohne Beeinflussung des Fluidsystems durch Geräte.

Die Isotopenuntersuchungen in Teilprojekt 3 an den Chemohermen und Gashydrat Karbonaten haben gezeigt, dass diese generell ein Archiv für das Alter, die Lebensdauer und die Umgebungstemperatur der Fluid- und Gasaustrittstellen darstellen. Die Beobachtung, dass das Alter einiger Chemohermkarbonate mit den glazialen Niedrigständen des globalen Meeresspiegels einhergehen, zeigt, dass diese Indikatoren für die Druckdifferenz zwischen dem im Sediment aufsteigenden Fluid und der Meerwassersäule sind. Um die radioaktiven Radium Isotope (223Ra, 224Ra, 226Ra, 228Ra) so effektiv wie möglich aus der Wassersäule zu extrahieren, wurde im Rahmen dieses Teilprojektes ein neues Verfahren entwickelt. Die unter dem Gebrauchsmuster (20114558.8) stehende Extraktionseinheit wird von der Fa. Frenzel Consulting vertrieben.

Die numerische Modellierung in Teilprojekt 4 zur Quantifizierung des Kohlenstoffumsatzes in gashydrat-haltigen Sedimenten des Hydrate Ridge ergab, dass die anaerobe Methanoxidation mit einer tiefen-integrierten Rate von 870 µmol cm-2 a-1 den wichtigsten Prozess in diesen Sedimenten repräsentiert. Ein signifikanter Anteil (14 %) des hierbei produzierten Bikarbonats wird den Fluiden durch die Ausfällung von authigenem Aragonit und Kalzit entzogen. Die Gesamtrate für die Karbonatausfällung ermöglicht den Aufbau einer 1 m mächtigen Karbonatlage über 20.000 Jahre.