04. Jun. 2016

Ausbringen des Seacyclers von Bord der Merian.

Es geht in die Tiefe: Greg Siddall von der kanadischen Dalhousie University und seine Kollegen von der Scripps Institution of Oceanography haben ihre Messgeräte erfolgreich im Ozeanboden verankert. Was das besondere an ihrem SeaCycler ist und wie er funktioniert, erklären Sie heute im Logbuch.

Unser Forschungsnetzwerk VITALIS (Ventilation, Interaktionen und Transporte in der Labradorsee) erforscht, wie der tiefe Ozean in der Labrador-See Kohlenstoffdioxid, Sauerstoff und Wärme mit der Atmosphäre austauscht. Für die Messung der hierfür relevanten ozeanographischen Parameter haben wir eine Tiefenverankerung ausgebracht, die mehrere Instrumente kombiniert.

Die Verankerung besteht aus dem SeaCycler, der als oberstes Glied Oberflächenprofile erstellt, neun MicroCats, welche Leitfähigkeit (und damit den Salzgehalt), Temperatur sowie Dichte des Wassers messen und den zwei akustischen Messgeräten RDI ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler), die in erster Linie der Strömungsmessung dienen. Aufgrund seiner Fähigkeit, durch zahlreiche parallele Messungen nahe der Oberfläche Profile des oberen Ozeans zu erstellen, eignet sich der SeaCycler perfekt für die Forschung von VITALIS.

SeaCycler

Der SeaCycler ist ein am Boden in der Tiefsee verankerter Profiler mit einer Zwei-Wege-Satellitenkommunikationseinheit. Er bewegt die an ihm befestigten ozeanographischen Sensoren in den oberen 150 Metern auf und ab, sodass in einem vogegebenen Takt Messprofile erstellt werden können.

Am oberen Ende eines Profils wird ein Satelliten-Telemetriesystem an die Oberfläche gebracht, das die Daten an die Küste sendet und neue Befehle empfangen kann. Nach der Kommunikation kehrt das System wieder in eine Tiefe zurück, in der es weitgehend vor der Verschmutzung durch Mikroorganismen sowie Gefahren wie Schiffen und Wellengang geschützt ist.

Elementar für den Erfolg des SeaCyclers ist der große Auftrieb, der ein „Umkippen“ der Verankerung durch Meeresströmungen verhindern soll, sowie der enorm reduzierte Energiebedarf, der es ermöglicht, dass die Messgeräte (momentan elf Sensoren) mit der vorhandenen Batteriekapazität über ein Jahr lang Profile von 500 x 150 Metern Größe vermessen können.

Der SeaCycler erfasst die Oberflächenbedingungen und bricht die Messungen frühzeitig ab, sobald die Wellenbewegung ein festlegbares Level übersteigt. Die Bewegung des Profilers wird von einem Antriebssystem gesteuert, das eine Unterwasserwinde antreibt. Dieses besitzt eine eingebaute Federung und keine drehbaren Dichtungen oder Schleifringe, um die Verlässlichkeit zu verbessern.

Die Verankerung

Mit leichtem Wind und Wellen von ein bis zwei Meter Höhe herrschten günstige Wetterbedingungen. Wir begannen früh mit der Installation, da der Wind im Laufe des Tages zunehmen sollte. Eine schnelle Vermessung des Ausbringungsgebiets ergab eine flache Bathymetrie und gute Wassertiefen.

Die Installation der Verankerung nahm mit etwa drei Stunden bis zum Erreichen der Ankerposition weniger Zeit in Anspruch als erwartet. Die endgültige Position befindet sich etwa zwei Seemeilen weiter entfernt als ursprünglich geplant.

Die gesamten Komponenten der SeaCycler-Verankerung.

Die gesamten Komponenten der SeaCycler-Verankerung.

Bild: Greg Siddall
Ein Gerät der Verankerung wird von Hand ins Wasser gelassen.

Ein Gerät der Verankerung wird von Hand ins Wasser gelassen.

Bild: Greg Siddall
Der Doppelanker zum Festmachen der Verankerung.

Der Doppelanker zum Festmachen der Verankerung.

Bild: Greg Siddall
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Die gesamten Komponenten der SeaCycler-Verankerung.

Bild: Greg Siddall

Ein Gerät der Verankerung wird von Hand ins Wasser gelassen.

Bild: Greg Siddall

Der Doppelanker zum Festmachen der Verankerung.

Bild: Greg Siddall


Alles auf Position

Der 2400 kg schwere Stahlanker wurde bei einer Tiefenanzeige von 3526 m ins Wasser “geworfen” und kam ca. 1 km südöstlich am Ozeangrund an. Bis die obersten Glieder der Verankerung abtauchten, dauerte es 38 Minuten. Dies entspricht einer Absinkrate des SeaCyclers von 0,48 m/s, was gut im annehmbaren Rahmen liegt.

Die Installation verlief erfolgreich und die ersten Ergebnisse sind vielversprechend. Bis zum Zeitpunkt, zu dem dieser Text geschrieben wurde, hat der SeaCycler:

  • 12 Profile von einer Ausgangsposition in 154 Meter Tiefe bis zur Oberfläche vermessen
  • seine Verankerungstiefe von 3526 Metern in der Mitte zwischen Grönland und Neufundland erreicht
  • bereits 72 Datenpakete an die Küste gesendet und eine vertikale Strecke von insgesamt 3,3 Kilometern vermessen.

Solange die Programmeinstellungen nicht verändert werden, wird das System bis zum nächsten Jahr in 20-Stunden-Abständen Profile erstellen.


Danke!

Das gesamte SeaCycler-Team der Dalhousie University und des Scripps Institution of Oceanography möchten sich an dieser Stelle herzlich beim Kapitän Ralf Schmidt für seine Unterstützung und exzellenten Manövrier-Fähigkeiten bedanken. Auch möchten wir dem Fahrtleiter Dr. Johannes Karstensen vom GEOMAR Kiel für seine Unterstützung und sein Einverständnis danken, unsere Ausbringung im Rahmen seines OSNAP-West Projektes durchzuführen.

Ein großes Dankeschön gilt außerdem Christian Begler, Gerd Niehus und Uwe Papenburg für ihren wertvollen Rat und ihre Hilfe auf Deck, sowie den vielen Studenten und der Schiffscrew für ihre tatkräftige Unterstützung und die köstliche Verpflegung. Es war eine wunderbare Erfahrung, das MSM54-Team kennenzulernen und zusammenzuarbeiten. Wir danken dem Team vielmals für die Hilfe und die Möglicheit, gemeinsam an dieser Expedition teilzunehmen.

Ihr Greg Siddall, Wissenschaftscrew MSM54

(Übersetzung: Amelie Klein)