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02/16/10

EMSO und ESONET | Live-Beobachtung vom Meeresgrund

Ein Blick über die Reling des Science-Guide-Forschungsschiffs zeigt nur undurchdringliches Blau. Doch vielleicht verbirgt sich in der Tiefe eine vollständige kleine Forschungsstation? Mit unbemannten Observatorien auf dem Meeresgrund wollen Wissenschaftler beobachten, was im Ozean strömt, schwimmt und krabbelt. Die Projekte EMSO und ESONET sollen dafür in Europa ein Netzwerk solcher Meeresboden-Observatorien schaffen.

Von Nora Schlüter

Hintergrund | Tiefe Einblicke in eine turbulente Welt
So könnte ein Meeresbodenobservatorium aussehen. © MARUM, Universität Bremen

Immer wieder schwimmen vor dem Objektiv der Unterwasserkamera kleine Partikel vorbei und trüben den Blick auf die filigrane Welt, die sich am Meeresgrund vor Norwegen zeigt: Kaltwasserkorallen in senfgelb oder blassrot, verästelt und verzweigt. Bleiche Krebse mit langen, spinnenartigen Beinen huschen über die zarten Gebilde, entschwinden aus dem Blickfeld des Betrachters in die Tiefen des Meeres.

Live-Bilder vom Meeresgrund, rund um die Uhr: Was noch Fiktion ist, sollen bald europäische Meeresboden-Observatorien liefern können. Dabei handelt es sich um Messstationen unter Wasser. Sie bieten Forschern tiefe Einblicke in das Leben am Meeresgrund und ermöglichen ihnen, über längere Zeit kontinuierlich Daten zu sammeln. Welche Strömungen herrschen dort unten? Wie kalt und wie salzig ist das Wasser, wie viel Sauerstoff enthält es? Welche Tiere schwimmen, krabbeln oder kriechen am Meeresgrund? Gibt es dort unten vielleicht sogar Rutschungen oder Seebeben? Wie verändert sich der Lebensraum im Laufe der Zeit? Die Messstationen bleiben manchmal über Jahre auf dem Meeresgrund, erfassen und speichern Informationen. Sensoren messen Temperatur, Druck oder Sauerstoffgehalt des Wassers; Kameras können das Geschehen aufzeichnen und live übertragen; Mikrofone fangen unter Wasser Schallwellen ein.

Die gesammelten Daten werden entweder über akustische Signale an ein Schiff oder eine Boje übertragen oder über Glasfaserkabel in Echtzeit direkt an eine Empfängerstation an Land geschickt. Umgekehrt können die Observatorien auch Signale empfangen. So ist es möglich, sie von Land oder vom Schiff aus zu konfigurieren, Messgeräte einzustellen , Kameras und Unterwasser-Mikrofone neu auszurichten. Ferngesteuerte Unterwasserfahrzeuge (Remotely Operated Vehicles, kurz ROV) können Geräte unter Wasser genau positionieren, kleine Reparaturen vornehmen oder Daten auslesen.

Zu beobachten gibt es viel: Die europäischen Ozeanränder, die mit Hilfe der Observatorien untersucht werden sollen, erstrecken sich von den Küsten des Kontinents bis hin zu einer Tiefe von 4000 Metern, wo schließlich die Tiefsee beginnt. Ihre Fläche beträgt drei Millionen Quadratkilometer – das entspricht in etwa der Ausdehnung des europäischen Festlandes. Die Hälfte von Europa liegt also unter Wasser. An den Ozeanrändern herrscht eine beeindruckende Artenvielfalt; Hangrutschungen und Seebeben machen sie aber auch zu einer Gefahrenzone.

Ziele | Tiefsee in Echtzeit

Im Rahmen der Projekte EMSO und ESONET NoE soll eine Infrastruktur von zwölf fest verankerten Meeresbodenobservatorien sowie einer flexibel einsetzbaren Messstation geschaffen werden, die durch Datenkabel mit dem Land verbunden sind. In einigen Jahren sollen die Observatorien in Echtzeit Informationen liefern, die Forschern und Interessierten weltweit über das Internet zugänglich sind. Dann gibt es Samstagabends statt Bundesliga vielleicht eine Live-Übertragung vom Meeresboden vor der Arktis oder den Azoren.

Bevor diese Vision für Meeresforscher Wirklichkeit wird, müssen jedoch zahlreiche Fragen geklärt werden: Welche Standorte eignen sich am besten? Welche Infrastruktur gibt es bereits? Welche Technik steht zur Verfügung? Wie geht man am besten vor? Welche rechtlichen und organisatorischen Fragen müssen geklärt werden? Wer gibt Geld? Welche Interessen sind zu berücksichtigen?

Mit all diesen Fragen beschäftigen sich die Projekte EMSO (European Multidisciplinary Seafloor Observatory Infrastructure) und ESONET NoE (European Seafloor Observatory Network – Network of Excellence). Hierzu bringen sie Firmen, Institute und Forschergruppen zusammen, die auf dem Gebiet der Tiefseeforschung bereits Erfahrung haben. Während im Verbund die grundlegenden Fragen geklärt werden, geschieht der Bau der Observatorien im Rahmen kleinerer Projekte vor Ort, der sogenannten "Demonstration Missions".

Vorgehensweise | Technische Tücken und menschliche Sorgen
Schwarze Raucher sind eines der Phänomene, die mit Hilfe von Meeresboden-Observatorien besser erforscht werden sollen. © MARUM, Universität Bremen

Das Projekt ESONET NoE will ein Netzwerk von Forschern und Unternehmern schaffen, die einen Beitrag zu den wissenschaftlichen und technischen Grundlagen liefern können. Zwölf mögliche Standorte für Meeresboden-Observatorien entlang der europäischen Ozeanränder wurden bereits ausgesucht. Während der "Demonstration Missions" wollen die Forscher die Technik dann vor Ort bzw. unter Wasser testen, schließlich stellt der Standort Meeresboden Wissenschaftler und Ingenieure vor einige Herausforderungen. Das Salz im Meerwasser lässt Metallteile schnell verrosten. Mikroorganismen blockieren Geräte und verstopfen Filter, indem sie die Oberflächen der Station besiedeln (siehe  AMBIO-Projekt). Auch Strömungen, hohe Drücke und das unebene Terrain des Meeresbodens machen den Observatorien zu schaffen – ganz zu schweigen von all den Tücken, die Technik schon im Trockenen an den Tag legen kann.

EMSO widmet sich für fünf ausgewählte Standorte den politischen und wirtschaftlichen Fragen, also vor allem: Welche Interessen sind zu berücksichtigen? Die Marine zum Beispiel zeigt meist wenig Begeisterung für Messgeräte wie Unterwasser-Mikrofone. Auch Naturschützer und Fischer sehen die Messstationen unter dem Meer kritisch: Immerhin könnte solch ein Koloss auf dem Meeresboden auch das ökologische Gleichgewicht durcheinanderbringen, die Lebewesen vertreiben oder gar Schadstoffe ins Wasser abgeben.

Zudem müssen die Wissenschaftler aufs Geld schauen: Auf 100 bis 200 Millionen werden allein die Baukosten für ein einziges Observatorium geschätzt. Ein respektabler Schatz, der dort im Meer versenkt wird. Wer bezahlt das? Die Beteiligten des EMSO-Projektes arbeiten zuerst für jeden Standort einen Plan zum Bau aus. Sind alle Fragen geklärt, sollen die beteiligten, europäischen Mitgliedsländer in einer Absichtserklärung festlegen, welchen konkreten Beitrag sie zum Aufbau der EMSO-Infrastruktur liefern wollen.


Bildergalerie | Black Smoker, Methan-Hydrate und Asphalt-Vulkane


Interview | Drei Fragen an Christoph Waldmann

© privat

Projektkoordinator für den deutschen Partner KDM und Meerestechniker am Zentrum für Marine Umweltwissenschaften (MARUM) in Bremen

science-guide.eu: Was wurde im Rahmen der beiden Projekte EMSO und ESONET NoE bereits erreicht?

Christoph Waldmann: Da EMSO erst vor kurzem, also im Jahr 2008, richtig gestartet ist, sind hier noch keine Erfolge zu melden. Innerhalb von ESONET ist mit dem Aufbau von Prototyp-Stationen begonnen worden, die im Mittelmeer und im Nordatlantik über einen Zeitraum von zwei Jahren kontinuierliche Messwerte erfassen werden. Sie sollen zum Beispiel die Wanderung von Meeressäugern verfolgen sowie die Intensität von unterseeischen Vulkanausbrüchen und deren Einfluss auf die umliegende Meeresumwelt feststellen.

science-guide.eu: Wie unterscheiden sich die beiden Projekte voneinander, und wie ergänzen sie sich?

Waldmann: Während sich ESONET NoE damit beschäftigt, welche neuen wissenschaftlichen Fragestellungen sich mit Hilfe von Ozean-Observatorien untersuchen lassen und welche technischen Probleme noch gelöst werden müssen, geht es bei EMSO überwiegend um Umsetzungsstrategien. Konkret heißt das, für ausgewählte Standorte rechtliche, ökonomische und umweltrelevante Fragestellungen herauszuarbeiten und zu diskutieren. Das Ergebnis von EMSO wird eine Roadmap sein, die den zukünftigen Aufbau von Ozeanobservatorien beschreibt.

science-guide.eu: Was sind Ihre Hoffnungen für die Zukunft?

Waldmann: Alle Projektteilnehmer hoffen natürlich, dass diese Initiative auch in Zukunft Bestand haben wird. Das wird nicht zuletzt von den gewonnenen Resultaten aus den Prototyp-Installationen abhängen. Für bestimmte Anwendungsfelder, wie z.B. Frühwarnsysteme für Seebeben, ist das Konzept von Ozean-Observatorien unumgänglich, so dass man optimistisch in die Zukunft sehen kann.


Dieser Beitrag entstand im Zuge des EuroScience Open Forum (ESOF) 2008.


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© MARUM, Universität Bremen


Facts

Abkürzung:
EMSO
= European Multidisciplinary Seafloor Observatory

ESONET NoE
= European Seas Observatory Network of Excellence

Projekt-Koordinator:
Roland Person

Beteiligte Länder:
Belgien, Bulgarien, Deutschland, Frankreich, Griechenland, Großbritannien, Irland, Italien, Niederlande, Norwegen, Portugal, Schweden, Spanien, Türkei

Finanzierung:
EMSO - 4 Mio.
ESONET NoE - 7 Mio.

Laufzeit:
EMSO: 2008 – 2011
ESONET NoE: 2007 – 2011 

Websites:
EMSO:  www.emso-eu.org
ESONET NoE:  www.esonet-noe.org  

Kontakt:
esonet-coordinator@ifremer.fr


Schwarze Raucher

Schwarzer Raucher, weißer Raucher: Das ist kein Titel eines kritischen Films über Rassismus und Nikotinkonsum, sondern das sind die Namen von zwei Arten heißer Quellen auf dem Meeresgrund. Sie entstehen, wenn Meerwasser in den Untergrund sickert, dort erhitzt wird und Mineralien aus dem umliegenden Gestein löst. Tritt das Wasser schließlich wieder an die Oberfläche, kann es über 400 Grad heiß sein. Den Rekord halten die Schlote "Two Boats" und "Sister Peaks" auf dem Mittelozeanischen Rücken in 3000 Meter Tiefe mit 464 Grad Celsius.

Nur der hohe Druck in solcher Tiefe verhindert, dass das Wasser bei diesem Temperaturen sofort verdampft. Die gelösten Mineralstoffe allerdings fallen beim Kontakt mit dem zwei Grad Celsius kalten Wasser der Umgebung sofort aus und bilden so die charakteristischen, um die 20 Meter hohen "Schornsteine" am Meeresgrund. Ob der Rauch, der ihnen entströmt, hell oder dunkel ist, bestimmen dabei die im Wasser enthaltenen Mineralien: Bei einem schwarzen Raucher ist es Eisen, bei einem weißen Raucher Gips oder Siliziumoxid.

Das Zentrums für Marine Umweltwissenschaften (MARUM) hat in Kooperation mit Deutsche Welle TV ein Video zum Thema Schwarze Raucher erstellt. Der Clip ist  hier anzusehen.


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| Der Kampf gegen die schwarze Pest aus Öl

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| Handys für die Robben der Sea Mammal Research Unit

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| Wie Wasser und Luft das Klima formen

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