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Das GFZ und das Meer

Wissenschaftsjahr 2016*17 Meere und Ozeane
Dr. Saskia Esselborn (Foto: GFZ).
Dr. Mathias Bochow (Foto: H. Imhof, Universität Bayreuth).
PD Dr. Judith Schicks (Foto: GFZ).
Dr. Jörn Lauterjung (links, Foto: H. Letz, GFZ).
Dr. Inga Bergmann-Wolf (Foto: GFZ).
Dr. Tobias Weber (Foto: GFZ).
Dr. Foteini Vervelidou (Foto: privat).

Das Wissenschaftsjahr 2016*17 „Meere und Ozeane“, ausgerufen durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), steht ganz im Zeichen der Meeresforschung. Das GFZ ist das Zentrum zur Erforschung der festen Erde, dennoch gibt es zahlreiche Berührungspunkte und Kooperationen mit der Meeresforschung. Da das System Erde ein komplexes System aus ineinandergreifenden Kreisläufen und Teilsystemen ist, trägt eine ganze Reihe von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern am GFZ mit ihrer Forschung auch zu einem besseren Verständnis der Meere und Ozeane bei. In unserer Übersicht stellen wir einige von Ihnen vor.

 

Dr. Saskia Esselborn: Mithilfe von Radarsatelliten lassen sich präzise Messungen des globalen Meeresspiegels durchführen. Anhand dieser Daten untersucht Saskia Esselborn wie sich die Höhe des Meeresspiegels im Laufe der Zeit verändert; und zwar im globalen Mittel, für einzelne Ozeanregionen im Nordatlantik oder auch an der Nordseeküste. Sie versucht, ihre Ergebnisse mit möglichen Ursachen der Änderungen in Verbindung zu bringen: Welche Rolle spielt die Erwärmung der Ozeane oder das Schmelzen der polaren Eisschilde? Und wie wirken sich Änderungen der atmosphärischen und ozeanischen Zirkulation aus?

 

Dr. Mathias Bochow: Der Fernerkundler Mathias Bochow beschäftigt sich mit dem Problem des Plastikmülls im Meer. Er will Quellen, Senken und Transportwege des Mülls aufspüren, damit der Eintrag in die Meere verringert werden kann. Da speziell Mikroplastik viel zu klein ist, um von Satelliten "gesehen" zu werden, forscht er in Zusammenarbeit mit KollegInnen an einem indirekten Ansatz zur räumlichen Kartierung der Mikroplastikbelastung in Gewässern. Außerdem entwickelt er eine neue, schnelle Labormethode zur Identifizierung von Mikroplastikpartikeln in Wasserproben mittels abbildender Kurzwellen-Infrarotspektroskopie.

 

PD Dr. Judith Schicks: Gashydrate sind eisähnliche Feststoffe, die aus Wasser- und Gasmolekülen - bei natürlichen Hydraten ist es vor allem Methan - bestehen. Natürliche Gashydrate kommen zum Beispiel in den marinen Sedimenten an Kontinentalrändern vor. Einige Schätzungen gehen davon aus, dass in ihnen doppelt so viel Kohlenstoff gebunden ist, wie in allen bekannten Erdöl- und Erdgasreserven zusammen. Judith Schicks leitet die Arbeitsgruppe „Gashydrate“ am GFZ, in der unter anderem das Potenzial zur umweltschonenden Förderung von Methan aus natürlichen Hydratvorkommen erforscht wird. Dabei soll auch untersucht werden, ob Gashydrate sich dazu eignen, CO2 im Meeresboden zu speichern.

 

Dr. Jörn Lauterjung: Nach dem verheerenden Tsunami im Indischen Ozean von 2004, wurde das GFZ mit der Entwicklung eines Tsunami-Frühwarnsystems beauftragt - Jörn Lauterjung war Projektleiter. Die geologische Situation Indonesiens, mit sehr kurzen Zeiten zwischen Erdbeben und Eintreffen eines Tsunami an der Küste, erforderte, verglichen mit den existierenden Systemen im Pazifik, einen völlig neuen Systemansatz. Im November 2008 nahm das Deutsch-Indonesische Frühwarnsystem GITEWS den Betrieb auf. Das Zusammenspiel aus landgestützten Seismometer- und GPS-Sensorsystemen, seismologischem Auswertesystem, Küstenpegeln und einem Entscheidungsunterstützungssystem mit Modellierungskomponente ermöglicht nun eine Frühwarnung in unter fünf Minuten.

 

Dr. Inga Bergmann-Wolf: Das Schwerefeld der Erde, dargestellt in der „Potsdamer Kartoffel“, verändert sich im Zeitverlauf. Und zwar werden diese Veränderungen vor allem durch Wassermassenumverteilungen hervorgerufen, was durch die Satellitenmission GRACE beobachtet wird. Die Geodätin Inga Bergmann-Wolf beschäftigt sich mit den ozeanographischen Anwendungsmöglichkeiten der Beobachtungsdaten. Sie ermittelt zum Beispiel die zeitlichen Variationen der Ozeangesamtmasse. Auch regionale Änderungen von Wassermassentransporten, beispielsweise gesteuert durch Winde, kann sie anhand der Satellitendaten erkennen.

 

Dr. Tobias Weber: Durch die tektonische Verschiebung von Kontinenten sowie durch vulkanische Aktivität werden Meerespassagen geöffnet oder geschlossen und infolgedessen Ozeanströmungen umgeleitet. Der Mathematiker Tobias Weber untersucht den Einfluss der Plattentektonik auf den Ozean. Hierfür modelliert er die Dynamik des Ozeans und der Atmosphäre in der erdgeschichtlichen Vergangenheit. Er konnte zeigen, dass die Schließung der Meeresverbindung zwischen Atlantik und Pazifik in Zentralamerika vor ca. 5 Millionen Jahren zu einer Verstärkung des Golfstroms und damit zu höheren Temperaturen im Nordatlantik und in Europa führte.

 

Dr. Foteini Vervelidou: Wenn frische Magma an den Mittelozeanischen Rücken aus dem Erdmantel hervordringt, kühlt sie ab und wird von dem umgebenden magnetischen Feld magnetisiert. Durch diesen Mechanismus bildet die ozeanische Kruste ein Archiv der Geschichte des geomagnetischen Feldes, inklusive seiner unregelmäßig stattfinden Polumkehr. Diese Polumkehr wird in der ozeanischen Kruste in Form von symmetrischen Streifen mit sich abwechselnder Polarität „aufgezeichnet“. Das entstehende Muster wurde erstmals in den 1950er Jahren entdeckt und war ein deutlicher Nachweis der Theorie der Plattentektonik. Foteini Vervelidou nutzt die magnetischen Felddaten, die von den CHAMP und Swarm-Satelliten geliefert werden, um die globale Sichtbarkeit dieser Muster zu verbessern.

27.07.2016: Ariane Kujau

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