Millionen Menschen leben an der Küste der Nordsee und nutzen sie für Fischerei, Transport von Gütern, Energieerzeugung, Erholung und viele andere Zwecke. Dabei waren und sind Menschen an der Küste von den „Launen“ des Meeres abhängig. Schutz vor Stürmen und Sturmfluten war immer ein lebenswichtiges Thema an der Küste.
Um besser auf mögliche Gefahren vorbereitet zu sein, ist es wichtig, die Prozesse im Meer zu verstehen und zu untersuchen, ob und wie diese sich im Laufe der Zeit verändern. Es genügt jedoch nicht, nur die Oberfläche des Meeres zu untersuchen: was in den Tiefen der Nordsee vor sich geht, ist von entscheidender Bedeutung, um das vollständige System zu verstehen.
Wir wissen nach wie vor nur wenig über Vorgänge in den Ozeanen, da die Untersuchungen unter Wasser zeitaufwändig, teuer und manchmal auch gefährlich sind. Forscher am Institut für Küstenforschung des Helmholtz-Zentrums Geesthacht verwenden verschiedene Messmethoden, um den Geheimnissen der Nordsee auch unter der Oberfläche auf die Schliche zu kommen. Um den Ozean in drei Dimensionen zu erfassen, setzen die Forscher schiffsgebundene und selbstständige (autonome) Systeme ein.
"Glider": autonome Unterwasserfahrzeuge kreuzen im Ozean
So genannte „Glider“, autonome Unterwasserfahrzeuge, können Wochen bis Monate selbstständig durch den Ozean kreuzen. Durch kleine Änderungen ihres Auftriebs und dank ihrer „Flügel“ können sie ihre Tiefe ändern und so entlang eines Zickzack-Kurses zwischen der Wasseroberfläche und dem Meeresboden ständig die Wassereigenschaften messen, nach 30 bis 40 derartigen Tauchgängen kehren die Glider nach etwa vier Stunden an die Oberfläche zurück, geben ihre Ergebnisse via Satellit an die Wissenschaftler durch und erhalten neue Anweisungen für ihren weiteren Einsatz.
Eine andere Methode zur Erforschung der Tiefen der Nordsee sind Instrumententräger, die während Forschungsfahrten hinter Schiffen hergezogen werden. Diese pendeln zwischen Oberfläche und Meeresboden und zeichnen dabei ebenfalls Daten über Temperatur, Salzgehalt, Schwebstoffe, Sauerstoff und Chlorophyll auf.
Aus diesen Daten können die Wissenschaftler am Institut für Küstenforschung Karten dieser Größen im Meeresinneren erstellen, die dabei helfen, die Vorgänge in der Nordsee zu verstehen. Die Abbildung 1 zeigt als Beispiel den Einfluss eines Sturmes auf die Durchmischung des Nordseewassers: zunächst zeigt das Wasser eine deutliche Schichtung mit wärmerem Wasser in den oberen 10 Metern. Durch den Sturm wird das warme Wasser an der Wasseroberfläche mit kaltem Tiefenwasser gemischt, gleichzeitig wird Sediment vom Boden in obere Schichten gebracht. Das kalte Wasser bringt Nährstoffe an die Oberfläche, die zu einer Algen-Blüte führen, was sich an erhöhten Chlorophyll-Konzentrationen ablesen lässt.
