Long-term float-based observation of oxygen dynamics in major contrasting ocean regimes and biogeographical provinces
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Angesichts seiner Größe und Dynamik stellt die raumzeitliche Unterbeprobung des Weltozeans bis heute eine der gravierendsten Limitationen der Ozeanbeobachtung dar. Dieses steht in krassem Gegensatz zu den wachsenden Ansprüchen an die Beobachtung des Weltmeeres als einer vom Klimawandel und anderen anthropogenen Effekten zunehmend beeinflussten Komponente des Systems Erde. In einer zukunftsweisenden und multifunktionalen Beobachtungsstrategie spielen autonome Beobachtungssysteme daher eine zentrale Rolle. Als besonders erfolgversprechende Beobachtungsplattform wurden autonome profilierende Tiefendrifter, sogenannte Floats, in den Fokus genommen. Ziel des Projekts war es, für den gelösten Sauerstoff, einer aussagekräftigen Größe der marinen Biogeochemie, zum einen Verbesserungen der auf dem Optodenprinzip basierenden Sensorik vorzunehmen und ihre Einsetzbarkeit auf Floats abschließend zu bewerten. Zum anderen sollte durch die Ausstattung internationaler Feldprogramme mit Sauerstoffsensorik ein wichtiger Beitrag zu deren Erfolg geleistet werden und eine wissenschaftliche Auswertung der in diesen Studien gewonnenen Sauerstoffdaten erfolgen. Das wissenschaftliche Hauptaugenmerk lag dabei auf der biologischen Produktion im Ozean. Dabei stand deren Quantifizierung, besonders auch in Niedrigproduktionsgebieten, ebenso auf dem Programm wie auch ihre raumzeitliche Dynamik und Bedingung durch externe Steuerfaktoren. Das Projekt konnte in aufwändigen methodischen Studien eine praktisch vollständige Charakterisierung der beiden wichtigsten kommerziell verfügbaren Sauerstoffoptoden durchführen und damit die entscheidenden methodischen Voraussetzungen für die Sauerstoffkomponente des geplanten Bio-Argo Programms schaffen. Es spielt in diesem Zusammenhang eine internationale Schlüsselrolle und wird nachhaltige Auswirkungen haben. Auch die wissenschaftliche Auswertung des einzigartigen Datensatzes, der in den Feldstudien gewonnen wurde und teilweise noch weiter wächst, führte u.a. zu einem Verfahren zur lückenlose Quantifizierung der biologischen Produktion in und unterhalb der ozeanischen Deckschicht, ein Desiderat besonders für niedrigproduktive Subtropenwirbelregionen. Des Weiteren konnten völlig neue Einblicke gewonnenen werden, wie das für die Subtropen typische tiefe Chlorophyllmaximum sich zur Tiefenzonierung von Licht, Nährstoffen, Sauerstoff und Produktivität verhält. Das daraus entstehende Gesamtbild gibt Hinweise auf physikalische und biogeochemische Steuerfaktoren und die Rolle bisher kaum verstandener biologischer Prozesse. Es belegt zugleich die völlig neue Beobachtungsqualität, die mit Floats erreicht werden kann. Die sich damit eröffnenden vielfältigen neuen Forschungsperspektiven konnten im Projekt nur zum Teil verfolgt werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2012). A Novel Electrochemical Calibration Setup for Oxygen Sensors. Limnology and Oceanography: Methods 10, 921-933
Bittig, H.C., B. Fiedler, T. Steinhoff und A. Körtzinger
(Siehe online unter https://doi.org/10.4319/lom.2012.10.921) - (2013). In situ CO2 and O2 measurements on a profiling float. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology 30, 112-126
Fiedler, B., P. Fietzek, N. Vieira, P. Silva, H.C. Bittig und A. Körtzinger
(Siehe online unter https://doi.org/10.1175/JTECH-D-12-00043.1) - (2014). Time response of oxygen optodes on profiling platforms: Dependence on flow speed and temperature and recommendations for field applications. Limnology & Oceanography: Methods 12, 617-636
Bittig, H.C., B. Fiedler, R. Scholz, G. Krahmann und A. Körtzinger
(Siehe online unter https://doi.org/10.4319/lom.2014.12.617) - (2014). Towards a Quantum Leap in Oceanic Oxygen Observation – From Oxygen Optode Characterization to Autonomous Observation of Gas Exchange and Net Community Production. Dissertation, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, 169 Seiten
Bittig, H.C.
- (2015). Biological and physical controls on N2, O2 and CO2 distributions in contrasting Southern Ocean surface waters. Global Biogeochemical Cycles 29
Tortell, P.D., H.C. Bittig, A. Körtzinger, E.M. Jones und M. Hoppema
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/2014GB004975) - (2015). Pressure response of Aanderaa and Sea-Bird oxygen optodes. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology
Bittig, H.C., B. Fiedler, P. Fietzek und A. Körtzinger
(Siehe online unter https://doi.org/10.1175/JTECH-D-15-0108.1) - (2015). Tackling oxygen optode drift: Near-surface and in-air oxygen optode measurements on a float provide an accurate in-situ reference. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology 32, 1536-1543
Bittig, H.C. und A. Körtzinger
(Siehe online unter https://doi.org/10.1175/JTECH-D-14-00162.1)
