Die Ozeane bedecken mehr als 70 Prozent unseres Planeten – und doch sind sie in weiten Bereichen noch immer eine „Terra incognita“ der Wissenschaft. Zwar bereisen Tauchboote inzwischen auch die tiefsten Tiefen und Fernerkundungssatelliten erforschen sogar den Meeresgrund, doch umfassende und vor allem genaue Daten sind längst nicht für alle Gebiete vorhanden. Zudem lassen sich die mit verschiedene Methoden erhobenen Daten häufig nicht einfach miteinander kombinieren, komplexere Analysen und Modelle werden damit unmöglich.
Angesichts des sich anbahnenden Klimawandels rückt aber gerade das Meer immer stärker in den Mittelpunkt des Forschungsinteresses. Denn die Ozeane können gewaltige Mengen Kohlendioxid aufnehmen und so das Treibhausgas dem Klimasystem entziehen. Doch wie weit diese Pufferfunktion reicht und welche Faktoren über seine Stabilität entscheiden, ist quantitativ noch kaum erforscht.
Ozeanische Umwälzpumpe
Gleiches gilt insbesondere für die vertikalen Austauschprozesse innerhalb der Wassersäule und mit Atmosphäre und Untergrund. Denn wie eine gigantische Umwälzpumpe transportiert das Meerwasser gelöste Nährstoffe und organisches Material fortwährend von einer Wasserschicht in die andere und versorgt so beispielsweise die Meeresorganismen mit Nahrungsnachschub.
Bislang existieren zwar einzelne Studien über solche Austauschprozesse, doch diese beziehen sich jeweils nur auf lokal begrenzte Ausschnitte des Ozeans. Auch wenn diese lokalen, beispielsweise durch Forschungsschiffe wie die FS „Sonne“ erhobenen Messwerte sehr umfassend und genau sind, lassen sie sich wegen der großen Variabilität der Strömungsprozesse kaumauf große Meeresgebiete oder gar globale Systeme übertragen.
„Lückenbüßer“ gesucht
Abhilfe schaffen soll hier ein Projekt im Rahmen des Forschungsprogramms GEOTECHNOLOGIEN, an dem Wissenschaftler des Alfred-Wegener-Instituts für Polar und Meeresforschung (AWI), der Hochschule Vechta und der Fachhochschule Neubrandenburg arbeiten. Die Forscher wollen ein spezielles marines Geoinformationssystem (MARGIS) entwickeln, das Messwerte und Ergebnisse aus Schiffsbeobachtungen, von Messbojen oder lokalen Bohrungen mit den großräumigeren Daten der Erderkundungssatelliten kombinieren kann. Die daraus entstehenden Modelle sollen nicht nur die Lücken im Datennetz schließen, sondern auch teuere und aufwändige Expeditionen oder Messstationen einsparen.
Vom „Datenkauderwelsch“ zum 3-D Modell
Die Voraussetzung dafür ist allerdings, dass das GIS auch „Datenkauderwelsch“ versteht. Denn bevor das System die ersten Analysen und Interpretationen „ausspuckt“, muss es erstmal die in ganz unterschiedlichen Formaten und mit unterschiedlichen räumlichen Bezügen vorliegenden Daten richtig auslesen und zusammenführen. Damit das funktioniert, haben die Forscher um Professor Michael Schlüter vom AWI eine spezielle Interpolationsmethode entwickelt.
Mit ihr können beispielsweise Satellitendaten zur Wassertiefe und zur Primärproduktion an der Meeresoberfläche mit den vereinzelten, lokalen Beobachtungswerten für Kohlenstoffströme am Meeresgrund so überlagert werden, dass nach Analyse und statistischer Auswertung am Ende ein dreidimensionales Netzmodell die Zusammenhänge dieser Faktoren verdeutlicht.
Im Idealfall könnte ein solches Modell auf unterschiedliche biologische und physikalische Stoffströme ausgedehnt und auch auf größere Meeresgebiete übertragen werden. Für die Klima- und Meeresforscher wäre dies ein wichtiger Schritt, um das Meer als wichtigen Faktor im regionalen und globalen Kohlenstoffkreislauf besser zu verstehen.
(AWI/Angela Schaefer, GEOTECHNOLOGIEN, 13.10.2003 – NPO)
