Beobachtungen, Analyse und Synthese

Seit 2018 sammelt die Gruppe „Beobachtung, Analyse und Synthese“ eine beträchtliche Anzahl an Messungen des CO₂-Partialdrucks an der Meeresoberfläche (pCO₂) an Bord von Segelbooten während Weltumsegelungen. Er dient der Berechnung der CO₂-Flüsse zwischen Luft und Meer. Die Zusammenarbeit mit den Skippern und ihren Teams führte zur Sammlung wertvoller physikalisch-chemischer Daten in dem am weitesten entfernten großen Meeresbecken – dem Südlichen Ozean. Der Südliche Ozean ist die größte marine Kohlenstoffsenke für anthropogenes CO₂, doch die Datenverfügbarkeit ist begrenzt, und die Prozesse, die die natürlichen Schwankungen im Bereich der Kohlenstoffsenke antreiben, sind weitgehend unbekannt. Segelboote bieten die Möglichkeit, die Lücke im pCO₂-Beobachtungsnetz an der Meeresoberfläche zu schließen und werden daher als neuartige Beobachtungsplattform weiter erforscht.

Die Gruppe sammelt auch Daten an Bord von Forschungsschiffen und führt Laborexperimente durch. In den letzten Jahren haben wir an verschiedenen internationalen und interdisziplinären Projekten, Feldkampagnen und Instrumententests teilgenommen. Durch die Zusammenarbeit mit Wissenschaftler*innen aus aller Welt findet ein intensiver Wissens- und Erfahrungsaustausch statt, der unsere Arbeit belebt und die Erforschung des Ozeans umso spannender macht.

Das Beobachtungsnetz mit hochauflösenden Messungen des CO₂-Partialdrucks an der Meeresoberfläche an Bord von Segel- und Forschungsschiffen bietet die Möglichkeit, (sub-)mesoskalige Schwankungen der CO₂-Aufnahme zwischen Atmosphäre und Ozean zu untersuchen.

Mit Hilfe des Beobachtungsnetzwerks ist es möglich,

• die Grenzen zu identifizieren, an denen thermische Einflüsse gegenüber biologischen, physikalischen und chemischen Einflüssen die Schwankungen des pCO₂ dominieren, und zu untersuchen, wie sich diese Grenzen im Laufe der Zeit verschieben
• kleinskalige Schwankungen zu untersuchen
• CO₂Variabilität durch lokale Algenblüten zu quantifizieren, die kurzfristige Schwankungen des pCO₂ an der Meeresoberfläche verursachen.
• großflächige Änderungen im pCO₂ an der Meeresoberfläche zu identifizieren, die durch Frontalzonen, also Übergangszonen zwischen verschiedenen Wassermassen, verursacht werden.

Die Gruppe hat es sich zur Aufgabe gemacht, ein grundlegendes Prozessverständnis zu liefern, um die nächste Generation von hochauflösenden Ozeanmodellen zu verbessern.

Unsere Gruppe kombiniert, extrapoliert und interpretiert verschiedene Beobachtungen des Erdsystems, von Satellitendaten über Daten an Bord von Schiffen bis hin zu Daten von autonomen Messrobotern. Unser Ziel ist es, durch die Datensynthese unser Verständnis der physikalischen und biogeochemischen Prozesse zu verbessern, die die Aufnahme von Kohlenstoff und Wärme im globalen Ozean vorantreiben, sowie deren Auswirkungen auf klimarelevante Zeitskalen. Die Gruppe setzt eine Vielzahl von Instrumenten ein, die von der klassischen statistischen Analyse über Datengewinnung bis hin zu künstlichen neuronalen Netzen reichen. Ziel ist es, alle verfügbaren in-situ-Informationen zu bündeln und neue Erkenntnisse zur Bewertung von Erdsystemmodellen und zur Verbesserung von Zukunftsprojektionen und kurzfristigen Vorhersagen zu gewinnen.

Während ein Schwerpunkt auf dem globalen Ozean liegt, konzentriert sich die Gruppe darüber hinaus auf abgelegene Ozeanregionen wie den Südlichen Ozean, den Arktischen Ozean und die Küstenmeere. Dort sind die Daten spärlich und neue Techniken sind erforderlich, um die verfügbaren Beobachtungen sinnvoll zu interpretieren.