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Meeresbodenuntersuchung mit Robotik ist ein relativ neues Forschungsgebiet der Geowissenschaften und befindet sich an de

Meeresbodenuntersuchung mit Robotik

Meeresbodenuntersuchung mit Robotik ist ein relativ neues Forschungsgebiet der Geowissenschaften und befindet sich an der Schnittstelle von Limnologie, Geodäsie und Ökologie und Ozeanographie, sowie Robotik. Eine systematische Kartierung des Meeresbodens ist besonders wichtig für die Verwaltung von Schutzgebieten in der Tiefsee.

Meeresbodenuntersuchung Bearbeiten

Aktuell gibt es für weniger als 20 Prozent der Meeresbodenoberfläche hochauflösende, direkte Tiefenmessungen. Ein vielversprechender Weg, um die Kartierung des Meeresbodens weiter voranzutreiben, ist die Nutzung von Forschungsschiffen auf ihren Transitstrecken.,

Nach neuesten wissenschaftlichen Erkenntnissen zeigt sich, dass es für weniger als 20 Prozent der Meeresbodenoberfläche hochauflösende, direkte Tiefenmessungen gibt. Fast 300 Millionen Quadratkilometer Meeresboden von der Küste bis zur Tiefsee sind im Detail noch gänzlich unbekannt. Wenn man den Meeresboden auf Weltkarten anschaut, sieht man hauptsächlich Daten aus der Satellitenaltimetrie. Altimeter messen die Höhe der Meeresoberfläche, mit Bathymetrie misst man die Topographie der Meeresböden. Allerdings zeigen diese Daten lediglich kilometergroße Strukturen des Meeresbodens auf. Wesentlich genauer sind direkte Messungen von Schiffen oder autonomen Unterwasserfahrzeugen und Robotern mit sogenannten Fächerecholoten. Diese senden fächerförmig Ultraschallsignale aus, die am Meeresboden reflektiert werden. Über die Zeit von der Aussendung bis zur Rückkehr des Signals, kann die Wassertiefe bestimmt werden. Schiffsecholote können zum Beispiel Strukturen von deutlich weniger als 100 Meter in der Tiefsee sichtbar machen, während Echolote an bodennah operierenden Tauchfahrzeugen sogar Strukturen im Zentimeterbereich auflösen können. Die Signale können außerdem mit Hilfe moderner GPS-Technik geortet werden.

Anwendung Bearbeiten

Unterwasserschutzzone wird kartographisch erfasst Bearbeiten

Echolote lassen sich auf dem Gebiet des Umwelt- und Gewässerschutzes und für die Ortung und Altlastenentsorgung hochgiftiger Abfälle im Meer einsetzen.

Scripps Oceanography schließt Meeresbodenuntersuchung mithilfe von Robotik ab und findet Tausende mögliche Objekte einer Mülldeponie vor der Küste von Los Angeles. Die Vermessung kartierte ca. 18.000 Hektar Land mit fortschrittlicher Ozeanrobotik und Ultraschall, bzw. Echolot. Eine Expedition unter der Leitung der Scripps Institution of Oceanography der UC San Diego kartierte mehr als ca. 18.000 Hektar Meeresboden zwischen Santa Catalina Island und der Küste von Los Angeles in einer Region, in der zuvor ein hoher Anteil der giftigen Chemikalie DDT in Sedimenten und im Ökosystem gefunden wurde. Das Becken vor der Küste von Los Angeles war seit mehreren Jahrzehnten eine Mülldeponie für Industrieabfälle. Fässer wurden in fast allen Gebieten der untersuchten ca. 18.000 Hektar gefunden und über die Deponiegrenzen hinaus ausgedehnt, die ungefähr 12 Meilen vor der Küste von Los Angeles und acht Meilen von Catalina Island entfernt sind. Die Objekte, die mit Zuverlässigkeit als Fässer identifiziert wurden, waren stärker an Helligkeit in ihrem akustischen Signal und hatten eine ausgeprägte Geometrie. Die anderen identifizierten Objekte zeigten ebenfalls diese Signale, jedoch nicht so hell oder deutlich, was daran liegen könnte, wie tief sie in den Sedimenten abgelagert waren oder wie sich das Material verschlechterte.

Denkbar ist, dass man diese – teilweise korrodierten – Fässer mit Hilfe moderner Robotik ausfindig macht und neu ummantelt, damit die Schadstoffe, insbesondere die chlorierten Kohlenwasserstoffe, die die Ökosysteme empfindlich stören, nicht ins Meerwasser gelangen.

Expedition des NOAA Bearbeiten

Die Expedition, die vom 10. bis 24. März 2021 stattfand, wurde in Zusammenarbeit mit dem NOAA-Büro für Marine- und Luftfahrtoperationen und dem National Oceanographic Partnership Program entwickelt. Das Projekt, das Teil der laufenden Zusammenarbeit mit dem Uncrewed Systems Operations Center der NOAA ist, testete die autonome Unterwasserfahrzeugtechnologie (AUV) zur Kartierung des Meeresbodens. Während die Schiffsrobotertechnologie weiter voranschreitet, arbeitet NOAA mit Scripps zusammen, um die Ozeanrobotik von der Forschung auf betriebliche Anwendungen umzustellen.

Eingesetzte Gerätschaften und Roboter Bearbeiten

  • Forschungsschiff (R / V) Sally Ride
  • Zwei autonome Unterwasserfahrzeuge (AUV)s an Bord eines Forschungsschiffs. Diese sind unbemannt.
  • Zwei AUVs, das REMUS 6000 (rechts), das bis zu einer Tiefe von 6.000 Metern arbeiten kann, und das Bluefin (links), das bis zu einer Tiefe von 1.500 Metern arbeiten kann, wurden eingesetzt, um gemeinsam Karten des Meeresbodens mit hoher Auflösung zu erstellen.

Meeresbodenuntersuchungen zum Schutz der Umwelt Bearbeiten

Das Hauptanliegen ist, dieses Forschungsgebiet voranzutreiben ist, die Ökosysteme im Meer zu schützen und gefährdende Substanzen zu entfernen, da von den im Meer befindlichen Objekten Schadstoffe ausgehen, die die Meerestiere gefährden. Wissenschaftler stellen bei Meeressäugern, einschließlich Delfinen und Seelöwen, hohe DDT-Werte fest, wobei die Exposition gegenüber PCB und DDT mit der Entstehung von Krebs bei Seelöwen zusammenhängt.

Weiterführende Literatur Bearbeiten

  • Campbell, Robert W; Roberts, Paul L D; Jaffe, Jules S: The Prince William Sound Plankton Camera: a profiling in situ observatory of plankton and particulates Journal Article, ICES Journal of Marine Science, 77 (4), pp. 1440-1455, 2020.
  • Kenitz, Kasia M; Orenstein, Eric C; Roberts, Paul L D; Franks, Peter J S; Jaffe, Jules S; Carter, Melissa L; Barton, Andrew D: Environmental drivers of population variability in colony‐forming marine diatoms Journal Article, Limnology and Oceanography, 2020.
  • Garwood, Jessica C; Lucas, Andrew J; Naughton, Perry; Alford, Matthew H; Roberts, Paul L D; Jaffe, Jules S; Franks, Peter J S:A novel cross‐shore transport mechanism revealed by subsurface, robotic larval mimics: Internal wave deformation of the background velocity field Journal Article, Limnology and Oceanography, 65 (7), pp. 1456-1470, 2020.

Weblinks Bearbeiten

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. Wölfl, A.-C. (2018). Die Vermessung des Meeresbodens. in: O. Jorzik, J. Kandarr & P. Klinghammer (Hrsg.), ESKP-Themenspezial Rohstoffe in der Tiefsee. Metalle aus dem Meer für unsere High-Tech-Gesellschaft (S. 60-64). Potsdam: Helmholtz-Zentrum Potsdam, Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ. doi:10.2312/eskp.2018.2.4.1
  2. Mayer, L., Jakobsson, M., Allen, G., Dorschel, B., Falconer, R., Ferrini, V., Lamarche, G., Snaith, H. & Weatherall, P. (2018). The Nippon Foundation – GEBCO Seabed 2030 Project: The Quest to See the World’s Oceans Completely Mapped by 2030. Geosciences, 8(2):63. doi:10.3390/geosciences8020063
  3. Wölfl, A.-C., Jencks, J., Johnston, G., Varner, J. D. & Devey, C. D. (2017). Where to Go Next? Identifying Target Areas in the North Atlantic for Future Seafloor Mapping Initiatives. The Journal of Ocean Technology, 12(4), 28-42.
  4. Scripps Institution of Oceanography
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Veröffentlichungsdatum:
Meeresbodenuntersuchung mit Robotik ist ein relativ neues Forschungsgebiet der Geowissenschaften und befindet sich an der Schnittstelle von Limnologie Geodasie und Okologie und Ozeanographie sowie Robotik Eine systematische Kartierung des Meeresbodens ist besonders wichtig fur die Verwaltung von Schutzgebieten in der Tiefsee Inhaltsverzeichnis 1 Meeresbodenuntersuchung 2 Anwendung 2 1 Unterwasserschutzzone wird kartographisch erfasst 2 2 Expedition des NOAA 2 3 Eingesetzte Geratschaften und Roboter 3 Meeresbodenuntersuchungen zum Schutz der Umwelt 4 Weiterfuhrende Literatur 5 Weblinks 6 EinzelnachweiseMeeresbodenuntersuchung BearbeitenAktuell gibt es fur weniger als 20 Prozent der Meeresbodenoberflache hochauflosende direkte Tiefenmessungen Ein vielversprechender Weg um die Kartierung des Meeresbodens weiter voranzutreiben ist die Nutzung von Forschungsschiffen auf ihren Transitstrecken 1 2 3 Nach neuesten wissenschaftlichen Erkenntnissen zeigt sich dass es fur weniger als 20 Prozent der Meeresbodenoberflache hochauflosende direkte Tiefenmessungen gibt Fast 300 Millionen Quadratkilometer Meeresboden von der Kuste bis zur Tiefsee sind im Detail noch ganzlich unbekannt Wenn man den Meeresboden auf Weltkarten anschaut sieht man hauptsachlich Daten aus der Satellitenaltimetrie Altimeter messen die Hohe der Meeresoberflache mit Bathymetrie misst man die Topographie der Meeresboden Allerdings zeigen diese Daten lediglich kilometergrosse Strukturen des Meeresbodens auf Wesentlich genauer sind direkte Messungen von Schiffen oder autonomen Unterwasserfahrzeugen und Robotern mit sogenannten Facherecholoten Diese senden facherformig Ultraschallsignale aus die am Meeresboden reflektiert werden Uber die Zeit von der Aussendung bis zur Ruckkehr des Signals kann die Wassertiefe bestimmt werden Schiffsecholote konnen zum Beispiel Strukturen von deutlich weniger als 100 Meter in der Tiefsee sichtbar machen wahrend Echolote an bodennah operierenden Tauchfahrzeugen sogar Strukturen im Zentimeterbereich auflosen konnen Die Signale konnen ausserdem mit Hilfe moderner GPS Technik geortet werden Anwendung BearbeitenUnterwasserschutzzone wird kartographisch erfasst Bearbeiten Echolote lassen sich auf dem Gebiet des Umwelt und Gewasserschutzes und fur die Ortung und Altlastenentsorgung hochgiftiger Abfalle im Meer einsetzen Scripps Oceanography schliesst Meeresbodenuntersuchung mithilfe von Robotik ab und findet Tausende mogliche Objekte einer Mulldeponie vor der Kuste von Los Angeles Die Vermessung kartierte ca 18 000 Hektar Land mit fortschrittlicher Ozeanrobotik und Ultraschall bzw Echolot Eine Expedition unter der Leitung der Scripps Institution of Oceanography der UC San Diego kartierte mehr als ca 18 000 Hektar Meeresboden zwischen Santa Catalina Island und der Kuste von Los Angeles in einer Region in der zuvor ein hoher Anteil der giftigen Chemikalie DDT in Sedimenten und im Okosystem gefunden wurde Das Becken vor der Kuste von Los Angeles war seit mehreren Jahrzehnten eine Mulldeponie fur Industrieabfalle Fasser wurden in fast allen Gebieten der untersuchten ca 18 000 Hektar gefunden und uber die Deponiegrenzen hinaus ausgedehnt die ungefahr 12 Meilen vor der Kuste von Los Angeles und acht Meilen von Catalina Island entfernt sind Die Objekte die mit Zuverlassigkeit als Fasser identifiziert wurden waren starker an Helligkeit in ihrem akustischen Signal und hatten eine ausgepragte Geometrie Die anderen identifizierten Objekte zeigten ebenfalls diese Signale jedoch nicht so hell oder deutlich was daran liegen konnte wie tief sie in den Sedimenten abgelagert waren oder wie sich das Material verschlechterte 4 Denkbar ist dass man diese teilweise korrodierten Fasser mit Hilfe moderner Robotik ausfindig macht und neu ummantelt damit die Schadstoffe insbesondere die chlorierten Kohlenwasserstoffe die die Okosysteme empfindlich storen nicht ins Meerwasser gelangen Expedition des NOAA Bearbeiten Die Expedition die vom 10 bis 24 Marz 2021 stattfand wurde in Zusammenarbeit mit dem NOAA Buro fur Marine und Luftfahrtoperationen und dem National Oceanographic Partnership Program entwickelt Das Projekt das Teil der laufenden Zusammenarbeit mit dem Uncrewed Systems Operations Center der NOAA ist testete die autonome Unterwasserfahrzeugtechnologie AUV zur Kartierung des Meeresbodens Wahrend die Schiffsrobotertechnologie weiter voranschreitet arbeitet NOAA mit Scripps zusammen um die Ozeanrobotik von der Forschung auf betriebliche Anwendungen umzustellen Eingesetzte Geratschaften und Roboter Bearbeiten Forschungsschiff R V Sally Ride Zwei autonome Unterwasserfahrzeuge AUV s an Bord eines Forschungsschiffs Diese sind unbemannt Zwei AUVs das REMUS 6000 rechts das bis zu einer Tiefe von 6 000 Metern arbeiten kann und das Bluefin links das bis zu einer Tiefe von 1 500 Metern arbeiten kann wurden eingesetzt um gemeinsam Karten des Meeresbodens mit hoher Auflosung zu erstellen Meeresbodenuntersuchungen zum Schutz der Umwelt BearbeitenDas Hauptanliegen ist dieses Forschungsgebiet voranzutreiben ist die Okosysteme im Meer zu schutzen und gefahrdende Substanzen zu entfernen da von den im Meer befindlichen Objekten Schadstoffe ausgehen die die Meerestiere gefahrden Wissenschaftler stellen bei Meeressaugern einschliesslich Delfinen und Seelowen hohe DDT Werte fest wobei die Exposition gegenuber PCB und DDT mit der Entstehung von Krebs bei Seelowen zusammenhangt Weiterfuhrende Literatur BearbeitenCampbell Robert W Roberts Paul L D Jaffe Jules S The Prince William Sound Plankton Camera a profiling in situ observatory of plankton and particulates Journal Article ICES Journal of Marine Science 77 4 pp 1440 1455 2020 Kenitz Kasia M Orenstein Eric C Roberts Paul L D Franks Peter J S Jaffe Jules S Carter Melissa L Barton Andrew D Environmental drivers of population variability in colony forming marine diatoms Journal Article Limnology and Oceanography 2020 Garwood Jessica C Lucas Andrew J Naughton Perry Alford Matthew H Roberts 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