Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kleine Ursache - große Wirkung - Weltpremiere für neues Turbulenzmesssystem im Ozean

16.11.2009
Kieler Meeresforscher haben ein neuartiges Instrument zur Messung kleinräumiger Wirbel im Ozean, sogenannter Turbulenz, erstmals erfolgreich getestet.

Die Wissenschaftler vom Leibniz-Institut für Meereswissenschaften (IFM-GEOMAR) können nun mit einem segelflugzeugartigen Messroboter, einem sogenannten Gleiter, direkt Verwirbelungen im Ozean messen.

Diese kleinen Wirbel mit einem Durchmesser von wenigen Zentimetern haben einen wesentlichen Einfluss auf die Vermischung und Wassermassenbewegung im Ozean. Die Experimente werden während der aktuellen Expedition mit dem deutschen Forschungsschiff METEOR im tropischen Atlantik durchgeführt.

Ein Hauptantrieb der weltumspannenden Ozeanzirkulation, die als eine Art globales Förderband die Weltmeere durchzieht, sind sehr kleine, wirbelförmige Bewegungen. Diese Wirbel, unter dem Begriff Turbulenz zusammengefasst, sind in der Regel kaum größer als wenige Zentimeter bis Meter. Ihr alleiniges Bestreben besteht darin, Wassermassen mit unterschiedlicher Dichte zu vermischen.

Dabei bringen sie Wärme aus den oberen Schichten der Meere in die Tiefe, kaltes Wasser steigt im Austausch auf. Turbulenz gibt es in sehr unterschiedlicher Stärke in fast allen Regionen der Weltmeere. In sehr seltenen auftretenden Ereignissen kann die Energie der kleinen Wirbel gegenüber dem Normalwert einhundert millionenfach erhöht sein.

Zum Leid der Turbulenzforscher sind es gerade diese Ereignisse, die für die Vermischung und dem damit verbundenen Wärmetransport in die Tiefe verantwortlich sind. Das stellt die Beobachtung und Erforschung von ozeanischen Vermischungsprozessen, mit der sich weltweit etwa 300 Wissenschaftler beschäftigen, vor große Herausforderungen.

Wegen der raschen, aber kleinen Schwankungen werden für Turbulenzmessungen sehr schnelle Sensoren und hohen Datenraten benötigt. Wichtig dabei ist auch, dass das Messsystem selbst frei von hochfrequenten Bewegungen ist, da diese von den Sensoren als Wasserwirbel wahrgenommen werden würden. Bisher wurden am häufigsten frei fallende Sonden, sogenannte Turbulenzprofiler eingesetzt. Diese werden von Forschungsschiffen ausgesetzt und sinken während der Messung langsam ab. Viele Messungen an einem Ort sind notwendig, um auch die sehr seltenen energetischen Vermischungsereignisse zu erfassen. Das macht solche Untersuchungen zeitlich wie finanziell sehr aufwändig.

"Auf dem ersten Fahrtabschnitt der 80. Reise des deutschen Forschungsschiffes METEOR haben wir erfolgreich ein neu entwickeltes autonomes Turbulenzmesssystem eingesetzt", erzählt Dr. Marcus Dengler vom IFM-GEOMAR. "Das System besteht aus einer selbstregistrierenden Turbulenzsonde, die auf einem Gleiter angebracht wurde", so Dengler weiter.

Der Gleiter, ein Segelflugzeug für die Meere, ist in der Lage sich durch Änderung seines Volumens im Wasser selbstständig fortzubewegen, um vorgegebene Positionen im Ozean anzusteuern. Diese ebenfalls noch sehr neuartige Messplattform wird von den Kieler Ozeanographen erst seit wenigen Jahren eingesetzt. Während des Gleitens durch das Wasser zeichnet die aufgesetzte selbstregistrierende Turbulenzsonde 500 Strömungs- Temperatur- und Salzgehaltswerte pro Sekunde auf, anhand derer die Energie der kleinen turbulenten Wirbel bestimmt werden kann. Zusätzlich werden die hochfrequenten Eigenbewegungen des Gleiters durch Beschleunigungssensoren erfasst.

"Auf unserer Forschungsfahrt konnten wir dieses Turbulenzmesssystem weltweit zum ersten Mal einsetzen", so Fahrtleiter Prof. Dr. Peter Brandt. "Es kann über einen Zeitraum von bis zu einem Monat kontinuierlich die Energie der Turbulenz in der Wassersäule beproben, ohne dass dabei zusätzliche Schiffzeit beansprucht wird. Anhand dieser Langzeitdatensätzen werden wir eine sehr detaillierte Vorstellung von turbulenten Vermischungsprozessen erhalten", so Prof. Brandt weiter. "Wir hoffen damit deren Einfluss auf die Ozeanzirkulation und damit auf unser Klima besser verstehen zu können".

Ansprechpartner:
Dr. Andreas Villwock (Öffentlichkeitsarbeit), Tel.: 0431-600 2802, avillwock@ifm-geomar.de

Dr. Marcus Dengler, Tel.: 0431-600-4107, mdengler@ifm-geomar.de (bis 24.11. auf See).

Dr. Andreas Villwock | idw
Weitere Informationen:
http://www.abendblatt.de/meteor
http://www.ifm-geomar.de/index.php?id=5429

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht In Zeiten des Klimawandels: Was die Farbe eines Sees über seinen Zustand verrät
21.09.2017 | Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)

nachricht Der Salzwasser-Wächter auf der Darßer Schwelle
19.09.2017 | Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie