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Alles im Blick: Alfred-Wegener-Institut erprobt Hightech-Infrarotsystem zum Schutz der Wale

02.07.2009
An Bord des Forschungsschiffes Polarstern ist derzeit ein neues Messsystem zur Erfassung von Walen im Einsatz.

Wale sind meist schwer zu sichten. Zum einen verbringen sie den größeren Teil der Zeit unter Wasser, zum anderen zeigen sie beim Auftauchen meist nur einen geringen Teil ihres Körpers, der sich farblich kaum vom umgebenden Wasser unterscheidet.

Visuelle Sichtungen durch Walbeobachter basieren daher meist auf einer Beobachtung des Blas, der kondensierenden und relativ warmen Atemwolke. Sie erhebt sich, je nach Walart und Windbedingungen, zwischen einem und zehn Metern über die Wasseroberfläche und bleibt nur wenige Sekunden lang sichtbar. Diese Wärme des Blas wird durch eine auf diese Aufgabe hin optimierte Wärmebildkamera genutzt, die während der laufenden Expedition des Forschungsschiffes Polarstern erstmalig eingesetzt wird.

Das zugrunde liegende Messverfahren, die Infrarot-Thermographie, registriert sowohl am Tage als auch in der Nacht die von jedem Körper ausgehende Wärmestrahlung und stellt sie für den Menschen sichtbar auf dem Computer als Schwarzweißbild dar: Je heller ein Punkt, desto wärmer ist er. Der warme Blas der Wale hebt sich dabei vor dem Hintergrund des kalten Wassers des Nordatlantiks oder der Antarktis deutlich ab.

Infrarot-Thermographie wird schon seit längerem, beispielsweise zur Untersuchung der Wärmedämmung bei Häusern, mit großem Erfolg eingesetzt. Die schiffsbasierte Detektion von Walen auf See birgt jedoch neue Herausforderungen: Die Kamera muss rundum "sehen" können, sie ist den ständigen Bewegungen des Schiffes unterworfen und der Blas ist, möglicherweise in großer Entfernung, nur für etwa eine Sekunde sichtbar. Dies stellt besondere Anforderung an die Optik: Ähnlich wie bei der Tierfotographie ist eine Teleoptik mit höchster Empfindlichkeit notwendig. Wäre diese jedoch fest mit dem Schiff verbunden, würde man aufgrund der Schiffsbewegungen oft nur in den Himmel schauen.

Diesen Herausforderungen wird ein von Rheinmetall Defence Electronics neu entwickelter Wärmebildgeber gerecht. Das System, FIRST Navy, wurde während der vergangenen Werftzeit im Juni auf einer hochstabilisierenden Plattform im Krähennest von Polarstern in etwa 28 Metern Höhe installiert. Das System generiert pro Sekunde fünf thermographische Rundumbilder, die bei einer Auflösung von 7200 x 563 Pixel jeweils etwa 4 Megapixel entsprechen. Die Stabilisierung gleicht die Schiffsbewegung aus, so dass der obere Bildrand immer knapp über dem Horizont gehalten wird und die umgebende Wasserfläche nicht aus dem Bild herausläuft. Im Laufe eines Tages produziert das System etwa ein Terabyte an Daten.

Wissenschafter vom Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in der Helmholtz-Gemeinschaft entwickeln jetzt eine Software, um diese Datenmengen automatisiert auszuwerten. "Wir freuen uns sehr, dass die Hardware des Systems erfolgreich auf Polarstern funktioniert. Die Software soll zukünftig die Bildfolgen nach Wal-Blas durchsuchen", erklärt Dr. Olaf Boebel, Leiter der Forschungsgruppe Ozeanische Akustik am Alfred-Wegener-Institut. Er leitet das Forschungsprojekt MAPS (Marine Mammal Perimeter Surveillance: Beobachtung der Umgebung Mariner Säugetiere), das seit Anfang 2009 läuft. Ziel ist es, Richtung und Entfernung einer Walsichtung zusammen mit den jeweiligen Videosequenzen in Echtzeit an die Schiffsführung weiterzureichen. Mit einem solchen System ausgestattete Schiffe können dann gegebenenfalls Ausweichmanöver fahren oder die Unterbrechung von seismischen Messungen zum Schutz der Wale initiieren. Darüber hinaus kann das System Forschungsprojekte zu den Walbeständen der selten untersuchten Regionen der Antarktis direkt unterstützen. Weitere Anwendungsmöglichkeiten hinsichtlich Schiffssicherheit (Kollisionsvermeidung mit Kleinsteisbergen) und Meereisforschung (kleinskalige Eisbedeckung) sind nicht zuletzt auch in Bezug auf die abnehmende Eisbedeckung der Arktis von Bedeutung.

Das Projekt MAPS wird am Alfred-Wegener-Institut von der Arbeitsgruppe Ozeanische Akustik in Zusammenarbeit mit der Logistik, der Reederei F. Laeisz (Bremerhaven) und der Lloyd-Werft in Bremerhaven umgesetzt. Es wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung sowie über das Umweltbundesamt durch das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit finanziell unterstützt.

Das Alfred-Wegener-Institut forscht in der Arktis, Antarktis und den Ozeanen der mittleren sowie hohen Breiten. Es koordiniert die Polarforschung in Deutschland und stellt wichtige Infrastruktur wie den Forschungseisbrecher Polarstern und Stationen in der Arktis und Antarktis für die internationale Wissenschaft zur Verfügung. Das Alfred-Wegener-Institut ist eines der sechzehn Forschungszentren der Helmholtz-Gemeinschaft, der größten Wissenschaftsorganisation Deutschlands.

Margarete Pauls | idw
Weitere Informationen:
http://www.awi.de/

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