Die große Vermessung der Ozeane

Autonome Tauchbojen Die große Vermessung der Ozeane

Sie sind zwei Meter groß, bis zu 30 Kilogramm schwer und liefern wertvolle Daten für Meteorologie und Klimaforschung: Autonome Tauchbojen. Rund 4.000 sind bereits weltweit im Einsatz. Der Bedarf ist groß: Gerade einmal fünf Prozent der Tiefsee sind erforscht. Die Bundesregierung fördert die Weiterentwicklung dieser Hightech-Geräte.

Eine Tauchboje hängt am Haken des französischen Forschungsschiffs Pourquoi Pas.

Internationale Zusammenarbeit zur Erkundung der Meere: Hier setzt eine französisches Forschungsschiff eine autonome Tauchboje aus.

Foto: Ifremer, Dugornay Olivier, Mamaca Emina (2009)

Gegen Ende des 19. Jahrhunderts begann die Vermessung der Ozeane mit Hilfe von Flaschenpost. Diese wurden mit einem Vordruck an das Meer übergeben. Die Finder wurden gebeten, Ort und Zeit des Fundes zu vermerken und die Zettel an die Seewarte zurückzusenden. Erst durch den großflächigen Einsatz dieser Hilfsinstrumente gelang es, die weltweiten Meeresströmungen zu bestimmen.

"Mini-U-Boote" statt Flaschenpost

An dieses Prinzip knüpft die Wissenschaft heute an. Doch statt Glasflaschen wird ein globales Netzwerk von Bojen eingesetzt. Diese "Argo Floats" treiben im Ozean, können aber auch - wie autonome Mini-U-Boote - vertikal abtauchen und auftauchen.

Rund 4.000 dieser Hightech-Bojen sind derzeit weltweit im Einsatz, mehr als 30 Staaten machen mit. Deutschland beteiligt sich derzeit mit rund 160 "Argo Floats". "Wissenschaftlicher Bedarf und technische Innovation treffen hier zusammen", betont Birgit Klein, Leiterin der deutschen Koordinierungsgruppe am Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie in Hamburg.

Daten für Klimamodelle

Die von den Bojen gesammelten Messdaten dienen zur Berechnung des Salzgehalts und der Dichte des Meerwassers. Aus der zurückgelegten Distanz und den genauen Positionen werden Strömungsmodelle errechnet, aus diesen wiederum meteorologische Modelle generiert. "Argo Floats" haben darüber hinaus einen großen Nutzen für die Klimaforschung: Sie liefern Daten für die Klimamodelle der Zukunft.

Weiterentwicklung in Sicht

Längst arbeiten deutsche Meeresforschungseinrichtungen an neuen Generationen der Bojen. Sie entwickeln Geräte, die mit zusätzlichen Sensoren bestückt sind und auch den Anteil von Sauerstoff, Kohlenstoff oder Nährstoffen im Ozean messen können. Zudem sollen Floats erprobt werden, die bis zu 6000 Meter tief tauchen können.

Diese Entwicklungsarbeit wird unter anderem in dem vom Bundesforschungsministerium geförderten Projekt "DArgo2025" vorangetrieben. "Wir hoffen, in Zukunft die gesamte Ozeantiefe abdecken zu können", sagt Klein. Dennoch hat die Aufrüstung der "Argo Floats" Grenzen: "Jedes zusätzliche Messgerät minimiert die Lebensdauer der Batterie".

Neue Verfahren zur Bergung der Bojen

Darüber hinaus werden neue Strategien zur Bergung der Hightech-Bojen diskutiert, bevor diese endgültig zum Meeresgrund sinken. Denn Batterien und Pumpen sind irgendwann nicht mehr funktionstüchtig.

Auf offener See ist das Einsammeln kaum praktikabel, aber zumindest in den europäischen Randmeeren könnten künftig verstärkt Segler einbezogen werden und die modernen Nachfolger der Flaschenpost an Bord ziehen.

So funktionieren "Argo Floats"

"Argo Floats" sind autonome Messgeräte mit einer Länge von zwei Metern und einem Gewicht zwischen 20 und 30 Kilogramm. Ihr Tauchmechanismus funktioniert nach einem einfachen Prinzip: Für den Aufstieg wird Hydrauliköl aus dem Druckkörper in eine Kunststoffblase im Fuß der Boje gepumpt. Dadurch vergrößert sich das Verdrängungsvolumen im Wasser. Zum Abtauchen presst die Pumpe das Öl wieder zurück in den Drucktank – das Verdrängungsvolumen wird kleiner, die Boje sinkt.

"Parkplatz" in 1.000 Meter Tiefe

Der Tauchzyklus eines "Argo Floats" startet mit dem Absinken auf eine Tiefe von 1.000 Metern. Dort treibt die Boje neun Tage mit der Strömung und geht dann auf 2.000 Meter Tiefe hinunter. Anschließend taucht sie auf und zeichnet während des Aufstiegs den Druck, die Leitfähigkeit und die Temperatur in der Wassersäule auf.

An der Oberfläche werden die jeweiligen Positionen und Messdaten in das Satellitennetz gefunkt. Diese Tauchvorgänge wiederholen sich vier bis acht Jahre – bis die Batterie erschöpft ist.