– und trotzdem tönt es für die Wissenschaft

Vor Antritt einer Seereise ist es nicht unclever, sich über die Gebräuche an Bord ins Bild setzen zu lassen. Besonders die Sparte, was man möglichst tun und lassen sollte, ist eine wichtige, deren  Kenntnis hilft, so manches Fettnäpfchen zu umschiffen. Eine der Regeln besagt, pfeifen dürfen nur der Kapitän und der Bootsmann, sonst wird Neptun vergrault, Nichtbeachtung zieht erhebliche Konsequenzen bei der Polartaufe nach sich! Na ja, diese Regel bezieht sich wohl nur auf das menschliche Pfeifen, ansonsten piept es bei einem Gang durch das Schiff aus allen Labors in vielfältiger Form, denn viele Geräte zeigen ihrem Benutzer durch akustische Signale ihren Status und auch ihr Verlangen nach der nächsten zu analysierenden Wasserprobe an.

Charlotte ist in ihrem Blog schon auf die Sonargeräte eingegangen, ich habe mich mit Olaf Boebel über eines der von ihm betreuten Geräte unterhalten, welches ebenfalls Töne produziert, die unter Wasser abgestrahlt werden. Diese Schallquellen können in den Teilen der antarktischen Gewässer eingesetzt werden, die im Winter von einer Eisschicht bedeckt werden. Sie dienen dazu, die Arbeit von ARGO-Floats zu ermöglichen. Dies wiederum sind Treibkörper, die im Meer ausgesetzt und von der jeweiligen Strömung mittransportiert werden. Dabei führen sie, wie kleine Tauchboote, in 10 Tagen eine Abwärts- und Aufwärtsbewegung bis in Tiefen von 2000m aus, während der wichtige ozeanographische Größen, wie Temperatur und Salzgehalt in Schritten von 50m gemessen und aufgenommen werden können. Die so erhaltenen Profile werden über Satellit übertragen und stehen dann weltweit allen interessierten Forschern zur Verfügung. Problematisch bei der Sache ist nur, dass die ARGO-Floats nicht immer auftauchen können, weil entweder eine geschlossene Eisdecke ein Auftauchen verhindert, oder das Auftauchen in einer lockeren Eisschicht zwar gelingen könnte, aber das Float in den sechs Stunden, die es zur Datenübermittlung benötigt, von den sich bewegenden Eisschollen beschädigt wird. In letzterem Fall ist es besser, das Float gar nicht erst auftauchen zu lassen. Die Computersteuerung des Floats kann mit Hilfe der gemessenen Temperatur- und Salzdaten erkennen, ob ein Auftauschen sicher ist, oder ob es im abgetauchten Zustand bleiben soll. Muss ein Float länger unter der Oberfläche bleiben, und das kann sogar für einen Zeitraum von weit über einem Jahr sein, ergibt sich somit das Problem, die über diesen Zeitraum gemessenen Temperatur- und Salzprofile den jeweiligen Positionen des Floats zuzuordnen, denn das Float bewegt sich ja mit der Strömung auch unter der Eisdecke, und die satellitengestützte Ortung bei der Datenübermittlung entfällt.

Hier kommen nun die von uns mit den Verankerungen in Tiefen von etwa 800m positionierten Schallquellen ins Spiel. Diese werden so an strategisch günstigen Orten verankert, das alle in den ozeanographisch interessanten Teilen des Weddellmeers treibenden Floats die Töne (von 240 Hz) der einzelnen Schallquellen empfangen können. Da das Aussenden der Schallsignale zu genau festgelegten Zeiten( einmal täglich für 30 Sekunden) geschieht, und die Uhren der Schallquellen und der Floats genau gleich gehen, ist es möglich, die Laufzeit der Schallsignale von Quelle zu Float zu ermitteln und damit, bei bekannter  Ausbreitungsgeschwindigkeit von etwa 1500m/sec, auch die Möglichkeit, die Entfernung zwischen beiden zu berechnen. Das Float muss sich also nur merken, wann es das Schallsignal empfangen hat. Bei nächstbester Gelegenheit übermittelt es dann diese Zeiten und die aufgenommenen Temperatur- und Salzgehaltsprofile per Satellit.

War’s das? Nein, nicht ganz, denn der Abstand zu einer einzelnen Schallquelle ermöglicht ja noch keine Positionierung. Ähnlich wie bei Vermessungsaufgaben braucht es zumindest noch eine zweite Zeit- bzw. die daraus abgeleitete Entfernungsangabe zu einer weiteren festverankerten Schallquelle, um zu der Position des Floats im Meer zu gelangen und so Rückschlüsse auf die Meeresströmungen ziehen zu können.

Insgesamt hat sich das System mit den Schallquellen bewährt, wobei sich zeigt, dass die fest positionierten Verankerungen auch in einer Phase, in der autonom operierende, bewegliche Messsysteme an Bedeutung gewinnen, eine wichtige Rolle spielen. Wir haben auf unserem heute abgeschlossenen Null-Grad-Schnitt eine Reihe dieser Schallquellen aufgenommen bzw. wiederverankert. Insgesamt sind wir Verankerungsleute sehr zufrieden, denn wir konnten alle neun Verankerungen bergen, wobei uns sicher zu Gute kam, dass uns Neptun wohlgesonnen war und uns zuletzt sogar eine wahrscheinlich von einem Eisberg versetzte Verankerung wieder an Bord nehmen ließ. Offenbar haben nur der Kapitän und der Bootsmann gepfiffen......

Fotos: Stefan Theisen

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