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dem Forschungsschiff "A. v. Humboldt" unterwegs
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Vom 5. - 11. Januar 2000 war das Forschungsschiff A.v.Humboldt für das
IOW in der westlichen Ostsee unterwegs. Ziel war die Überprüfung des
Salzgehaltes des Tiefenwassers. Herbst und Winter sind die Zeiten, in denen
die Wahrscheinlichkeit, dass ein Sturm große Mengen an Salzwasser aus
der Nordsee in die Ostsee drückt, am größten ist. Mit dem Salzwasser
kann dann auch Sauerstoff in die Tiefenbecken der Ostsee gelangen - also ein
äußerst wichtiger Prozess für die Ostsee, der allerdings in
den letzten Jahrzehnten sehr selten geworden ist. Deshalb fahren die Meeresforscher
des IOW jedes Jahr im Januar in die westliche Ostsee, um nach Hinweisen für
einen solchen Salzwasser-Einbruch zu suchen.
In diesem Jahr wurden sie begleitet von Herrn Dipl.-Geograph Reinhard Hoheisel-Huxmann vom Deutschen Schiffahrtsmuseum Bremerhaven, der sich freundlicherweise bereit erklärt hat, seine Eindrücke von der Fahrt niederzuschreiben und mit Photomaterial zu ergänzen. Dafür an dieser Stelle noch einmal: Herzlichen Dank!
Die im Folgenden beschriebene Fahrt ist Teil des Baltic Monitoring Programme der HELCOM, einem Programm zur Überwachung der Meeresumwelt der Ostsee. Wissenschaftlicher Fahrtleiter war Dr. Wolfgang Matthäus, Physikalischer Ozeanograph am IOW und Experte für Salzwassereinbrüche.
Die Fahrt SWE 2000: Auf der Suche nach den Spuren eines Salzwasser-Einbruchs
Zum Hintergrund der Fahrt : Die Ostsee - Nebenmeer mit Eigenheiten
Charakteristisch für die Ostsee ist ihre Becken/Schwellen-Gliederung. Während etwa die Darßer Schwelle eine Satteltiefe von 18m hat, erreicht z.B. das Bornholm-Becken rund 100m Tiefe oder das östliche Gotland-Becken 250m. Die Ostsee hat also eine deutlich andere Topographie als die insgesamt 'ebene' und flache Nordsee.
Diese
Geländestruktur hat weitreichende Folgen: Wird das Tiefenwasser in den
abgeschlossenen Becken nicht genügend mit Sauerstoff 'belüftet', so
bildet sich Schwefelwasserstoff - eine lebensfeindliche Zone entsteht, Fische
und Fischbrut sind in Gefahr.
Welche Möglichkeiten bietet nun die Natur, Sauerstoff von der Oberfläche in die Tiefe zu transportieren? Oberflächenwasser, welches im Kontakt mit der Atmosphäre genügend Sauerstoff aufnehmen konnte, muß auf den Boden des Meeresbecken sinken.
Das passiert in Süßwasser-Seen oder auch der Bottensee, deren Salzgehalt bereits äußerst gering ist, wenn im Winter das Oberflächenwasser stark auskühlt. Durch die dann größere Dichte sinkt es ab und durchmischt den gesamten Wasserkörper bis zum Boden.
Für die eigentliche Ostsee gibt es jedoch nur eine Möglichkeit an Sauerstoff zu kommen: Salzwasser aus der Nordsee, welches dort bzw. im Übergangsbereich zwischen Nordsee und Ostsee im Kontakt mit der Atmosphäre stand, strömt in die Ostsee ein und sinkt ab, weil es viel schwerer ist als das Brackwasser der Ostsee. Zum Vergleich: im Skagerrak mißt man 30‰ Salz an der Oberfläche, während es in der Ostsee bei Rügen nur etwa 8‰ sind.
Leider hat die Natur diese Sauerstoff-Versorgung der Ostsee nicht gerade begünstigt: das Bodenrelief der westlichen Ostsee mit der Darsser Schwelle als markantem Riegel behindert diesen Wasseraustausch. So ist die Ostsee auf des Aeolus Hilfe angewiesen. Ideal ist dabei eine orkanartige Wechselwetterlage: Ein Nordost-Sturm müßte das brackige Ostseewasser durch die Belte in das Kattegat drücken und so eine 'Entleerung' der Ostsee bewirken - ein um 40 bis 50cm niedrigerer Wasserstand kann so durchaus zustandekommen und damit einen gewissen 'Sog' erzeugen. Dem sollte dann ein West- bis Nordweststurm folgen, der das salzige Skagerrakwasser gewissermaßen 'mit Schwung' nach Süden in die Ostsee treibt.
Ein solche Situation ist allerdings eher selten - zuletzt gab es 1993 einen solch vehementen Salzwassereinbruch (kurz SWE). Als Zahl bedeutete 'vehement' damals größenordnungsmäßig 250 Kubikkilometer Salzwasser, das in kurzer Zeit zwischen den dänischen Inseln hindurchgepreßt wurde - immerhin eine Wassermenge, die die ganze Bundesrepublik hüfttief überflutet hätte. Diese Masse überfloß damals Schwelle um Schwelle und füllte die Becken auf, bis sie nach Monaten auch das tiefe Gotland-Becken erreichte und 'belüftete' - der Schwefelwasserstoff mußte weichen.
Der Alltag in den Ostseezugängen ist weniger dramatisch. Je nach Wetterlage strömt dort laufend Wasser in die eine oder andere Richtung - aber es ist allemal zu wenig, um die Tiefenzonen nachhaltig mit Sauerstoff zu versorgen. Die Situation ist also von Natur aus grundsätzlich prekär, unabhängig davon, daß der Mensch mit sauerstoffzehrenden Nährstoffeinträgen sie noch zusätzlich verschärft.
Um die Verhältnisse zu überwachen, haben die Ostsee-Anrainer 1974
das Helsinki-Abkommen geschlossen, nach und nach ratifiziert und in die Tat
umgesetzt. An diesem Baltic Monitoring Programme beteiligte sich schon zu Zeiten
der DDR das damalige Institut für Meereskunde in Warnemünde. Heute
wird der deutsche Part im Auftrag des Bundes vom Institut für Ostseeforschung
Warnemünde wahrgenommen, das jährlich fünf Terminfahrten unternimmt,
um mit einem Standard-Meßprogramm festgelegte Datenprofile zu erheben.
Nebenbei bemerkt: Diplomatische Vorarbeiten
Fahrtleiter Dr. Matthäus wird während der Fahrt nicht frei wählen können, welche Stationen er aus wissenschaftlicher Sicht anläuft. Da die Positionen alle in den Wirtschaftszonen oder gar Hoheitsgebieten anderer Ostseestaaten liegen, muß monatelang vor Fahrtantritt die Reiseplanung auf diplomatischem Weg angemeldet werden. Auf dem gleichen Instanzenpfad wird sie zurückgeleitet, in aller Regel genehmigt, aber gelegentlich mit Auflagen versehen, etwa was die Meldepflicht oder die Begleitung durch einen Beobachter betrifft.
Sind Positionen nicht beantragt, können sie auch nicht nach aktueller Lage - z.B. weil sich ein Salzwassereinbruch abzeichnet - ad hoc einbezogen werden. Verstieße der Kapitän oder Fahrtleiter gegen dieses Reglement, riskierte er jedenfalls Sanktionen, und sei es auch nur, künftig keine Erlaubnis mehr zu erhalten.
In einer Epoche, in der Europa zusammenwächst, scheint dies dem Beobachter von außen ein wenig wie der Rückfall in die Zeit vor dem Zollverein. Aber immerhin, man arbeitet daran, den Forschungsschiffen eine allgemeine Jahreserlaubnis zu erteilen, damit sie ihren international vereinbarten Monitoring-Aufgaben nachgehen können.
Jetzt wird´s ernst: Messen und Probenahme auf Station
Nach gut fünf Stunden Marschfahrt steht das Schiff auf der ersten Position
des Schnitts. In der Ferne ist in der letzten Dämmerung Kiel Leuchtturm
zu erkennen.
Schließlich ein Kommando vom Überwachungsraum neben dem Fahrstand
- die Rosette wird nochmals bis unter die Oberfläche zum 'Nullpunkt' aufgeholt,
um dann mit 0,5 m/sec - Fahrstuhlgeschwindigkeit - gleichmäßig gefiert
zu werden. Sobald der Druckwert dem Rechner signalisiert, daß eine der
vorgewählten Tiefenstufen erreicht ist, geben Magnetschalter die Deckelbefestigungen
des jeweiligen Schöpfers frei. Durch starke Gummibänder werden die
Deckel in Sekundenbruchteilen auf beiden Seiten auf die Rohröffnungen gezogen
und 5 Liter Wasser aus einer definierten Tiefe sind gesichert.
Die Stationen folgen dem Weg des Salzwassers. Die Abstände betragen zwischen 3 und 20 Seemeilen; dort, wo eine größere Prozeßdynamik in der Tiefe zu erwarten ist, liegen sie enger beieinander, um die räumliche Auflösung zu erhöhen. Die Tiefe nimmt schrittweise zu, von 17m in der Kieler Bucht über 45m im Arkona-Becken bis auf 95m im Bornholm-Becken.
Der "Vater" dieser Software, Diplom-Ingenieur
Peter Wlost aus der Arbeitsgruppe Meßtechnik am IOW, macht diese Reise
selbst mit, um das Programm im Kontakt mit seinen Anwenderkollegen aus der Praxis
heraus weiterzuentwickeln. Mit Recht ist er auf sein Produkt stolz, auch deshalb,
weil es gelungen ist, die integrierende Reisedokumentation auf ein anderes Forschungsschiff,
die SONNE, zu 'exportieren'.
Um die Nährstoffe Nitrat, Nitrit, Phosphat und Silikat dingfest zu machen, bedient er sich eines Autoanalyzers. Die Reagenzien werden den Wasserproben automatisch zugeführt und bewirken eine Färbung, deren Intensität proportional zur Konzentration der Nährstoffe ist. Die so veränderten Proben werden jetzt durch eine Meßstrecke geschickt, in der bei verschiedenen Wellenlängen die photometrische Charakterisierung erfolgt. Aus diesen Werten läßt sich dann die Konzentration der Inhaltsstoffe ermitteln.
Die Meßdaten sind allerdings nur das Rohmaterial für den weiteren Auswertungsprozeß; ihre Zuverlässigkeit muß anhand von Kalibrierungsdaten geprüft werden und unsinnige Werte werden durch Plausibilitätsüberlegungen entfernt, kurz: die Daten werden validiert, um eine hohe Datenqualität für die international zugänglichen Datenbanken zu sichern - insgesamt ein Prozeß, dem man eine hohe Bedeutung zumißt.
Wenn
alle vom Wetter reden - dann auch wir
Nach 33 Stunden ist der erste Profil-Schnitt mitten in der Nacht absolviert. Zum Ende hin herrscht Starker bis Steifer Wind mit Windgeschwindigkeiten zwischen 12 und 15 m/sec (rund 45 bis 55 km/h), in Böen auch schon mal etwas mehr. Dem Autofahrer erscheinen diese Werte wahrscheinlich kaum der Rede wert, aber auf See wirken sich diese Geschwindigkeiten doch deutlich auf die 'Straßengüte' aus.
Die Wellenhöhe ist schwer zu schätzen,
aber 3m werden ganz sicher erreicht und wohl auch überschritten. Jedenfalls
'schaukelt' das Schiff ganz gut - ein Vorhang in der Kammer zeigt als Krängungsmesser
verläßlich 15 bis 20 nach jeder Seite.
Das Programm des nächsten Tages hängt vom Wetter ab, weniger vom vorhergesagten als vom tatsächlichen. Über Nacht läßt der Kapitän daher das Schiff treiben, zum Ankern geht die See zu hoch.
Am nächsten Morgen ist die Position um rund 5 Seemeilen nach Nordost versetzt, aber die oberflächennahe Luftschicht hat sich wieder beruhigt: blauer Himmel, Sonne und eine mäßige Brise, die See schwappt undramatisch gegen die Bordwand.
Während der nächste Fahrtabschnitt beginnt, bereiten die Meßtechniker die Datenflut am Rechner auf - an Megabytes ist kein Mangel. Augenfreundliches Ergebnis sind farbige Grafiken, die einen eingängigen Überblick über den Zustand des Wasserkörpers geben. So zeigt einer der Längsschnitte sehr übersichtlich, daß der Salzgehalt von der Kieler Bucht (22‰) bis zur Darßer Schwelle stetig abnimmt und daß im Arkona-Becken eine etwa 10m mächtige Bodenwasserschicht mit 16-17‰ liegt.
Über einen schmalen Kanal zwischen Schonen und Bornholm hat auch das tiefer gelegene Bornholm-Becken dieses Bodenwasser erhalten. Unter der Brackwasserdeckschicht mit 8‰ in der oberen Hälfte des Beckens folgt eine sogenannte Sprungschicht, in der der Salzgehalt rasch bis auf das Doppelte zunimmt. Die salzreichere Bodenwasserschicht hat eine Mächtigkeit von rund 20m und findet sich auch im Sauerstoff-Längsschnitt wieder: Zwischen 1 und 3 Milliliter Sauerstoff je Liter lassen sich hier feststellen; die Sättigung läge bei 8 ml/l.
Gegenüber
den Spätsommerwerten der SWE-Fahrten 1999, die eine rund 20m mächtige
Schwefelwasserstoff-Schicht im Bornholm-Becken ergaben, ist H2S aktuell nicht
mehr nachzuweisen. Diese Entspannung geht zurück auf Stürme im Herbst
1999, die zwar nicht zu spektakulären Salzwassereinbrüchen geführt,
aber immerhin die Belüftung des Bornholm-Beckens verbessert haben.
Auch der Vergleich zur entsprechenden Monitoring-Fahrt vor einem Jahr ist positiv: Wurden Anfang 1999 weitflächig Sauerstoffwerte unter 0,5 ml/l festgestellt, so sind die jetzt höheren Gehalte eine bedeutend günstigere Ausgangslage für die Entwicklung der nächsten Zeit.
Dies ist für den Dorsch, dessen Laich sich pelagisch (d.h. in der Wassersäule schwebend) entwickelt und der auf einen hinreichenden Sauerstoffgehalt in der Tiefe angewiesen ist, sicher eine gute Nachricht. Aber dennoch: Entwarnung kann für 2000 leider nicht gegeben werden, denn mit der zunehmenden biologischen Aktivität ab Frühjahr wird auch der Sauerstoff verbraucht werden, so daß sich aller Wahrscheinlichkeit nach auch wieder Schwefelwasserstoff im Bornholm-Becken bilden wird - wenn denn nicht in den nächsten Monaten ostseefreundliche Orkane auftreten.
Für das Gotland-Becken sieht es ohnehin düster aus: Hier breitet sich die anoxische (d.i. sauerstofffreie) Zone seit dem 1993er-Salzwassereinbruch wieder aus, und nur außergewöhnliche Stürme können dem abhelfen.
Mit der Schleppsonde am Kabel, das in der Länge etwa fünfmal dem Tiefenwert entspricht, geht die HUMBOLDT auf Westkurs, exakt entlang dem Stationsprofil vom Vortag. Insgesamt 10 Stunden 'zappelt' der Fisch im Kielwasser, bis er am Abend wieder eingeholt wird. Die Operateure sind des Lobes voll über das 'gehorsame Verhalten' des gelb-orangen Weggenossen.
Auch
das grafische Ergebnis überzeugt: In feiner Auflösung enthüllen
die farbigen Kurven eine kleinskalige Struktur des Wasserkörpers, die mit
dem weitmaschigen Stationsprofil nicht zu erfassen ist.
Daten dieser Detaillierung können die Grundlage für dynamische Untersuchungen sein, die die komplizierten Strömungsverhältnisse der unterschiedlichen Wasserkörper analysieren und allgemeine Gesetzmäßigkeiten der Meeresbewegung entschleiern. So konnte etwa vor einiger Zeit das Phänomen dingfest gemacht werden, daß das Salzwasser beim Einstrom in die Becken einen Kreiswirbel beschreibt, ähnlich dem Zufluß in eine Badewanne - nur eben ein wenig größerdimensioniert und an der Oberfläche nicht erkennbar.
Der Dienstplan auf der A.v.HUMBOLDT, die das Rufzeichen Y3CW führt, sieht 6-Stunden-Wachen vor; gelegentlich führen die 'landgestützten' Arbeitszeitvorschriften allerdings zu Problemen im Bordbetrieb, die dann pragmatisch gelöst werden - Seefahrt hatte schon immer ihre eigenen Gesetze.
Auf der Brücke erhält der
Zaungast einen kleinen Einblick in die Navigation, den Seefunk und das Seerettungswesen.
Nebenbei erfährt er auch das eine oder andere Histörchen aus dem reichen
Erfahrungsschatz der Nautiker, langgediente Seeleute, die schon zu DDR-Zeiten
auch andere Weltgewässer gesehen haben als die Ostsee, sei es in der Fischerei,
sei es bei Forschungsmissionen.
Vorgesorgt wird auch für das leibliche
Wohl. Für 17 Mann Besatzung und 9 Mann wissenschaftliche Nutzlast werden
drei reichliche Mahlzeiten am Tag serviert. Sicher wird man nach der Reise einen
größeren Bogen um die Badezimmerwaage machen müssen, um Schockzuständen
vorzubeugen.
Derweil läßt sich der eine oder andere Freiwächter noch eine Zigarette auf dem Arbeitsdeck schmecken, bevor er vielleicht in der Messe eine Video-Konserve zu sich nimmt oder am Bildschirm Paciencen legt.
Draußen ziehen Schaumkronen vorbei, fahl beleuchtet von den Deckslampen und am Rande des Lichtkreises geisterhaft aufspringend und sich wieder verlierend. Das Schiff wiegt sich in der See, die gurgelnd, platschend, rauschend an der Bordwand entlangwandert und eine quirlende Kielwasserschleppe erzeugt. Ab und zu taucht eine Möwe im Lichtkegel auf und verschwindet wieder lautlos im Dunkel. In der Ferne gelegentlich ein Dampferlicht oder das Aufblitzen eines Leuchtturms, ansonsten eine konturlose pechschwarze Himmelskugel über dem Schiff, ganz anders als an Land, wo sich die Lichter der Städte in den Wolken fangen würden.
Nach dem Scanfish-Schnitt westwärts geht die Reise wieder nach Osten, diesmal zum Ausgangspunkt für ein Nord-Süd-Profil durch das Bornholm-Becken, wo dann spät nachts geankert wird.
Bettliegende im Vorschiff reißt das Kettengerumpel aus der Traumwelt, aber danach bedeutet es einen ruhigen Schlaf ohne Dieselrummeln und Vibrationsgeknarze. Nur die taktweisen Lastwechsel des Körpers, vorzugsweise der Bauchregion, sind weiterhin spürbar, bis sich das Bewußtsein auch darüber wieder hinwegsetzt.
Am nächsten Morgen ist der Himmel bezogen und die See regt sich wieder - zuviel jedenfalls für den Einsatz des Schleppprofilers. Also beschließt der Fahrtleiter einen normalen Stationsschnitt, der die HUMBOLDT quer durch das Bornholm-Becken nach Süden führt.
Dort wird wieder vor Anker genächtigt,
um die vorhergesagte Abnahme des Windes abzuwarten. Tatsächlich trifft
sie ein, und nach dem Frühstück geht der Scanfish zu Wasser. Gleichmäßig
pendelt er auf dem Rückweg nach Norden Stunde um Stunde zwischen 5 und
90m Tiefe auf und ab und liefert seine Meßdaten Kilobyte um Kilobyte an
den Bordrechner.
Da die Stationen im Bornholm-Becken abgearbeitet sind, tritt die HUMBOLDT den Rückweg nach Westen an und nimmt Kurs auf neue Monitoring-Linien südlich von Schweden.
Weit ab von der schwedischen Küste beginnt die HUMBOLDT ihren nächsten Schnitt nach Süden quer durch das Arkona-Becken, gefolgt von einem Schlag nach Nordwesten an Rügen vorbei. Die Meßergebnisse bestätigen und erweitern diejenigen, die vor wenigen Tage auf dem langen West-Ost-Törn gewonnen wurden.
Im letzten Fahrtabschnitt hält sich die HUMBOLDT an ihren damaligen Weg und beprobt die gleichen Stationen nochmals. Dabei überläuft sie erneut die Darßer Schwelle, die ja gewissermaßen das Salzwassertor in die Ostsee darstellt. Auch hier sind die Ergebnisse kaum anders als eine Woche zuvor - erwartungsgemäß im übrigen, denn von einem schweren Sturm mit Tiefenwirkung war nichts zu spüren.
Mittlerweile beginnen an Bord allmählich die Vorbereitungen für das Reiseende - Reinigen der Kammern, Abziehen der Wäsche, Sammlung des Mülls usw.
Die letzten Stunden auf See verbringt das Schiff auf Warnemünde-Reede, bevor es im ersten Morgengrauen ankerauf geht und in die Warnow einsteuert. Der Brückenbesucher erlebt einen routinierten Ablauf: diagnostische Beobachtung des teilweise recht engen Fahrwassers; knappe Steueranweisungen des Kapitäns an den Steuermann, der sie jeweils bestätigend wiederholt; Einlaufmeldungen an die verschiedenen Revierüberwachungsstellen per Funksprech; Bestellung des Festmachers; Mitteilung an den Hafenkapitän usw.
Dann im Fischereihafen Rostock-Marienehe: A.v.HUMBOLDT geht vorwärts in das Hafenbecken; mittlerweile steht der 1.Nautische Offizier am Ruder. Dann ein souverän-sicheres Dreh- und Anlegemanöver mit feinfühligem Einsatz von Ruder, Schraubensteigung und Bugstrahlruder, selbstredend ohne Schlepperassistenz.
Für den Gast geht damit eine Fahrt zu Ende, die nicht nur nützliche Erfahrungen und neue Kenntnisse, sondern auch angenehme Begegnungen brachte - ein verbindlicher Dank an das IOW in Person der Kustodin und des Fahrtleiters, und ebenso an den Kapitän und die Besatzung des Forschungsschiffes A.v.HUMBOLDT.
| aktualisiert: 08.11.2000 | Fragen und Anregungen zu dieser Seite an: barbara.hentzsch@io-warnemuende.de |
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