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"BEAWIS"- der Bodenwasserschöpfer
Der Bodenwasserschöpfer "BEAWIS" (BWS, s. Abbildungen oben und unten) ist ein neues Probenahmegerät, das mit Mitteln aus dem Projekt B2 des DFG-Forschungszentrums Ozeanränder finanziert und in Kooperation mit der Kieler Firma KUM gebaut wurde. Der BWS wurde so konstruiert, dass damit Wasserproben profilierend aus verschiedenen Wasserhöhen über dem Meeresgrund entnommen werden können. Er besteht aus einem dreibeinigen Edelstahlrahmen mit einer zusätzlichen Mittelachse, die gegenüber dem Rahmen rotieren kann. Fünf 5-Liter Niskin-Flaschen sind horizontal an der Mittelachse montiert und können im Bereich zwischen 10 und 120 cm über Grund verschoben werden. Der BWS ist über eine freidrehende Aufhängung mit dem zum Schiff führenden Draht befestigt und sowohl der Rahmen wie auch die Mittelachsel haben Strömungssegel - dies führt dazu, daß sich die Niskin-Flaschen zur Probenahme gemäß der am Meeresgrund vorherrschenden Strömung ausrichten. Dies ist notwendig, um jegliche den Partikeltransport störende Turbulenzen durch den Rahmen des Gerätes selber bei der Probenahme auszuschließen. Ein Brenndrahtsystem, das an eine Zeitschaltuhr gekoppelt ist, die vor dem Einsatz programmiert wird, schließt die Niskinflaschen zum vorgegebenen Zeitpunkt nach dem Bodenkontakt des Geräts.
Während der Forschungsexpedition M57/2 wurde von uns eine Wartezeit von 45 Minuten verwendet, um sicherzugehen, dass sich das durch das Absetzen des Geräts auf dem weichen Meeresgrund aufgewirbelte Sediment wieder abgesetzt hat oder mit der Strömung abtransportiert wurde.
30 m über dem BWS wurde ein Pinger am Seil befestigt. Das Signal des Pingers ermöglichte es uns, den Absenkvorgang des BWS 5 bis 10 m über dem Meeresgrund für einige Minuten zu unterbrechen (abhängig von den Wellen- und Windbedingungen auf See). Diese Zeit ermöglichte es dem Gerät, sich in die über Grund herrschenden Strömungsbedingungen einzuregeln.
Weitere 20 m über dem Pinger wurden zwei Auftriebskörper am Seil befestigt. Durch sie war es möglich, nach dem Absetzen des BWS einige Meter Seil nachzugeben, ohne die Gefahr, dass sich das lose im Wasser hängende Seil um das am Boden stehende Gerät wickelt. Durch das lose hängende Seil wird sichergestellt, dass der am Boden stehende BWS nicht durch Bewegungen des Schiffs bewegt oder gar umgerissen wird.
Der BWS ist zusätzlich mit einer profilierenden SEABIRD SBE 19 CTD (AG Allgemeine Geologie, Universität Bremen), dem profilierenden Strömungsmesser AQUADOPP der Firma NORTEK, einem PHOTOSEA 1000 Tiefsee-Kamera System (MPI Bremen) und einer MCLANE Insitu-Pumpe (AG Marine Chemie, Universität Bremen) ausgestattet.
Der Strömungsmesser wurde sehr weit unten am BWS-Rahmen angebracht von wo aus die Messung aufwärts in den Wasserkörper blickend erfolgte. Er kann Strömungsgeschwindigkeiten in bis zu 50 Zellen von 10 cm Größe messen, was für unsere Arbeit wichtig ist, um die Transport-Geschwindigkeit der Partikel abschätzen zu können. Außerdem kann so die kritische Schergeschwindigkeit bestimmt werden, über welche die Resuspensionskräfte abgeschätzt werden können, die auf das Oberflächensediment wirken. Durch den mit dem Strömungsmesser verbundenen Kompass kann die Orientierung des Strömungsmessers und damit auch des ganzen BWS im Vergleich zur Strömung bestimmt werden. So konnte festgestellt werden, dass sich das System tatsächlich zurr Probenahme in der Bodenströmung ausrichtet.
Trübungsmessung
Die Position der CTD war etwa 50 cm über dem Fuß des BWS. Abgesehen von Druck-, Temperatur- und Salinitäts-Sensoren war das Gerät zusätzlich mit einem Sauerstoffsensor und einem SEATECH Transmissometer ausgestattet. Die Abbildung oben zeigt Tiefe (abgeleitet aus der Druckmessung) und Transmission für den gesamten Zeitraum eines BWS-Einsatzes und illustriert den gesamten Ablauf des Einsatzes.
Das Transmissometer war in etwa 25 cm Höhe am BWS-Rahmen angebracht. Die Signal-Transmission, die das Gerät misst, ist ein Maß für die prozentuale Abschächung eines Lichtstrahls entlang der 25 cm langen Strecke vom Emittor bis zum Sensor durch das Wasser. Es arbeitet mit Licht von 660 nm Wellenlänge (rot). Die Transmission steht in direkter Beziehung zum Partikelgehalt des Wassers. In vollständig sauberem Wasser beträgt sie bei diesem Meßgerät 91.3 % (Information des Herstellers). Die relative Messung der Transmission kann jedoch zwischen zwei Geräte-Einsätzen nicht absolut miteinander verglichen werden. Sie werden empirisch über den Partikel-Gehalt kalibriert, den wir aus den zugehörigen Wasserproben filtriert haben. Die Information reicht jedoch für einen ersten Überblick über die Partikelverteilung in der Wassersäule und die Lokalisierung von Nepheloidlagen (Wasserschichten mit erhöhtem Partikelgehalt) aus. Sie wurde weiterhin genutzt, um sicherzustellen, dass die durch das Absetzen des Geräts am Meeresgrund künstlich suspendierte Partikelwolke verschwunden war bevor sich die Niskin-Flaschen schlossen. Diese Trübewolke verschwand gewöhnlich nach 5 bis 15 Minuten vollständig, so dass unsere Wartezeit von 45 Minuten mehr als ausreichte.
Die Tiefseekamera machte in ein bis zweiminütigen Intervallen bis zu 30 Photos von der untersten Niskin-Flasche und dem umgebenden Meeresboden (s. Abbildung oben). Auch diese Photos werden uns helfen, sicher zu gehen, dass die anfänglich resuspendierte Partikelwolke vor dem Schließen der Probeflaschen vollständig verschwunden war. Außerdem kann man sich so eine visuelle Vorstellung von der Beschaffenheit des Meeresbodens und die Aktivität makrobenthischer Organismen machen.
Bei Fragen zum Bodenwasserschöpfer kontaktieren Sie bitte Maik Inthorn.
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