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Neues Gerät misst Bodenreaktion in Echtzeit

erstellt von redaktion zuletzt verändert: 23.08.2007 14:23

Plug and Play an Forschungsplattform vor Borkum

Fino - Forschungsstation in Nord- und Ostsee: Wie sicher und umweltverträglich sind Off-shore Windanlagen? Seit September 2003 sammeln die Geräte auf der Forschungsplattform FINO1 mit ihrem 100 Meter über die Wellen ragenden Mast 45 Kilometer nördlich von Borkum Daten zu dieser Fragestellung. In dieser Woche kommt - wenn das Wetter es zulässt - ein Mini-Ozeanboden Observatorium des DFG-Forschungszentrums Ozeanränder (RCOM) hinzu.

Es besteht aus einer Unterwasser-Basisstation, die als Verteilersteckdose dient und an die andere Messgeräte angeschlossen werden können. Zwei Geräte werden gleich installiert: Mit einer im Sediment steckenden Sensorlanze des RCOM lässt sich die Verformung des Untergrundes direkt mit den Wetter- und Seedaten der restlichen Plattform verknüpfen. Außerdem installieren Biologen des Alfred-Wegener-Instituts für Polar- und Meeresforschung (AWI) ein Fischecholot, dass zeigen soll, wie gerne Fische sich an solchen Strukturen aufhalten.

Eine unscheinbare Box, die an die Querträger der Stützkonstruktion der Plattform angebracht wird, hat es in sich: Sie bietet Strom- und Datenübertragungsanschlüsse für neun verschiedene Geräte zur restlichen Plattform. So können ohne großen Aufwand Unterwasser Geräte ausgetauscht und neu eingebracht werden. Außerdem kann über die Funkverbindung mit der Plattform die Box und damit die daran angeschlossenen Geräte angesteuert werden. Dies ist praktisch, wenn sich zum Beispiel besonders interessante Messwerte bei starker Wellenbelastung abzeichnen. Dann können die Intervalle zwischen den einzelnen Messungen eines Geräts per Funk verkürzt werden.

Im gleichen Zug mit dieser Plug und Play-Box spült die Arbeitsgruppe Geotechnik des DFG-Forschungszentrum Ozeanränder um Prof. Achim Kopf eine Messlanze in das Sediment nahe der Pfahlgründung in den Meeresboden. Dieses zwei Meter lange Gerät misst den Druck des Meerwassers in den Poren des Bodens, dessen Temperatur und den Neigungswinkel der Lanze. Diese Werte charakterisieren die von der Plattform übertragenen Bewegungen in den Untergrund. So kann mit der Messlanze erfasst werden, wie groß der Druck ist, der zum Beispiel bei einem Sturm auftritt. Und da die Basisstation es ermöglicht, die Daten in Echtzeit mit den Daten der Windmessanlage, des Seegangs und der resultierenden Verformung der Plattform zu korrelieren, kann man mit den Daten herausfinden, welche Belastungen der Plattform sich direkt auf den Meeresboden übertragen. Dies hilft nicht nur, Off-Shore-Anlagen sicherer zu machen, sondern sind gute Vorübungen für Erdbeben und Tsunami-Frühwarnanlagen, die ebenfalls den Druck als Messparameter nutzen.

Ein weiteres Gerät, das die Konsole nutzen könnte, ist das MOVE! des RCOM. Ein Roboter, der normalerweise vorher programmierte Messprogramme durchführt. Über die Konsole könnte er von Land aus gesteuert werden. So können die Wissenschaftler über die vom MOVE! aufgenommenen Videobilder und die Messwerte entscheiden, welche Aufgaben sinnvoll sind.

Das Fischecholot des AWI, das ebenfalls an die Basisstation andockt, soll aus 100 Meter Entfernung beobachten, welchen Einfluss die Plattform auf Fische hat. Vermutet wird, dass sich mehr Fische in der Gegend der Struktur aufhalten, da bekannt ist, dass treibende oder feste Gegendstände Fische anziehen. Sie finden hier Schutz und Brutplätze. Tiere und Pflanzen, die sich auf den Strukturen niederlassen, bieten zusätzlich eine Nahrungsquelle. Taucher berichteten bereits von solchen Ansammlungen an der Plattform. Mit Hilfe des schwenkbaren Echolots sollen jetzt ferngesteuert detaillierte Zählungen vorgenommen werden.

Die Plattform selbst sammelt natürlich noch viele weitere Daten: Windrichtung und -geschwindigkeit in verschiedenen Höhen, Lufttemperatur, Feuchtigkeit, Druck, Sonneneinstrahlung, insbesondere UV-A, Regen, Wellenhöhe, -periode und -richtung, Strömungsgeschwindigkeit und -richtung, Wasserstand, sowie Temperatur, Salz- und Sauerstoffgehalt des Wassers sowie die Verformung der Struktur selbst. Der biologische Teil des Messprogramms erfasst den Bewuchs der Unterwasserstruktur, die Ansiedlung von Fischen und Bodenorganismen und den Vogelzug über Radar, akustisch und optisch.

Besonders interessant ist auch, dass die meteorologischen Daten zu Wellenhöhe und -richtung, Windrichtung und -stärke sowie die Luft- und Wassertemperatur online eingesehen werden können. Unter der Internetadresse www.fino-offshore.de liegen die Daten alle 10 Minuten aktualisiert vor, und werden durch Bilder der ständig aktualisierten Webcams ergänzt. Neben diesem Service für die Öffentlichkeit wird die gesamte Datenfülle ständig ans Festland nach Bremerhaven übertragen und dort an die beteiligten Wissenschaftler verteilt. Durch die hervorragende Kooperation und fachliche Vielschichtigkeit der beteiligten Forscher liegen schon jetzt vielversprechende Daten des Standorts FINO1 vor. Im kommenden Jahr plant das Umweltministerium, dort das erste deutsche Testfeld für Windturbinen in einer Liaison zwischen Industrie und Wissenschaft anzusiedeln.

Weitere Informationen:

www.fino-offshore.de
www.bmu.de/files/pdfs/allgemein/application/pdf/fischer_7.pdf
www3.interscience.wiley.com/cgi-bin/fulltext/109572667/PDFSTART

Text: Kirsten Achenbach, DFG-Forschungszentrum Ozeanränder