SO299/2 - BIO-OBS 2023: Erhebung bio-optischer "Unterwegs"-Forschungsdaten im Indischen Ozean mit "State-of-the-Art" Beobachtungsmethoden

Abstract

Im Rahmen der Expedition SO299-2 mit dem Forschungsschiff SONNE untersuchte ein Team der AG Marine Sensorsysteme (ICBM, Universität Oldenburg) die bio-optischen Eigenschaften des Oberflächenwassers im Indischen Ozean. Die Aufgabenstellung umfasste die Erfassung hochauflösender hyperspektraler Daten, um die vertikale Lichtdämpfung und deren Einflussfaktoren (Phytoplankton, gelöste organische Stoffe, Partikel) zu analysieren. Diese Messungen dienen sowohl der Grundlagenforschung als auch der Validierung von Satellitendaten und bio-optischen Modellen. Da der Indische Ozean bisher nur unzureichend untersucht ist, bot die Transitfahrt entlang der Hauptströmungen eine einzigartige Gelegenheit, wertvolle Referenzdaten zu gewinnen. Zusätzlich wurden Fluoreszenz-Sensoren an Bord validiert und fünf Argo-Floats des CSIRO-Instituts ausgebracht, um das globale Beobachtungsnetzwerk zu erweitern. Der Ablauf des Vorhabens umfasste verschiedene Messmethoden: Am Bug der SONNE wurden hyperspektrale Radiometer installiert, um die Fernerkundungsreflektanz (Rrs) zu messen, während ein FerryBox-System kontinuierlich biogeochemische Parameter wie Temperatur, Salzgehalt und Chlorophyll-a-Fluoreszenz erfasste. Zusätzlich wurden täglich Wasserproben entnommen und im Labor analysiert, darunter Absorptionsmessungen (PSICAM) und fluorometrische Untersuchungen von gelöstem organischen Material (DOM). Herausforderungen traten durch technische Störungen auf, etwa Luftblasen im Schiffs-Seewassersystem oder Lichtreflexionen, die die radiometrischen Daten beeinflussten. Dennoch konnten sowohl hochaufgelöste kontinuierliche als auch diskrete Datensätze gewonnen werden, die eine umfassende Charakterisierung der Wassereigenschaften ermöglichten. Die Ergebnisse zeigen, dass die untersuchten Gewässer typische oligotrophe Bedingungen aufwiesen, mit leichten Anstiegen in Salzgehalt und Trübung entlang der Strecke. Die Chl-a-Fluorometrie offenbarte tageszeitliche Schwankungen, die auf Lichtakklimatisierung des Phytoplanktons zurückzuführen sind. Die Validierung der Sensoren verlief erfolgreich, jedoch müssen radiometrische Daten noch um Störeffekte (Schatten, Reflexionen) bereinigt werden. Die diskreten Proben stimmten weitgehend mit den kontinuierlichen Messungen überein, was die Datenqualität bestätigt. Die abschließende Auswertung folgt den FAIR-Prinzipien, und die Publikation der Ergebnisse soll künftig Satellitenkalibrierung und ozeanographische Modelle unterstützen. Insgesamt lieferte die Fahrt wertvolle Einblicke in die Dynamik des Indischen Ozeans und demonstrierte die Leistungsfähigkeit moderner bio-optischer Messtechniken.