Küstenregionen analysieren

Küstenregionen analysieren

Die Küstenbereiche der Erde faszinieren die Menschen schon immer und werden seit jeher bevorzugt besiedelt. Heute lebt knapp die Hälfte der Weltbevölkerung weniger als 100 Kilometer von der Küste entfernt. Auch für die Wissenschaft sind die Küsten ein bedeutendes Forschungsfeld. Der Bereich, in dem Land und Wasser aufeinander treffen ist ein Hotspot der Artenvielfalt, der Austauschprozesse und zahlreicher menschlicher Nutzungen.

Die vielfältigen Prozesse und Wechselwirkungen an der Küste zu verstehen und abzuschätzen, wie sich die weltweiten Küsten zukünftig entwickeln - das haben sich die Wissenschaftler des Instituts für Küstenforschung am Helmholtz-Zentrum Geesthacht zur Aufgabe gemacht.

Gemeinsames Ziel ist es, durch Beobachtungen, Analysen und Modelle zu einem besseren Verständnis der natürlichen Abläufe und der menschlichen Einflüsse an der Küste beizutragen. Das Institut für Küstenforschung liefert so die wissenschaftliche Basis für eine nachhaltige Entwicklung und ein zukunftsorientiertes Management der Küsten.

vergrößern Die Küste im Blick mit dem Küstenbeobachtungssystem COSYNA (Coastal Observing System for Northern and Arctic Seas) Die Küste im Blick mit Küstenbeobachtungssystem COSYNA (Coastal Observing System for Northern and Arctic Seas) (Bild: © Helmholtz-Zentrums Geesthacht )

Ob mit Satelliten, Wellenmessbojen oder Forschungsschiffen – die Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrums Geesthacht haben die Küsten der Welt stets im Blick.

Ihr Küstenbeobachtungssystem COSYNA (Coastal Observing System for Northern and Arctic Seas) ist eines der weltweit umfangreichsten Monitoringsysteme. Das Messnetz mit seinen vielfältigen Messgeräten und Beobachtungsplattformen liefert in Kombination mit Computersimulationen ständig Beschreibungen und Vorhersagen zum Umweltzustand der Nordsee. Die frei zugänglichen Daten aus COSYNA ermöglichen es Nutzern aus Behörden, Forschung und Industrie, Routineaufgaben besser zu planen und auf Ausnahmesituationen wie Verschmutzungen, Ölunfälle oder toxische Algenblüten passend zu reagieren.

Die Küstenforscher entwickeln ihre Methoden ständig weiter. Auch um das „Uhrwerk des Ozeans“ zu verstehen.

Die Wirbeljäger im Uhrwerk Ozean

Meeresströmungen beeinflussen das Leben auf unserer Erde. In Europa gilt der Golfstrom als die Wärmepumpe des Klimas. Die Energie der großräumigen Strömung wird in immer kleinere Wirbel aufgebrochen und geht letztendlich in kleinskaliger Turbulenz und Reibung wieder verloren. Der entscheidende Schritt dieser Energiekaskade findet vermutlich bei Wirbeln von wenigen Kilometer Durchmesser statt.

vergrößern Den Wirbeln auf der Spur (Bild: © Helmholtz-Zentrums Geesthacht )

Wegen der fehlenden Auflösung von Satelliten und der sehr kurzen Lebensdauer der Wirbel konnten sie erst kürzlich von einem internationalen Wissenschaftsteam unter der Leitung vom Helmholtz-Zentrum Geesthacht erstmals vor Kaliforniens Küste vermessen werden. Um solche Wirbel mit einem Durchmesser von bis zu zehn Kilometern direkt vor Ort zu untersuchen, müssen die Wissenschaftler schnell sein. Denn die Wirbel entstehen und zerfallen innerhalb weniger Stunden und sind an der Wasseroberfläche nur schwer zu sehen.

Die „Wirbeljäger“ arbeiten während ihrer Expeditionen aus dem All, der Luft und vom Wasser aus. Mit in Flugzeugen installierten, hochempfindlichen Wärmebildkameras werden die Wirbel aufgespürt. Dann fahren die Wissenschaftler den Wirbel mit einem schnellen Boot an. Mit speziell entwickelten Messgeräten wird unter anderem die Temperaturverteilung im Wirbel untersucht. Die Ergebnisse geben Aufschluss darüber, wie sich oberflächennahe Wassermassen vermischen oder wie das Auftreten und Wachstum von Mikroalgen gesteuert wird.

Auch in der Nord- und Ostsee werden die Küstenforscher aus Geesthacht diese Verfahren in Zukunft einsetzen.

zum Institut & zu den Abteilungen (Steckbrief Institut)

InstitutInstitut für Küstenforschung
AbteilungenRadarhydrographie: Um die Struktur des Meeresbodens, die Verlagerung von Sanden und anderen Sedimenten im Wasser zu erfassen, sind für gewöhnlich zeit- und kostenintensive Schifffahrten nötig. Die Mitarbeiter der Abteilung Radarhydrographie entwickeln radargestützte Messmethoden, mit denen man mit weniger Aufwand die Gestalt des Meeresgrundes vom Ufer aus untersuchen kann.

Fernerkundung: Die Küstengebiete der Erde lassen sich weltweit großflächig vom Satelliten aus beobachten. Die Abteilung „Bio-Optische Fernerkundung“ benutzt eigene Verfahren, mit denen sich die optischen und biogeochemischen Eigenschaften des Meerwassers aus Satellitendaten bestimmen lassen.

Submesoskalige Dynamik: Die in den letzten Jahren entwickelten, äußerst komplexen Beobachtungstechniken zur Erfassung von Aufbau und Zerfall submesoskalige Wirbel erfordern eine systematische Weiterentwicklung. Ziel ist die vollständige Beschreibung des Energietransportes in Ozean und Küstenmeer, um beispielsweise räumliche Muster für das Auftreten von Zooplankton und anderer Nahrungsquellen von Fischen zu erklären. Unsere Küstenmeere dienen dabei als eine Art Blaupause für Küstenregionen weltweit.

In-situ Messsysteme: Stetige Veränderungen und aktuelle Ereignisse in Küstengewässern können nur beurteilt werden, wenn über deren Wasserqualität kontinuierliche und kostengünstige Informationen vorliegen. Zur Beobachtung der Küstenmeere nutzen und entwickeln wir in-situ Verfahren, die Messungen zur Wasserqualität vor Ort durchführen. So erhalten wir Messergebnisse bereits auf See und nicht erst nach einer Probenanalyse im Labor.

Neue Technologien: Die Abteilung organisiert die Entwicklung neuer Messsysteme und Modelliertechniken, koordiniert die Zusammenarbeit mit Partnern in Forschung und Industrie und kümmert sich um die Vermittlung dieses Wissens an Interessensgruppen und die Öffentlichkeit.

Kleinskalige Physik und Turbulenz: In der neu gegründeten Gruppe "Kleinskalige Physik und Turbulenz" wird daran gearbeitet, die Ozeanzirkulation, Durchmischung und Transportprozesse durch Untersuchung der kleinsten turbulenten Bewegungsskalen zu verstehen.