Detektivarbeit in der Nordsee:
Zwischen Überflutung und Dürre: Wetter-Extremereignisse gelten als Vorboten des Klimawandels. Heute treten diese Wetterextreme mit ihren schädigenden Auswirkungen für Mensch und Umwelt immer häufiger auf. Auch Deutschland und Europa werden verstärkt mit den Folgen des Klimawandels konfrontiert. Aktuelle internationale Prognosen rechnen mit einem Anstieg der Häufigkeit und Intensität von Sturmereignissen mit starken Regenfällen und Überschwemmungen um zehn bis 20 Prozent in Mittel- und Nordeuropa bis zum Ende des Jahrhunderts.
Das Forschungsschiff des HZG LUDWIG PRANDTL nimmt an der MOSES-Testfahrt teil. [Foto: HZG/Christian Schmid]
Ein Ziel des Helmholtz-Programms MOSES (Modular Observation Solutions for Earth Systems) ist es, die Auswirkungen extremer Hoch- und Niedrigwasserereignisse auch am Beispiel des Einzugsgebiets der Elbe zu untersuchen. Die beteiligten Wissenschaftler wollen so die möglichen chemischen, physikalischen und ökologischen Folgen von Extremereignissen für das Gesamtsystem von Flussoberlauf bis in die Küstengebiete bewerten.
„Mit teilweise speziell entwickelter neuer, mobiler und modularer Sensorik sollen ökologische Auswirkungen von Starkregen- oder extremer Trockenheit im Elbe Einzugsgebiet bis in die südliche Nordsee besser erfasst werden und im Kontext der bestehenden Langzeitmessungen in diesem Gebiet vergleichend analysiert werden“, erklärt Dr. Holger Brix. Der Wissenschaftler am Helmholtz-Zentrum Geesthacht (HZG) ist MOSES-Ansprechpartner und leitet die jetzt anstehende Testkampagne zusammen mit Kollegen des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar-und Meeresforschung.
Nach einem ersten erfolgreichen Test neuer Sensorik im Rahmen der ersten MOSES-Testkampagne im April 2019 fahren die Forscher der vier Helmholtz Zentren Alfred-Wegener-Institut (AWI), (Helmholtz-Zentrum Geesthacht (HZG), Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR) und Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) erneut auf die Nordsee, um einen MOSES-Einsatz unter möglichst realen Bedingungen zu üben. Am 25. und 26. Juni 2016 wollen die Wissenschaftler mit zwei Forschungsschiffen von AWI und HZG einen zuvor bestimmten Wasserkörper in der südlichen Nordsee lokalisieren. Dieser wäre im Falle eines extremen Hochwassers aus der Elbe geflossen und hätte Schadstoffe und Klimagase in erhöhter Konzentration mitgeführt. Unterstützt werden die Forscher auf See von Kollegen der beteiligten Institute sowie durch das zentrale MOSES-Datenmanagement am Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches Geoforschungszentrum (GFZ).
Einzugsgebiet der Elbe und Nordsee vom Satelliten aus betrachtet. [Bild: HZG/Data from ESA (MERIS)]
Die Aufgabe der Forscher besteht darin, zusammen mit Kollegen an Land, die mit Computersimulationen arbeiten, zunächst den wahrscheinlichsten Weg des Wasserkörpers in der Nordsee vorherzusagen, nachdem er die Elbe verlassen hat. Dieser Wasserkörper soll dann in der Nordsee tatsächlich gefunden und anhand bestimmter Wasserinhaltsstoffe eindeutig identifiziert werden. Hierbei soll auch seine räumliche und zeitliche Ausbreitung vermessen werden.
Die Schiffe zwischen Cuxhaven und Helgoland werden mittels parallel an den Zentren laufenden Online-Modellen zu Strömungssimulationen der südlichen Nordsee in das zu erwartende Zielgebiet geführt. Dabei messen sie kontinuierlich die Zielparameter mit hochauflösenden Sonden und Messgeräten. Während des Einsatzes greifen die Forschungsschiffe zusätzlich online auf Daten zurück, die auf den Fähren „Helgoland“ und „Funny Girl“ der Reederei Cassen Eils täglich erhoben werden, um die räumliche Abdeckung des Gebietes auszuweiten.
Diese zweite von insgesamt drei für 2019 geplanten MOSES-Testkampagnen in der Nordsee soll die Belastbarkeit der Koordination, die eingesetzte wissenschaftliche Sensorik sowie die Online-Messungen und Onlinekommunikation zwischen den Schiffen überprüfen und Schwächen aufdecken, die im Ernstfall die nicht zu wiederholenden Messungen gefährden könnten.
Im Falle eines sich anbahnenden extremen Hochwasserereignisses in der Elbe hätten die Forscher nur etwa eine Woche Zeit, bis das ablaufende Wasser aus der Elbe in die Nordsee strömt. Holger Brix: „Dann muss alles perfekt funktionieren. So lassen sich erstmals umfassend die Auswirkungen solcher Extremereignisse auf die Meeresumwelt der Nordsee wissenschaftlich detailliert untersuchen.“
Zur Webseite des MOSES Projektes
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Helmholtz-Zentrum Geesthacht