I. Das operationelle Ozeanbeobachtungsprogramm ARGO und seine (möglichen) Anwendungen II. Meeresforschung (+ ARGO) für Schüler

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1 I. Das operationelle Ozeanbeobachtungsprogramm ARGO und seine (möglichen) Anwendungen II. Meeresforschung (+ ARGO) für Schüler Dr. in Zusammenarbeit mit Dr. Birgit Klein

2 Übersicht Übersicht über das internationale ARGO Programm Technische Details und Datenmanagement Deutscher Beitrag zu ARGO Wissenschaftliche Anwendungen und operationelle Produkte Zugriff auf ARGO Daten NaT Working Meeresforschung / Ozean Online

3 World Ocean Circulation Experiment (WOCE) Erstmals globaler Einsatz von Tiefendriftern ~1100 Alace Drifter oder ähnliche Typen waren während der WOCE Zeit im Einsatz Die Alace Floats treiben in voreingestellter Tiefe im Ozean, kehren in regelmäßigen Abständen an die Oberfläche und senden Temperaturdaten aus dem Driftniveau an das ARGOS Satellitensystem Weiterentwicklung zu profilierenden Floats (Palace Floats) und Erweiterung um Salzgehaltsmessungen

4 World Ocean Circulation Experiment (WOCE) Float-Messungen während des World Ocean Circulation Experiment (WOCE) im Indischen und Pazifischen Ozean.

5 Ziel des internationalen ARGO Programms Bereitstellung von Echtzeit T und S Profilen für ozeanische Vorhersagemodelle Überwachung von Klimaänderungen im Ozean auf saisonalen und dekadischen Skalen Qualitative Beschreibungen der ozeanischen Variabilität in Bezug auf Wärmeinhalt, Süßwasserspeicherung und Strömung Beitrag zum Global Climate Observing System/Global Ocean Observing System GCOS/ GOOS)

6 Gängige Float-typen APEX Floats : Webb Research, USA Provor Float : Martec Group, Frankreich/Kanada Nemo Float : Optimare, Deutschland Nemo Ninja Float : Tsurumi Seiki, Japan Solo Float: Scripps, USA (Universität) Provor Apex

7 Floatprofile Durchführung automatischer Übermittlung der Daten Qualitätskontrollen über Satellitensystem (ARGOS) ander Daten an Übertragung DatenzentrenNutzer über GTS operationelle Messung eines TDrift in vorgegebener und S-Profils Tiefe ~1500 beim Aufstieg zur dbar für 9-14 Oberfläche Tage Innerhalb von 24 Stunden sind alle Echtzeitdaten per ftp oder im www verfügbar

8 Technische Details (Anforderungen) (i) Lange Lebensdauer (~ 4-5 a; ~ Profile) Akzeptierbare Verlustrate ( 10%) (ii) CTD Stabilität (ungewartet über 4-5 a) Temperatur ~ C Druck ~ 1 decibar Salzgehalt ~ 0.01 (PSS-78) (iii) Vielfältige Auslegemethoden (Forschungsschiffe, VOS, Flugzeuge) (iv) Profiltiefe 1000 m, vorzugsweise bis 2000 m (v) Kosten: USD

9 Technische Details: Sensoroptionen Floatsensoren im Einsatz auf ARGO Floats Gepumptes Seabird CTD Sensor Oxygen-Optode Transmissiometer Trübungs-

10 Technische Details: Auslegemethoden

11 Technische Details: Auslegemethoden

12 Deutscher Beitrag zu ARGO Pilotphase wurde gefördert vom BMBF als Verbundprojekt. Pro Jahr Auslegung von insgesamt 30 deutschen Floats. Regionale Schwerpunkte IfM-HH: Polarer Nordatlantik BSH: Subpolarer Nordatlantik IFM-GEOMAR: Tropischer Atlantik AWI: Südlicher Ozean Verlängerung bis Ende 2007 durch das BMBF. Seit Anfang 2008 operationelle Förderung durch das BMVBS. Das BSH wird 50 Floats pro Jahr als deutschen Beitrag zum globalen Array beisteuern.

13 Stand des globalen ARGO Arrays Operationelles Ziel 3000 Floats erreicht im Oktober 2007 Derzeit aktive Floats: 3159 ( )

14 Datenmanagement und Zugriff Innerhalb von ~6 MonatenPIs Dekodierung Real-time Qualitätskontrolle Innerhalb von 12 h TS h G 24 h ~ 24 ÖFFENTLICH TS ~ G GDAC USA GDAC France GODAE Server (FNMOC) Tägl. Spiegelung Coriolis Server (IFREMER) ftp w ww er od od er ww w ARGO array National Data Assembly Centres (DAC) Coriolis oder DACs führen DMQC durch ftp INTERN Datennutzer (operationelle Modelle etc.)

15 Sensordrift Statistische Methode zur Berechnung der Sensor Drift Für jede Floatmessung werden 100 Referenzprofile des Salzgehalts in einem gewählten Suchradius bestimmt. Der Salzgehalt der Referenzdaten wird in einer objektiven Analyse in 10 Tiefenniveaus für die Floatposition bestimmt 1/3 der Referenzprofile wird willkürlich ausgewählt innerhalb eines großen Suchradius (~1000 km) 1/3 der Referenzprofile wird aufgrund der kleinsten räumlichen Abstände gewählt 1/3 der Referenzprofile wird aufgrund der kleinsten zeitlichen Abstände gewählt Historische CTD Station + neue CTD Daten Float Positionen

16 In situ Kalibrierung der Salzgehaltssensoren Beispiel eines Floats mit starker Drift Raw Correcte d

17 Wissenschaftliche Anwendungen und operationelle Produkte Schiffsbasierte CTD-Messungen in der Labradorsee - Wenige Winter- und Früjahrdaten -CTD-Profile Clustern sich in gewissen Regionen

18 Wissenschaftliche Anwendungen und operationelle Produkte Float-Profile in der Labradorsee -Keine Schelfdaten -Zeitlich und räumlich gleichmäßiger verteilt

19 Wissenschaftliche Anwendungen und operationelle Produkte - der Hinzugewinn an Winterdaten, Ermöglicht die robustere Konstruktion von klimatologischen Jahresgängen. - Dadurch können dekadische Veränderungen mit kleineren Fehlern ( genauer ) analysiert werden und Ausbreitungen von Anomalien verfolgt werden. Schmidt und Send (2008) in prep.

20 Wissenschaftliche Anwendungen und operationelle Produkte NERC Output eines operationellen ozeanographischen Vorhersagemodells: Strömung in 5m

21 Wissenschaftliche Anwendungen und operationelle Produkte NERC Output eines operationellen ozeanographischen Vorhersagemodells: Temperatur in 5m

22 Nutzung der ARGO Technologie in anderen Disziplinen Floatkappe mit CTD und Breitband Testeinsatz 2004 im äquatorialen Hydrophon Pazifik als akustischer Regenmesser. Messungen wurden durchgeführt während das Float in 1000 m Tiefe trieb. Ma und Nystuen, EOS, Sep. 2006

23 Nutzung der ARGO Technologie in anderen Disziplinen CBLAST Experiment Auslegung von 3 Floats in Zugbahn eines Hurrikanes mit Flugzeugen Kommerzielle APEX Floats, zusätzlicher Sensor ist ein elektromagnetischer Induktionsstrommesser Sanford et al. GRL, 2007

24 Nutzung der ARGO Technologie in anderen Disziplinen UK Met Office Saisonale Vorhersage:

25 Nutzung der ARGO Technologie in anderen Disziplinen UK Met Office: Saisonale Vorhersage Genauigkeit PRE-Argo:

26 ARGO Information Center JCOMMOPS : Joint WMO IOC Technical Commission for Oceanography and Marine Meteorology - in situ Observing Platform Support Centre / mail: support@argo.net GDACS:

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30 Nur Floats mit Sauerstoffsensor

31 Je gefundenem Profil 1 Textdatei (ASCII) Ausführlicher Header Daten in fester Spaltenbreite

32 Ausgabe z.b. in Excel

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34 Ozean-Online: Schüler schreiben für Schüler Ergebnisse eines 1-2 Wöchigen Praktikums am IFM-GEOMAR werden zusammengefasst. - Hilke Berit Harms, Wilhelm-Raabe-Schule, Lüneburg: Berufsbild Meeresforscher - Janina Schmidt, Gymnasium Unterrieden, Sindelfingen: Von Cirrus bis Stratus: Wolke ist nicht gleich Wolke - Solveig Schindler, Albert Schweitzer Gymnasium Neckarsulm: Die Nordatlantische Oszillation (NAO) oder Eine Zahl für das Wetter in Europa? -Sulamith Antal, Heinrich-von-Gagern-Gymnasium, Frankfurt am Main: Die Sauerstoffversorgung des Ozeans - Ein Überblick über die Atmung des Weltmeeres

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36 gefördert vom NaT-Working Programm der und der DFG im Rahmen des Exellence Cluster Ozean der Zukunft Schüler arbeiten individuell oder in Gruppen, zusammen mit Lehrern und Meereswissenschaftlern. Die Projekte reichen von kurzen Praktika (Tage) bis hin zu Langzeitstudien (Monate).

37 Eva Moldenhauer, 11. Kl., Freie Waldorfschule Kiel, mit Carolyn Wegner, IFMGEOMAR: Jahreszeitliche Variabilität der Meereisbedeckung in der sibirischen Arktis. Jahresarbeit, Apr Jan Nina Dengg, 10. Klasse, Gymnasium Wellingdorf, mit Jutta Wiese, IFM-GEOMAR: Interaktion algen-assoziierter Bakterien. Praktikum, seit Apr Anna-Lotta Krüger, 12. Klasse, Holstenschule Neumünster, Sven Petersen, IFMGEOMAR: Biogeographie hydrothermaler Systeme am Meeresboden. Bes. Lernleistung, Mär. - Dez Julia Hoffmann, 13. Klasse, Toni-Jensen Schule Kiel, Steffen Kutterolf, IFMGEOMAR: Einflüsse von Vulkanausbrüchen auf den Klimawandel. Bes. Lernleistung, Aug Jun

38 LK Biologie, 12. Jhrg., mit H.-M. Kiefmann, Humboldtschule Kiel, versch. Mitarbeiter u.a.: - Frederik Brüggen, Helene Selpien und Eike Wikenhorst mit Frank Melzner, IFM-GEOMAR: Versauerung des Ozeans (Arbeitstitel). (Feb.-Dez. 2008) - Jan Kitlar mit M. Zimmer, CAU: Global Change lokal: die Folgen von Erwärmung und Versauerung auf benthische Räuber-Beute-Beziehungen. (Feb.-Dez. 2008) - Anna Krüger mit M. Zimmer, CAU: Interaktion zwischen Biofilm und Mesograzern auf Makroalgen. (Feb.-Dez. 2008) Enrichment-Kurs, Jahrgang, Gymnasium Wellingdorf, Exzellenzcluster "Ozean der Zukunft" der Uni Kiel und IFM-GEOMAR: Lebensraum Ozean - wie lebt sich's unter Wasser? Oktober Mai 2008 (im Rahmen der Enrichment Begabtenförderung in Schleswig-Holstein) Projektkurs 13. Jhrg. mit Götz von Arend, Gymnasium Wellingdorf, versch. Mitarbeiter, IFMGEOMAR: Eisendüngung und marine CO2-Aufnahme. Schuljahr 2007/08.

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