Das Projekt "Bentho-pelagischer Transport methanotropher Mikroorganismen über Gasblasen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Ostseeforschung durchgeführt. Gasblasenfreisetzende Seep-Gebiete sind äußerst bedeutende Methanquellen in aquatischen Systemen. Einen wesentlichen Beitrag zur Kontrolle der Methanemission in die Atmosphäre liefern methanotrophe Mikroorganismen, die sowohl im Sediment als auch in der Wassersäule in der Umgebung dieser Seeps angesiedelt sind. Im Vergleich zum Hintergrundwasser sind im Nahfeld dieser Seeps die Abundanz und die Aktivität dieser Organismen in der Wassersäule stark erhöht. Unsere Pilotstudie im DFG Projekt Transport Methan-oxidierender Mikroorganismen aus dem Sediment in die Wassersäule über Gasblasen (Bubble Shuttle) an einer Seep Lokation im Coal Oil Point Seep Gebiet (Kalifornien, USA) konnte erstmals zeigen, dass methanotrophe Bakterien über Gasblasen vom Sediment in die Wassersäule transportiert werden können. Das übergeordnete Ziel des hierauf aufbauenden Projektes besteht darin, die Bedeutung dieses Transportprozesses für den pelagischen Methanumsatz an diesen Seep-Gebieten einzuschätzen. Dafür sollen uns multidisziplinäre Studien an verschiedenen Seep Gebieten in Santa Barbara (Kalifornien, USA) und der Nordsee ermöglichen, die Umweltfaktoren zu diskutieren, die auf die Effizienz des bentho-pelagischen Gasblasentransports einwirken. Durch laborbasierte Inkubationsexperimente planen wir die Aktivität benthischer methanoxidierender Bakterien, die wir an verschiedenen Seep-Gebieten beprobt haben, in pelagischer Umgebung zu untersuchen. Zusammen mit molekularbiologischen Untersuchungen wollen wir zusätzlich Antworten auf die Frage erhalten, ob der Gasblasentransport einen bentho-pelagischen Austauschprozess darstellt, der einen Einfluss auf die Diversität der pelagischen methanotrophen Gemeinschaft im Umfeld von Seep-Gebieten nimmt. Durch Feldstudien an einer Blowout Lokation in der Nordsee und der Einbindung ozeanographischer Messungen und Modelle wollen wir letztlich ein Budget für pelagische methanotrophe Bakterien in der Umgebung eines Seeps erstellen, mit dessen Hilfe wir die Bedeutung des bentho-pelagischen Gasblasentransports auf die Abundanz methanotropher Bakterien und den pelagischen Methanumsatz abschätzen können.
Das Projekt "Vorhaben III: Hydrothermale Fluide am Tonga-Inselbogen und ihre Rolle für den Stoffeintrag in den Ozean" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Jacobs University Bremen gGmbH, Focus Area Health - Physics & Earth Sciences durchgeführt. Ziel unseres Vorhabens ist es, zusammen mit den Kooperationspartnern die bisher wenig untersuchten Stoffeinträge von hydrothermalen Systemen des Tonga-Inselbogens in den Ozean zu charakterisieren und deren Bedeutung für den globalen Stoffhaushalt der Meere sowie die lokalen chemischen und biologischen Prozesse in der Wassersäule und am Meeresboden zu verstehen. Ein besonderer Fokus wird auf die Bedeutung chemischer Speziierung und Komplexierung von Metallen und Spurenelementen für den Export in den Ozean und die Bioverfügbarkeit gelegt. Um diese Ziele zu erreichen, sollen während der SO263, hydrothermale Fluide und Plumes von verschiedenartigen Hydrothermalquellen entlang des nördlichen Tonga-Inselbogens mit Hilfe des ROVs Quest und CTD/Wasserschöpfern interdisziplinär untersucht werden.
Das Projekt "Vorhaben II: Magmatische Entwicklung von Inselbogen und Rückbogenbecken und der Bedeutung für hydrothermale Quellen im nordöstlichen Tonga-Bogen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Zentrum für marine Umweltwissenschaften durchgeführt. Die hydrothermalen Systeme im nördlichen Tongabogen und dem angrenzenden nordöstlichen Lau-Becken sind an Vulkane diverser Entwicklungsstufen gebunden. Zudem liegen die Quellen in unterschiedlichen Wassertiefen. Magmenentgasung in solchen Systemen beeinflusst die Zusammensetzung der hydrothermalen Lösungen sehr stark und spielt beim Elementtransport zwischen Magma and dem Massivsulfidvorkommen am Meeresboden eine Schlüsselrolle. Der Eintrag magmatischer Gase und die Auswirkung auf die Zusammensetzung hydrothermaler Präzipitate soll durch Messungen der gelösten Gasmengen und thermodynamische Modellierungen quantifiziert werden.
Das Projekt "M3: Zukunftsweisendes Sonar-Monitoring von klimaschädlichem Methan an Gasemissionen des Meeresbodens - Ein Beitrag zum Verständnis globalen Wandels" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Zentrum für marine Umweltwissenschaften durchgeführt. Methan wirkt als starkes Treibhausgas, wenn es in die Atmosphäre gelangt. In den vergangenen Jahren wurden an vielen Kontinentalrändern weltweit submarine Methanquellen am Meeresboden mit Methanhydratabbau in den Sedimenten aufgrund von Temperaturerhöhungen in Zusammenhang gebracht. Ziel des Vorhabens ist es, das Wechselspiel von Gasblasenaustritten und Vorkommen von Gashydraten in einer Schlüsselregion, dem Hydratrücken nordwestlich der USA zu verstehen und die Menge an austretenden Gas zu bestimmen. Dazu sollen Sonar-Systeme sowie eine Kamera und eine CTD (Messung von Temperatur, Salzgehalt, Sauerstoff) am Meeresboden installiert und an das NSF finanzierte Tiefseekabelnetzwerk, der Ocean Observatory Initiative (OOI) angeschlossen werden. Damit sind langfristige Methanemissionsmessungen auf dem südlichen Hydratrücken erstmals möglich und werden hier vorgeschlagen. Gesamtziel des Vorhabens ist es, mittels modernster Sonarsysteme die Veränderungen der Gasblasenaustritte in Echtzeit zu dokumentieren und die Menge an austretenden Methan abzuschätzen. Das Projekt ist eine technologische Innovation und bindet sich ein in ein weltweit einmaliges Vorhaben, die Veränderungen in der Tiefsee mittels verkabelter Observatorien kontinuierlich zu beobachten. Es ist geplant zwei Sonarsysteme am Meeresboden zu installieren, um die Gasblasenaustritte am Hydratrücken kontinuierlich zu registrieren und zu quantifizieren. Die hochwertigen Geräte müssen in Rahmenkonstruktionen integriert und mit elektronischen Zusatzkomponenten für die Einbindung in das OOI Tiefseenetzwerk versehen werden. Die Geräte werden mit Hilfe eines Tauchroboters am Meeresboden installiert und in das Tiefseenetzwerk eingebunden, damit ist die kontinuierliche Messung in Echtzeit möglich. Weiterhin soll eine Visualisierung der Sonardaten in Echtzeit im Internet realisiert werden. Die kontinuierlichen Messungen am Meeresboden werden ergänzt durch Begleituntersuchungen im Rahmen von Schiffsexpeditionen.
Das Projekt "Vorhaben: Untersuchung des Zusammenspiels von Hangdestabilisierung mit tektonischer Versteilung und Gashydratumwandlung I" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Zentrum für marine Umweltwissenschaften durchgeführt. Ziele: Das Verbundprojekt SO247 - SLAMZ (Slide activity on the Hikurangi margin, New Zealand) wird in zwei verschiedenen Arbeitsgebieten, zum einen an einem sogenannten Akkretionsrücken und zum anderen in einem Rutschgebiet versuchen, die komplexen Ursachen und Prozesse in Zusammenhang mit tektonischen Bewegungen und dem Vorkommen von Gashydraten als Auslösen für Rutschungen zu klären. Submarine Rutschungen stellen ein erhebliches Gefahrenpotential für küstennahe Siedlungen dar, da sie Auslöser für Flutwellen sein können. Das Teilprojekt des MARUM trägt mit seiner Expertise in Bezug auf die Bohrungen mit dem Meeresbodenbohrgerät MeBo200 und Wärmestromdichtemessungen zum Verbundprojekt bei. Aufgabe der Universität Jena ist es, Sedimentuntersuchungen (Wärmeleitfähigkeit) und numerische Simulationen durchzuführen.
Das Projekt "Vorhaben: Untersuchung des Zusammenspiels von Hangdestabilisierung mit tektonischer Versteilung und Gashydratumwandlung II" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Geowissenschaften, Lehrstuhl für Angewandte Geologie durchgeführt. Ziele: Das Verbundprojekt SO247 - SLAMZ (Slide activity on the Hikurangi margin, New Zealand) wird in zwei verschiedenen Arbeitsgebieten, zum einen an einem sogenannten Akkretionsrücken und zum anderen in einem Rutschgebiet versuchen, die komplexen Ursachen und Prozesse in Zusammenhang mit tektonischen Bewegungen und dem Vorkommen von Gashydraten als Auslösen für Rutschungen zu klären. Submarine Rutschungen stellen ein erhebliches Gefahrenpotential für küstennahe Siedlungen dar, da sie Auslöser für Flutwellen sein können. Das Teilprojekt des MARUM trägt mit seiner Expertise in Bezug auf die Bohrungen mit dem Meeresbodenbohrgerät MeBo200 und Wärmestromdichtemessungen zum Verbundprojekt bei. Aufgabe der Universität Jena ist es, Sedimentuntersuchungen (Wärmeleitfähigkeit) und numerische Simulationen durchzuführen.
Das Projekt "Vorhaben: Entwicklung intelligenter Gasblasendetektion und in-situ Gasprobennehmer und Steuerung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Zentrum für marine Umweltwissenschaften durchgeführt. Das Vorhaben IMGAM hat zum Ziel, neuartige Technologien zum autonomen Aufspüren und Probennehmen von umweltschädlichen Gasaustritten im Meer zu entwickeln und zu testen. Hierzu werden intelligente Verfahren der Gasblasendetektion mittels eines neuartigen Sonars entwickelt, um darüber selbständig ein AUV zur Gasaustrittsquelle zu leiten und dort automatisch eine Gasprobe sicherzustellen. Für die automatische Probennahme in der Umgebung der angefahrenen Gasaustrittstelle wird ein autonomer multipler Unterwassenprobennehmer für Gasblasen entwickelt, der sequentiell oder zeitlich/örtlich versetzt mehrfache Gasblasenproben nehmen kann. Gesamtziel des Vorhabens ist die Verknüpfung von Erkennen, aktiver Zielsuche und autonomer Probennahme zu einer Systemlösung durch intelligente AUV-Führung und Zielfindung. Die Arbeiten gliedern sich in zwei Teilaspekte von IMGAM. Zum einen ist die Entwicklung eines neuartigen Gasblasenprobennehmers, der als kompakter Mehrfachprobennehmer mit hermetisch abgeschlossenem Autoklav-Probenbehälter konzipiert ist, als eigener AUV-Frontkopf geplant. Zum anderen soll ein automatisches Detektionssystem für Gasblasenströme entwickelt werden, welches basierend auf akustischen Daten des in einem anderen Teilvorhaben entwickelten Sonars ein dreidimensionales Bild des Untersuchungsgebietes mit potentiell interessanten Beprobungslokationen liefern soll.
Das Projekt "FS SONNE (SO 226) CHRIMP: Bildungsmechanismen von Pockenmarken am südlichen Chatham Rise und deren Einfluss auf Gashydratstabilität, benthisches Habitat und Klima" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR), Forschungsbereich 4 Dynamik des Ozeanbodens: Marine Geodynamik durchgeführt. Obwohl für die Erdgeschichte zum Teil sehr extreme Gasflüsse nachgewiesen wurden, sind heute unzählige aktive und passive Gas- und Fluidaustritte (Seeps)am Meeresboden nur aus geringen Wassertiefen an einem direkten Eintrag von Methan in die Atmosphäre beteiligt. Topographisch treten solche Seeps zum Teil als Pockmarks in Erscheinung. Üblicherweise bewegt sich der Radius dieser Strukturen im Bereich von einigen Hundert Metern. Es sind aber auch sogenannte 'Giant Pockmarks' bekannt, die fünf oder gar 12 Kilometer im Durchmesser erreichen. Obwohl der Mechanismus dieser Systeme nicht vollständig verstanden ist, werden solche Großstrukturen mit katastrophalen Gasfreisetzungen in Verbindung gebracht, wie sie für das Paläozän/Eozän Temperaturmaximum (PETM) vor etwa 55 Mio. Jahren verantwortlich waren. Dieses Projekt will die Funktionalität solcher Pockmarks am Chatham Rise vor Neuseeland untersuchen. Die Arbeitsplanung sieht eine seismische Vermessung mit 3D und 2D Streamersystemen vor. Die geo-akustische Vermessung wird durch Sidescan Sonar und Sedimentlote unterstützt. Die bathymetrische Kartierung wird durch die Vermessung der Wassersäule ergänzt, um großräumig nach möglichen aktiven Blasenaustritten zu suchen. Derartige Gasfahnen werden durch Wasserproben und Gasanalysen untersucht. Geologische Probennahme am Meeresboden liefert das notwendige Material um Porenfüllungen zu analysieren und Gesteinsfestigkeiten zu bestimmen. Die Arbeiten erfolgen in zwei Fahrtabschnitten.
Das Projekt "Microbial methane consumption in contrasting ocean environments: effects of elevated seepage and geochemical boundary conditions" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Basel, Umweltgeowissenschaften durchgeführt. Large quantities of the green house gas methane (CH4) are stored in sediments of continental margins, most importantly in the form of clathrate hydrate, which forms naturally when CH4 and water are subjected to low temperature (T) and high pressure (p). Typically, these conditions are met below 300 to 600 m water depth. An increase in bottom water T thus shifts the upper P/T boundary at which CH4 hydrates are stable towards greater water depth. Consequently, hydrate layers could then be exposed to P/T conditions where they become unstable. This leads to a liberation of CH4 into surface sediments, the overlying water column and, potentially, into the atmosphere where it further contributes to global warming. However, microbial CH4 oxidation may counteract this development. At present, most methane is retained in anoxic ocean sediments because it is oxidised by specialised archaea in consortium with sulphate reducing bacteria. In addition, aerobic bacteria in the water column consume CH4 that has by passed the benthic, microbial filter. Nevertheless, at so-called cold seeps where large quantities of CH4 are transported into surface sediments, significant amounts of CH4 may escape both, the sedimentary as well as the water column part of the microbial filter and are then released into the atmosphere. Yet, the efficiency of the microbial filter is not well constrained as are environmental factors controlling abundance and activity of methanotrophs, or selecting for specific phylogenetic groups. To close this knowledge gap, we will investigate microbial activity, abundance and identity at different types of cold seeps. We plan to determine limits of anaerobic and aerobic methanotrophy and to identify key environmental factors controlling activity, abundance and identity of the methanotrophic community. The study sites will be sampled within the frame work of international, seagoing expeditions.
Das Projekt "Vorhaben: Charakterisierung von Gaslagerstätten und Überwachung des Erdgasförderprozesses - Teilvorhaben A1-2, A2-2, A3 -- Sonderprogramm GEOTECHNOLOGIEN" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR), Forschungsbereich 2: Marine Biogeochemie, Forschungseinheit Marine Geosysteme durchgeführt. dem Bereich der konventionellen Erdgas- und Erdölindustrie sind für die Gashydrate nur eingeschränkt nutzbar, da die Clathrate in sehr viel geringeren Sedimenttiefen vorkommen und andere physikalische Eigenschaften aufweisen. Dementsprechend werden speziell angepasste Verfahren entwickelt, um die Methanhydrate zu lokalisieren, die Gashydratverteilung im Untergrund zu erfassen und zu kartieren, die chemischen, mineralogischen und strukturellen Eigenschaften der Methanhydrate zu bestimmen, die Gashydratmengen zu quantifizieren und den Förderprozess zu überwachen. Die geplanten Untersuchungen sind von grundlegender Bedeutung, um zum einen einer neuen Meerestechnologie ihre wirtschaftliche Grundlage zu geben und zum anderen einen Zugang zu einem neuen Energieträger mit großem Zukunftspotenzial zu schaffen und dabei gleichzeitig einen Beitrag zur Verringerung des Kohlendioxid-Gehaltes in der Atmosphäre zu leisten. Teilvorhaben: Multibeamsysteme zur volumetrischen Erfassung von Gasfahnen in der Wassersäule - Teilvorhaben: Seismische Analyseverfahren zur Bestimmung der Sedimentmatrix - Teilvorhaben: Simulation der Gashydratakkumulation im Meeresboden. In den drei Teilvorhaben sollen Technologien weiterentwickelt werden, um Gashydrat-Lagerstätten zu lokalisieren (A1), die Verteilung von Gashydraten im Meeresboden flächig zu vermessen (A2), die Gashydratmengen im Meeresboden zu quantifizieren (A2 / A3) und die Speicherung von Kohlendioxid zu überwachen (A1 / A2). Innerhalb der Teilprojekte A1-2 und A2-2 sollen Methoden zur Exploration und Überwachung von Gashydrat-Vorkommen (Hydroakustik, Seismik, Elektromagnetik) zusammen im Feld getestet und durch kombinierte Auswertung (Joint Inversion) der unterschiedlichen Daten die Hydratquantifizierung verbessert werden. In A3 wird das Gashydratmodul im Softwarepaket PetroMod, welches in SUGAR I entwickelt wurde und die Bildung von Lagerstätten in Sedimentbecken prognostizieren kann, an zwei bekannten marinen Gashydrat-Lagerstätten validiert und optimiert werden.
