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 "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 "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: Der Einfluss mikrobieller Prozesse und die Rolle der Mikroorganismen - Sonderprogramm GEOTECHNOLOGIEN" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften, Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie Bremen, Abteilung Biogeochemie durchgeführt. Ziele: Vor der Küste Namibias finden alljährlich marine Eruptionen toxischer Gase (Methan, Schwefelwasserstoff) statt, die beträchtliche Auswirkungen auf das gesamte Ökosystem in diesem Bereich haben. Die Ursachen für diese Gasausbrüche sind bis heute nicht ausreichend geklärt. Das Ziel des Verbundvorhabens NAMIBGAS ist die Klärung der Verbreitung und Herkunft des Gases sowie die Untersuchung der Eruptionsmechanismen in Hinblick auf klimatische und ozeanographische Faktoren. Als Ergebnis der Untersuchung kann von einer verbesserten Abschätzung des direkten Eintrags der toxischen Gase aus dem Sediment in die Wassersäule und Atmosphäre ausgegangen werden. Dies bildet wiederum die Grundlage für die Kalkulation des geologischen Gefahrenpotentials und lässt Fortschritte hinsichtlich einer Risikoprognose für das marine Ökosystem erwarten. Das Institut für Ostseeforschung Warnemünde (IOW) führt Untersuchungen zur geographischen Verbreitung der Gaseruptionen, zu temporalen Zusammenhängen zwischen Gaseruptionen und ozeanographischen sowie klimatischen Faktoren, zum Einfluss der ozeanischen Zirkulation auf Prozesse in der Wassersäule sowie zur Rolle der Sedimente als Gasquelle und Gasspeichermedium durch. Es ist geplant, für die o. g. Untersuchungen Daten mittels Satellitenfernerkundung (Wasserfarbe, Temperaturdaten, Windgeschwindigkeiten) und dem Einsatz von stationären Messstationen in der Wassersäule (Sauerstoffgehalt, Zirkulation) zu gewinnen. Weiterhin sollen flachseismische Methoden zur Bestimmung der räumlichen und zeitlichen Verteilung von Gas in den Sedimenten eingesetzt werden, woraus wiederum Hinweise für die gezielte Beprobung der Sedimente abgeleitet werden können. Die Aufgabe des Max-Planck-Instituts (MPI) für marine Mikrobiologie in Bremen ist die Klärung der Frage, welche Rolle Mikroorganismen bei den Prozessen spielen, die zu den saisonalen Gasausbrüchen führen. Hierzu ist eine Identifizierung der dominanten Bakteriengemeinschaften in der Wassersäule und im Sediment geplant. Ein besonderes Augenmerk richtet sich dabei auf die Schwefelbakterien, denen eine Schlüsselposition bei der Produktion von Schwefelwasserstoff zugeschrieben wird. Mit Hilfe dieser Untersuchungen soll eine Quantifizierung der Sulfidproduktion und der Sulfidflüsse vorgenommen werden. Neben einer genetischen Klassifikation ist die Bestimmung der Populationsdynamik der Bakteriengemeinschaft beabsichtigt. Um die Auswirkungen des marinen Diamantenabbaus vor der namibischen Küste auf die Bakterienpopulation und damit auf mögliche Gaseruptionen zu bestimmen, sollen Resuspensionsversuche mit Schelfsedimenten durchgeführt 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 "FS SONNE (SO 214) NEMESYS: Variabilität von submarinen Gasaustritten in Struktur und Chemie und deren Klimarelevanz - Hikurangi Margin Neuseeland - Teilvorhaben B: Untersuchung von submarinen Gasaustritten und Gashydraten im Hikurangi Margin Neuseeland mit marin-elektromagentischen Methoden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe durchgeführt. Ziele: Aktive Gasaustrittsstellen (Seeps) am Hikurangi Margin zeigen eine starke Variabilität. Bereits bekannte Seeps sollen mit geochemischen und geophysikalischen Methoden weiter untersucht werden. Ziel ist es, die bisherigen Erkenntnisse über Variationen durch möglichst engmaschige Vermessungsnetze zu erweitern und 3-D Vermessungsstrategien anzuwenden. Entlang des Hikurangi Margins sind Seeps nicht nur von möglichen tektonischen Variationen beeinflusst, sondern treten auch in sehr unterschiedlichen Wassertiefen auf. Mit dem Partner BGR ist auch der Einsatz mariner elektromagnetischer Vermessungen möglich, die besonders in der Verbindung mit der Seismik zu wesentlich detaillierteren Tiefenaussagen über Hydratverteilungen führen. Es wurden fünf Hauptarbeitsgebiete ausgewählt, die nach der vorliegenden Datengrundlage am besten für die dargelegten wissenschaftlichen Ziele geeignet sind. Hierzu sind neue seismische Techniken (P-Cable 3-D, DeepTow), elektromagnetische Messungen, ein 3-D Grid von Sensorischen und geochemischen Methanmessungen in der Wassersäule und geoakustisches 3-D-Flare Imaging vorgesehen. Neben den kurzzeitigen Messungen während der Forschungsfahrt wird der Vergleich mit früheren Fahrten (SO-191, FS TANGAROA) auch Stichproben für langfristige Variabilitäten bieten. Der Fahrtbericht wird als Hardcopy bei der Technischen Informationsbibliothek in Hannover vorliegen und die Wochenberichte der Forschungsfahrt finden sich auf der Internetplattform des FS SONNE (BGR).
Das Projekt "Vorhaben: Mikrostrukturelle Einflüsse auf den Gasaustausch in Hydraten - Teilprojekt B2-3 - Sonderprogramm GEOTECHNOLOGIEN" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Göttingen, GZG (Geowissenschaftliches Zentrum Göttingen) Abteilung Kristallographie durchgeführt. Entwickelt werden neue Verfahren zur Lokalisierung, Erkundung und Vermessung von Gashydratlagerstätten. Die Explorationstechniken aus 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. Ziel der Arbeiten im AP 1 ist die Bereitstellung von Modellen für den Gashydrataustausch in marinen Gashydraten, insbesondere im Hinblick auf eine Verdrängung von Methan durch Kohlendioxid. Die Austauschkinetik ist oft in entscheidendem Maße von der Mikrostruktur der Gashydrate im Sedimentverband abhängig. In kontrollierten Experimenten soll die Kinetik der Austauschreaktionen in Abhängigkeit von mikroskopischen Parametern untersucht werden. Mit Hilfe dieses Modells sollen bei Kenntnis mikrostruktureller Charakteristika eines Gashydrat-Vorkommens Vorhersagen über die Effizienz einer geplanten Austauschreaktion gemacht werden können. In enger Kooperation mit der Fa. BASF SE soll in AP 2 der Einfluss von Polymeren systematisch untersucht werden, mit dem Ziel, solche Additive zu finden, die einen günstigen Einfluss auf die Umsetzungsprozesse besitzen.
Das Projekt "FS SONNE (SO 214) NEMESYS: Variabilität von submarinen Gasaustritten in Struktur und Chemie und deren Klimarelevanz - Hikurangi Margin Neuseeland - Teilvorhaben A: Variabilität von submarinen Gasaustritten in Struktur und Chemie und deren Klimarelevanz - Hikurangi Margin Neuseeland" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR) durchgeführt. Aktive Gasaustrittsstellen (Seeps) am Hikurangi Margin zeigen eine starke Variabilität. Bereits bekannte Seeps sollen mit geochemischen und geophysikalischen Methoden weiter untersucht werden. Ziel ist es, die bisherigen Erkenntnisse über Variationen durch möglichst engmaschige Vermessungsnetze zu erweitern und 3-D Vermessungsstrategien anzuwenden. Entlang des Hikurangi Margins sind Seeps nicht nur von möglichen tektonischen Variationen beeinflusst, sondern treten auch in sehr unterschiedlichen Wassertiefen auf. Mit dem Partner BGR ist auch der Einsatz mariner elektromagnetischer Vermessungen möglich, die besonders in der Verbindung mit der Seismik zu wesentlich detaillierteren Tiefenaussagen über Hydratverteilungen führen. Es wurden fünf Hauptarbeitsgebiete ausgewählt, die nach der vorliegenden Datengrundlage am besten für die dargelegten wissenschaftlichen Ziele geeignet sind. Hierzu sind neue seismische Techniken (P-Cable 3-D, DeepTow), elektromagnetische Messungen, ein 3-D Grid von Sensorischen und geochemischen Methanmessungen in der Wassersäule und geoakustisches 3-D-Flare Imaging vorgesehen. Neben den kurzzeitigen Messungen während der Forschungsfahrt wird der Vergleich mit früheren Fahrten (SO-191, FS TANGAROA) auch Stichproben für langfristige Variabilitäten bieten.
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: 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.
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