The Sternfahrt-10 of the MOSES campaign, from 29th August until the 15th of September 2023, had two objectives. One was to follow the dispersion of pollutants, previously observed during the Elbe-Freshwater and Elbe-Tidal cruises, transported by the Elbe water into the North Sea. And second, on this occasion, the distribution of the Elbe water within the German Bight should be followed. To realize this, two drifter groups were deployed in the southern and, respectively, northern branch of the Elbe valley, which were continuously monitored by scientists at the Hereon institute. Further, the drifters were subsequently followed by three ships (RV Ludwig Prandtl, RV Littorina, RV Mya II), for in total three weeks, to measure hydrographic parameters multiple times along their journey. Additionally, to this stationary sampling, basic hydrographic parameters and dissolved methane were measured continuously along the tracks (content of the presented dataset). To ensure the comparability of the data from all three vessels a container was transferred from ship to ship. This "MOSES laboratory-container" was equipped with several sensors, amongst others a pocket FerryBox and a Greenhouse Gas Analyser (Los Gatos). The Ludwig Prandtl started the campaign on August 29th in Cuxhaven and deployed the drifters in the respective areas of the Elbe outflow section of the German Bight. Until the 1st of September the crew followed the drifters to sample this water body. Not all drifters could be reached every day, because it was too shallow, in this case the vessels occupied MOSES hydrographic stations from previous Sternfahrt cruises. On September 4th the vessel Littorina took over and started the second part of the campaign navigating from Cuxhaven to Heligoland covering as many drifter positions as possible. Until the 7th of September the crew sampled in the north eastern part of Heligoland up to Büsum. The handover of the container for the last episode of the cruise took place in Heligoland to the vessel Mya II. From there the crew navigated on September 12th towards west off the island Amrum. In the following days until September 14th, they sampled west off Heligoland to west off St. Peter-Ording. For more details about the exact tracks of the ships, have a look at the added map. More detailed information about the MOSES project and the Sternfahrten, see article cited in references.
The Sternfahrt-10 of the MOSES campaign, from 29th August until the 15th of September 2023, had two objectives. One was to follow the dispersion of pollutants transported by the Elbe water into the North Sea, previously observed during the Elbe-Freshwater and Elbe-Tidal cruises. And second the distribution of the Elbe water within the German Bight. Therefore, drifter groups were deployed to follow individual water parcels. Those drifters were followed subsequently by three ships (RV Ludwig Prandtl, RV Littorina, RV Mya II), to extend the time period of measurements. Along the tracks, water samples were taken close to the drifters, alternatively at stations from previous cruises, resulting in 12 to 24 sampling points per week. In terms to detect the concentration of a variety of nutrients and carbon compounds from the south-eastern North Sea up to the island Amrum. Additionally, basic hydrographic parameters and greenhouse gases were sampled continuously throughout the whole cruise. Those results are not part of the present dataset, but can be found here, https://doi.org/10.1594/PANGAEA.971874. To ensure the comparability of the measured parameters a transportable container laboratory was passed from ship to ship always equipped with the same sensor systems. Just for specific water samples some special equipment was added. A map of the different tracks as well as information about the used sensors and data treatment, you can find in the additional material. For more detailed information about the MOSES Project and the cruise Sternfahrt-10, see the article cited in references.
Ausbreitungsrechnungen: Rechenprogramme.
Veranlassung
Der gelöste und der partikuläre organische Kohlenstoff (dissolved organic carbon, DOC und particulate organic carbon, POC) sind zentrale Komponenten im Naturhaushalt von Gewässern. Die Akkumulation von organischem Kohlenstoff - beziehungsweise die damit verbundene hohe Sauerstoffzehrung - ist insbesondere in den Ästuaren ein wichtiger Belastungsfaktor für den Sauerstoffhaushalt und trägt damit zu deren schlechtem ökologischem Zustand bei. Die Bewertung der zu erwartenden Sauerstoffzehrung kann aber nur mit umfassender Kenntnis der Qualität der organischen Kohlenstoffgehalte in gelöster Form oder als Bestandteil der Schwebstoffe erreicht werden. Des Weiteren spielt die Zusammensetzung des organischen Materials eine wichtige Rolle bei der Sorption und dem Transport von Schadstoffen, sodass eine umfassende Beschreibung des organischen Kohlenstoffs auch die Vorhersage der Ausbreitung von Schadstoffen ermöglicht. Im Projekt OrgCarbon soll eine umfassende Charakterisierung des organischen Kohlenstoffs jenseits der traditionell erfassten Parameter (TOC, DOC und POC) stattfinden, da bekannt ist, dass sowohl POC als auch DOC eine komplexe, bisher wenig erforschte Vielzahl unterschiedlicher Stoffklassen beinhaltet. In einem ersten Schritt erfolgt eine Fraktionierung von partikulärem und gelöstem organischem Material, basierend auf der chemischen Zusammensetzung und mikrobiellen Abbaubarkeit. Wichtige Parameter wie Sauerstoffverbrauch, mikrobielle Atmung, chemische Zusammensetzung und die Herkunft des organischen Materials werden für jede Kohlenstofffraktion bestimmt. Durch die daraus resultierende Verbesserung des Verständnisses bezüglich organischem Kohlenstoff in Ästuaren und Flüssen zielt das OrgCarbon-Projekt darauf ab, zu besseren Umweltmanagement- und Naturschutzstrategien für die Bundeswasserstraßen beizutragen.
Ziele
Ein zentrales Ziel des OrgCarbon-Projekts ist es, eine Vielzahl interdisziplinärer Methoden zu testen, um die vielfältigen Eigenschaften des Kohlenstoffes zu erfassen. Es werden verschiedene chemisch-analytische Verfahren mit Messungen zur biologischen Aktivität und Abbaubarkeit des Kohlenstoffs sowie mit mineralogischen Untersuchungen kombiniert. Dadurch lässt sich ein Set an Methoden identifizieren, das zukünftig auch mit weniger Aufwand eine detaillierte Charakterisierung des Kohlenstoffs ermöglicht. Als Ergebnis von OrgCarbon angestrebt ist die Entwicklung eines standardisierten Protokolls, das den gesamten Prozess von der Probenahme über die Kohlenstofffraktionierung bis hin zur Analyse und Datenauswertung umfasst. Dieses ermöglicht es, die Qualität des organischen Kohlenstoffs sowie dessen Eigenschaften und Abbaubarkeit in Zukunft besser abzuschätzen und gemeinsam zu interpretieren. Dieses Protokoll soll in bestehende Messprogramme der BfG integriert werden, um regelmäßig die Herkunft, das Sorptionspotenzial für Schadstoffe sowie die Abbaubarkeit und die Sauerstoffzehrung von organischem Kohlenstoff zu bestimmen.
Organischer Kohlenstoff spielt eine entscheidende Rolle in Ästuaren und Flüssen. Seine Zusammensetzung beeinflusst Prozesse wie die (mikro)biologische Produktivität, den Sauerstoffverbrauch, den Schadstofftransport und die Agglomeration von Schwebstoffen. Die Bestimmung erfolgt routinemäßig nur als Summenparameter (total organic carbon, TOC) weshalb über die Zusammensetzung des organischen Materials, dessen Abbauverhalten und Quellen meist wenig bekannt ist. Darüber hinaus reicht die Betrachtung des Gesamtkohlenstoffgehalts in vielen Fällen nicht aus, um eine Vergleichbarkeit von Schwebstoffen aus unterschiedlichen Quellen zu gewährleisten. Das OrgCarbon-Projekt widmet sich darum einer umfassenden Analyse des organischen Kohlenstoffs in Feldproben aus Ästuaren und Flüssen mit unterschiedlichen Kohlenstoffgehalten und Zusammensetzungen, wie der Tide-Ems und der Tide-Elbe. (Text gekürzt)