Bio-Optik – Chlorophyll-a und Trübung des oberflächennahen Meerwassers

Zur Bestimmung von Chlorophyll-a und Trübung sind auf den großen deutschen Forschungsschiffen RV SONNE und RV MARIA S MERIAN Fluorometer kombiniert mit Streumessern installiert. Diese aktiven Sensoren senden blaue Lichtimpulse zur Anregung des Chlorophyll-a aus und detektieren die Chlorophyll-a Fluoreszenz bei 695 nm. Bei 700 nm wird zusätzlich ein Lichtpuls emittiert und das rückgestreute Licht gemessen, aus dem dann die Trübung ermittelt wird. Für beide Parameter sind durch den Hersteller im Labor vorab Kalibrierkoeffizienten ermittelt wurden, mit dem sich der Sensoroutput in Chlorophyll-a in µg/L und Trübung in NTU umrechnen lässt. Diese Umrechnungsfaktoren unterliegen in der Natur starken Schwankungen, da sie von den speziellen optischen Eigenschaften der Partikel und der Phytoplanktonarten abhängen, weswegen für robuste Absolutwerte dieser Parameter eine zusätzliche Feldkalibrierung anhand Referenzproben durchgeführt werden muss.

Die Sensoren von Sea-Bird Scientific (ECO-FLNTU) sind in einem Durchflusssystem zusammen mit dem TSG installiert. Oberflächennahes Meerwasser wird über einen Einlass im Schiffsrumpf kontinuierlich durch das System gepumpt. Dabei kommen immer zwei Sensoren zum Einsatz, die abwechselnd messen, sodass zwischendurch der inaktive Messcontainer gereinigt werden kann.

Chlorophyll-a wird als Proxy für die Biomasse verwendet und gibt somit Auskunft über die Gesamtmasse von Phytoplankton. Die Trübung beeinflusst maßgeblich die Lichtverfügbarkeit im Ozean. Die Daten können als Abgleich mit und Ergänzung von Satellitendaten verwendet werden, auch in Zusammenhang mit globalen biogeochemischen Modellen, besonders wertvoll in Regionen mit hoher Bewölkung. 

Zuständige Data Steward für die bio-optischen Daten ist Julia Oelker vom Institut für Chemie und Biologie des Meeres der Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, die einen Hintergrund in Umweltphysik mit Fokus Ocean Colour besitzt. Zu ihren Hauptaufgaben gehören die Qualitätssicherung der Rohdaten etwa durch Sensor-Monitoring, eine umfangreiche Qualitätskontrolle der Daten nach internationalem Standard, das Management standardisierter Metadaten sowie die Bereitstellung der finalen Datensätze. Darüber hinaus ist sie zentrale Ansprechperson für Fragen zur bio-optischen Sensorik der Durchflusssysteme.

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