Internetfähige In-situ-Sensorsysteme der nächsten Generation zur Überwachung eines sich verändernden Ozeans
Ozeanprozesse sind biologischer, geologischer oder chemischer Natur und können in weniger als einer Sekunde oder über Jahrhunderte in einem Umfang von wenigen Mikrometern bis zu vielen Kilometern ablaufen. Die effektive Beprobung des Ozeans, der über 70% unseres Planeten bedeckt, ist daher nicht einfach und sie ist zeit- und ressourcenintensiv. Die meisten Probenahmetechniken basieren auf teuren Laboranalysen und Feldarbeiten, wobei die Daten über einen begrenzten Zeitraum und Bereich gesammelt werden, was zu einer schlechten Auflösung führt. Das EU-finanzierte Projekt NeXOS reagierte auf diese Herausforderung mit der Entwicklung von acht neuen kostengünstigen, kompakten, multifunktionalen Sensorsystemen für den Einsatz auf verschiedenen Plattformen wie Schwimmkörpern, Segelflugzeugen, verankerten Beobachtungssystemen und kommerziellen Schiffen wie etwa Fähren. Die Sensoren basieren auf optischen oder akustischen Technologien und Adressdeskriptoren, die in der Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie festgelegt sind, um einen guten Umweltzustand zu erreichen. Projektkoordinator Dr. Eric Delory sagt: „Sie werden es Wissenschaftlern ermöglichen, mehr für den Klimawandel relevante Variablen zu messen, insbesondere solche, die mit der Versauerung der Ozeane und dem Kohlenstoffkreislauf zusammenhängen. Sie werden zur Erforschung der Ökosysteme und zur Untersuchung der biologischen Vielfalt von Phytoplankton bis zu Walen beitragen.“ Mit Variablen, die für einen Ökosystemansatz in der Fischerei relevant sind, trugen zwei der neuen Sensoren speziell zur Gemeinsamen Fischereipolitik bei. Verbesserte Zuverlässigkeit und Rückverfolgbarkeit von Daten Das Team entwickelte nachgelagerte Dienste für das Globale Ozeanbeobachtungssystem und die Europäische Gemeinsame Fischereipolitik. Die neuen Schnittstellenfunktionen des NeXOS-Sensorpakets ermöglichen die Erfassung von Echtzeitdaten, ohne dass sich ein Spezialist an den tatsächlichen Standort begeben muss, um die Sensoren zu installieren oder Messungen durchzuführen. „Standardbeschreibungen von Metadaten ermöglichen die Rückverfolgung aller Daten, die das NeXOS-Sensor-Paket gesammelt hat, zu globalen Datenvermittlern, erklärt Dr. Delory. Die Projektpartner entwickelten außerdem ein sehr energiesparendes intelligentes Antifouling-System auf der Basis von Elektrochlorierung, um die Datenqualität und die Sensorzuverlässigkeit für den langfristigen Einsatz zu erhöhen. Das System reduzierte die Wartungskosten und verbesserte die Qualität der gesammelten Daten, indem es Interferenzen aufgrund von Biofouling einschränkte und die unnötige Einführung von potentiell schädlichen Chemikalien aus Antifoulingmitteln in die Meeresumwelt verhinderte. Bessere Vorhersagen für die Gesundheit der Ozeane Infolge zunehmender menschlicher Aktivitäten wird der in der Meeresumwelt ansteigende Lärmpegel zu einem Problem. Passive Akustik kann dazu beitragen, die Auswirkungen zu charakterisieren und schließlich zu reduzieren. „NeXOS hat neue passive Akustiksensoren in Form von intelligenten Hydrophonen für die Messung von menschlichen und biologischen Quellen und Unterwassergeräuschen im Allgemeinen entwickelt und sie auf Gleitern, Argo-Schwimmkörpern und auf den Plattformen von fixierten Beobachtungsplattformen demonstriert“, so Dr. Delory. Techniken, die inhärente optische Eigenschaften wie Fluoreszenz und Absorption nutzen, können für eine Langzeitüberwachung verwendet werden, da diese Eigenschaften unabhängig von Umgebungslichtbedingungen sind. Sie können Informationen über viele Bestandteile der Meeresumwelt liefern, zu denen Schadstoffe sowie gelöste und partikelförmige Bestandteile des biologischen Kohlenstoffkreislaufs gehören. „NeXOS förderte die Innovation durch die Entwicklung neuer kompakter energiearmer multifunktionaler optischer Sensoren auf der Grundlage von Fluoreszenz-, Absorptions- und Spektrophotometrietechniken und demonstrierte sie an Unterwassergleitern“, kommentiert Dr. Delory „Der Einsatz von NeXOS-Sensoren an Fähren und an Fischernetzen sowie auf kosteneffektiven autonomen Plattformen wird unsere Kapazität zur Probenahme des Ozeans erhöhen und somit Unsicherheiten bei der Vorhersage von Parametern oder Indikatoren für die Gesundheit der Ozeane verringern“, schließt er.
Schlüsselbegriffe
NeXOS, Ozean, Sensor, Probenahme, Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie
