Unterwasser-Drohne Wie Forscher die Versauerung der Ozeane untersuchen

Die Ozeane nehmen Kohlendioxid aus der Atmosphäre auf. Aber das fördert die Versauerung der Meere und schadet bestimmten Organismen. Mit neuer Technologie werden Daten darüber gesammelt, wie sehr sich die Chemie der Ozeane ändert.

Auf dem Schiff blicken alle gebannt auf das kalte, unruhige und graue Wasser in Alaskas Resurrection Bay. Sie warten nicht auf eine Fontäne der Buckelwale, die durch diese malerische Bucht pflügen, und auch nicht auf den Anblick eines faul auf dem Rücken liegenden Seeotters, der genüsslich an einer Königskrabbe knabbert. Vielmehr harrt jeder an Bord des Forschungsschiffes «Nanuq» gespannt auf das Auftauchen eines etwa 1,5 Meter langen, leuchtend pinkfarbenen Meeresgleiters.

Er gilt als der erste, der mit einem grossen Sensor ausgestattet ist, um den Kohlendioxid-Gehalt im Ozean zu messen. An diesem Tag hat er gerade seine erste Mission über Nacht beendet. 

Die Unterwasser-Drohne ist so konzipiert, dass sie 1000 Meter tief tauchen und durch entlegene Teile des Meeres streifen kann. Der Einsatz im Golf von Alaska soll der Wissenschaft zu besseren Erkenntnissen über die ozeanische Chemie im Zeitalter des Klimawandels verhelfen.

Das Projekt könnte die Messung von CO2-Konzentrationen, die einen Hinweis auf die Ozeanversauerung geben, einen grösseren Schritt vorwärts bringen, weil die Drohne beweglich ist und daher eine Vielfalt von Daten liefern kann. Bislang waren die CO2-Tests zumeist auf Schiffen oder per Bojen und Verankerungen auf dem Meeresboden erfolgt.

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Ozeane nehmen grosse Mengen CO2 auf

Ozeane tun den Menschen einen grossen Gefallen, indem sie einen Teil des in die Atmosphäre ausgestossenen Kohlendioxids aufnehmen. Andernfalls würde noch viel mehr CO2 die Erderwärmung vorantreiben. «Aber das Problem ist jetzt, dass der Ozean seine Chemie wegen dieser Aufnahme verändert», sagt die Ozeanforscherin Claudine Hauri. Steigender Säuregehalt des Wassers kann bestimmte Meeresorganismen schädigen, töten oder angreifbarer für Raubfische machen.

Hauri und ihr Mann Andrew McDonnell, ebenfalls ein Meeresforscher, setzen für ihre Forschungen auf Know-how aus Europa. Das in Zypern beheimatete Cyprus Subsea Consulting and Services hat den Unterwasser-Gleiter zur Verfügung gestellt, und die deutsche Firma 4H-Jena aus Thüringen den Sensor, mit dem die Drohne ausgestattet ist.

Nach ihrer ersten nächtlichen Mission wurde die 59 Kilo schwere Drohne auf das Schiff gezogen und der Sensor entfernt, um die Daten hochzuladen. Er ist etwa 30 Zentimeter hoch, hat einen Durchmesser von ungefähr 15 Zentimetern und ist so etwas wie ein Labor in einer Röhre – mit Pumpen, Ventilen und Membranen, die sich bewegen, um das Gas vom Meereswasser zu trennen. Er analysiert CO2 und speichert die Daten in einem temperaturkontrollierten System.

Viele seiner Komponenten werden von Akkus betrieben, was Hauri zufolge besonders bemerkenswert ist. Es sei ein «grosser Schritt», einen derart grossen und stromhungrigen Sensor auf diese Weise versorgen zu können, sagt sie.

Die Drohne hat kein GPS. Wenn sie programmiert worden ist, kreuzt sie entsprechend den Navigationsanweisungen eigenständig durch das Wasser. Sie weiss, wie tief sie tauchen soll, wann es Zeit zur Entnahme einer Probe ist, zum Auftauchen und dem Entsenden eines Signals, das ihre Position anzeigt, damit sie an Bord geholt werden kann.

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Forscher wollen ganze Flotte einsetzen

Eine Herausforderung ist es sicherzustellen, dass die Messungen in einem Gleiter so akkurat sind wie Tests an Bord von Schiffen, wie Richard Feely von der Wetter- und Ozeanografiebehörde NOAA sagt. «Wir müssen Vertrauen in unsere Messungen und in unsere Modelle erhalten, wenn wir wichtige wissenschaftliche Aussagen über den Wandel der Ozeane im Laufe der Zeit machen wollen», sagt der Forscher. Er weist darauf hin, dass die Folgen der zunehmenden Versauerung der Meere bereits bei Austern, Taschenkrebsen und anderen Spezies im pazifischen Nordwesten sichtbar seien.

Forscher in Kanada hatten bereits zuvor eine Unterwasser-Drohne in der Labradorsee mit einem kleineren Prototyp eines CO2-Sensors ausgestattet. Sie waren aber zum Schluss gekommen, dass damit noch nicht ausreichend belastbare Daten zur Ozeanversauerung gesammelt werden konnten. Aber auch dort wird weiter geforscht. Mit zwei verschiedenen Arten von Sensoren wolle man das gleiche Problem lösen, sagt Hauri. «Es ist immer gut, zwei verschiedene Optionen zu haben.»

Anvisiert wird, eines Tages eine ganze Flotte von solchen Drohnen in den Meeren rund um die Erde im Einsatz zu haben und damit in Echtzeit Einblicke in die gegenwärtigen Zustände zu erhalten – und damit besser die Zukunft vorhersagen zu können.