METEOR ScienceLog Nr. 18
Die Gleitermission:
Zur Unterstützung unseres Messprogramms auf dem Forschungsschiff Meteor wurde auf dem vorherigen Fahrtabschnitt (M77/3) von Dr. Gerd Krahmann (IFM-GEOMAR) ein sogenannter “Gleiter” in den Pazifik entlassen. Gleiter gehören zu den autonomen Beobachtungsplattformen – das bedeutet sie bewegen sich ohne menschliches zutun im Meer fort und erlauben so Daten zu sammeln die mit einem Schiff oft nur schwer zugänglich wären - beispielsweise mit sehr hoher Auflösung oder aber auch bei extrem schlechten Wetterverhältnissen (in unserem Untersuchungsgebiet nicht so das Problem). Gleiter sind eine besondere Klasse da sie bordeigene Navigationsinstrumente (Kompass, GPS Navigation) nutzen um sich im Meer zu orientieren und so bestimmte „Wegpunkte“ erreichen können. Über ein im Gleiter befindliches Satellitentelefon können die „Gleiter-Piloten“ über das Internet den Gleiter „steuern“. Das funktioniert nur wenn der Gleiter an der Oberfläche ist und Telefonkontakt hat. Äußerlich erinnern Gleiter an Torpedos mit Stummelflügeln in der Mitte, sind etwa 2m lang und 60kg schwer. Gleiter bewegen sich im Ozean ohne Propeller oder ähnlichem fort – vielmehr nutzen sie das sogenannte Archimedische Prinzip zur Fortbewegung. Das Archimedische Prinzip besagt das die Auftriebskraft die auf einen Körper im Wasser wirkt gleich der Gewichtskraft des von dem Körper verdrängten Wassers entspricht. Der Gleiter ist so tariert das er im Mittel genauso schwer ist wie das Wasser das er verdrängt – Gewichtskraft und Auftriebskraft sind also im Mittel gleich – er schwebt im Wasser. Mit Hilfe einer Ölpumpe kann nun der Gleiter sein Volumen vergrößern – etwa so als wenn man eine Spritze aufzieht. Da sich das Gewicht des Gleiters nicht ändert sondern nur sein Volumen und damit aber auch die Masse des verdrängten Wasser ist nun das Gleichgewicht zwischen Auftriebskraft und Gewichtskraft gestört – der Gleiter muss aufsteigen. Am einfachsten ist das vielleicht zu verstehen wenn man sich im Schwimmbad an der Oberfläche treiben lässt und tief einatmet – das Volumen des eigenen Körpers vergrößert sich – die Masse (Gewicht) des verdrängten Wassers (nicht aber die eigene) wird größer und das Gleichgewicht zwischen Auftriebskraft und Gewichtskraft ist gestört - man taucht aus dem Wasser auf. Umgekehrt klappt das auch – man treibt an der Oberfläche und pustet alle Luft aus den Lungen – Schwupp sinkt man zum Grund.
Der Gleiter mit der Kennung „IFM05“ wurde am Mittag des 10. Januar 2009 auf dem M77/3 Fahrtabschnitt vor der Peruanischen Küste auf 14° südlicher Breite auf seine Mission geschickt.
Fahrtroute des Gleiters IFM05 (siehe Bild oben links) eingetragen in eine Karte des Oberflächen Chlorophyll-a Gehaltes vom Satelliten beobachtet. Die dünne gestrichelte Linie zeigt die „Wunschfahrtroute“. Die dicken Pfeile zeigen die vorherrschenden Strömungen die den Glider auf seinem Weg nach Westen ablenkten: der nordwärtige Peru/Chile Strom (blau) und der südwärtige Peru/Chile Gegenstrom (rot).
Anfangs war er so eingestellt das er nur zwischen der Oberfläche und 500m Tiefe Messungen durchführen sollte, einige Tage später wurde ihm, von Kiel aus über das Internet, gesagt nun bis 1000m Tiefe zu tauchen. Der Gleiter hatte Temperatur-, Salzgehalts-, Sauerstoff-, Chlorophyll-a- und Trübungssensoren an Bord um das Innere des Ozeans kontinuierlich auf seinen Tauchgängen zu beproben. Im Durchschnitt legte der Gleiter etwa 30km am Tag zurück und tauchte alle 7 Stunden an die Oberfläche um seine Daten über Satellit ans IFM-GEOMAR nach Kiel zu schicken und um gegebenenfalls von dort neue Kommandos zu erhalten. Er war so programmiert das er geradewegs nach Westen fahren sollte – wie man auf der Karte deutlich sieht fuhr er aber zuerst nach Südwesten, dann nach Nordwesten und kam dann aber auf der Linie 14°S an – Warum war das so?
Mit 30 Kilometer pro Tag bewegt sich der Gleiter weitaus langsamer als ein Fußgänger (etwa 120km/Tag – wenn man es denn schafft 1 Tag ununterbrochen zu gehen). Die Strömungen im Meer, insbesondere an der Oberfläche in der Nähe von Küsten, sind oft größer als 30 Kilometer pro Tag und besonders hier, vor der Küste Perus, gibt es starke nord- und südwärtige Strömungen. Diese Strömungen haben nun den Gleiter auf seinem Weg nach Westen erst nach Süden (durch den sogenannte Peruanisch/Chilenische Gegenstrom) und dann nach Norden (durch den Peru/Chile Strom oder auch Humboldt Strom) „abgelenkt“ - so kam das Wellenmuster zustande.
Der Gleiter wurde nach fast drei Wochen Einsatz am 30. Januar während unserer Reise M77/4 wieder aus dem Wasser geborgen. Da das Wetter und die See (heißt Wellen) ruhig war, konnte ein Schlauchboot von der Meteor ausgesetzt werden und die Bergung des Gleiters verlief problemlos. Im Labor wurde der Gleiter dann inspiziert und die Daten gesichert. Dabei halfen die sich an Bord befindenden Kollegen des Peruanischen IMARPE Instituts tatkräftig mit. Ihr Interesse war groß da für die wissenschaftlichen Fragestellungen des IMARPE vor der Küste Perus, die hauptsächlich im Zusammenhang mit Fischerei stehen, der Gleiter ein passendes Vehikel wäre um die Gewässer zu beobachten.
Der Gleiter IFM05 im Geolabor der FS Meteor nach der Bergung am 30.1.2009. Mit Hilfe der peruanischen Kollegen Jesus Ledesma (rechts) und Luis Vasquez (mitte) vom IMARPE Instituts in Lima wurde der Gleiter nach dem Einsatz von Johannes Karstensen (IFM-GEOMAR, links) kontrolliert und die aufgezeichneten Daten wurden gesichert.
Wer mal einen Gleiter in “Lebensgröße” sehen möchte findet im Foyer des IFM-GEOMAR am Düsternbrooker Weg 20, 24105 Kiel, ein 1:1 Modell. Wer mehr über die Gleiter Missionen des IFM-GEOMAR erfahren möchte kann dass unter: http://gliderweb.ifm-geomar.de
Die Mission die vom Gleiter IFM05 während der M77/3 und M77/4 durchführt wurde ist unter: http://gliderweb.ifm-geomar.de/html/ifm05_depl02_frame.html zu finden – dort sind auch die Daten die gesammelt wurden gezeigt.
Der Autor:
Dr. Johannes Karstensen ist wissenschaftlicher Angestellter am IFM-GEOMAR, Kiel. Er arbeitet in der Abteilung Physikalische Ozeanographie des Fachbereichs „Ozeanzirkulation und Klimadynamik“.