ozeanographische Instrumente

ozeanographische Instrumẹnte,

 

der Messung der physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften des Meerwassers und der Bewegungsvorgänge des Meeres in ihrer zeitlichen und räumlichen Veränderlichkeit dienende Instrumente. Die frühere Methode der Probenentnahme mit anschließender Analyse ist inzwischen weitgehend durch den Einsatz elektronischer Geräte ersetzt worden. Von fahrenden oder gestoppten Forschungsschiffen aus eingesetzte Geräte (hinsichtlich anderer Messplattformen Meereskunde) übertragen die Messwerte direkt an Bord, wobei häufig die Daten von Kleinrechnern aufbereitet werden, sodass ein Überblick über die hydrographische Situation bereits unmittelbar während der Expedition möglich ist. Selbstständig messende Geräte mit interner Datenregistrierung für einen vorwählbaren Messzyklus werden im Meer bis zu mehreren Jahren verankert und die Messwerte auf Datenspeichern abgelegt. Messverfahren mit Satelliten gewinnen zunehmend an Bedeutung, da sie größere Gebiete gleichzeitig erfassen und die Messungen (z. B. Meereisbedeckung, Seegang) über einen längeren Zeitraum wiederholen können.

 

Einsatzbereiche:

 

1) Zur Messung der Wassertiefe dient das Echolot, zur Bestimmung der Tiefenlage eines ozeanographischen Instruments dienen Drahtlängenmessung, Messung des hydrostatischen Drucks, Sinkzeit- sowie Echolotmessungen. - 2) Wasserstandsschwankungen (einschließlich Gezeiten) werden mit Küstenpegeln (Latten-, Schwimmer-, Druckluftpegel), Hochseepegeln (Druckmessung am Meeresgrund) und mit Satelliten gemessen. Besondere Geräte (Beschleunigungsmesser-Bojen) sowie Messverfahren (Streuung elektromagnetischer Wellen), z. B. von Erdsatelliten aus, wurden zur Seegangsmessung entwickelt. - 3) Bei der Messung der Wassertemperatur wird die Temperaturabhängigkeit verschiedener Eigenschaften fester oder flüssiger Körper genutzt, z. B. die Wärmeausdehnung fester oder flüssiger Stoffe (Kippthermometer, Bathythermograph), das Eigenschwingungsverhalten von Kristallen (Quarzthermometer), die elektrische Leitfähigkeit von leitenden und halbleitenden Materialien (Platinwiderstandsthermometer oder andere Thermistoren, Bathysonde, Thermistorketten). Durch Strahlungsmessungen kann die Wassertemperatur an der Meeresoberfläche von Satelliten aus gemessen werden. - 4) Der Salzgehalt wird entweder chemisch durch Chlortitration oder physikalisch durch Messung der elektrischen Leitfähigkeit (Salinometer, CTD-Sonde), der Dichte (Aräometer), der optischen Brechzahl (Refraktometer) oder der Schallgeschwindigkeit (durch Laufzeit- oder Wellenlängenmessung) bestimmt. - 5) Bei der Strömungsmessung (Meeresströmungen, Gezeitenströme) unterscheidet man zwischen ortsfesten Messungen der Strömungsgeschwindigkeit und -richtung und Triftmessungen zur Bestimmung von Bahnlinien des umgebenden Wassers. Es gibt über 100 verschiedene Strommessertypen für ortsfeste Messungen in unterschiedlichen Wassertiefen und über verschiedene lange Zeiträume. Diese Geräte messen die Strömungsgeschwindigkeit über mechanische Messfühler (Propeller, Rotoren, Schaufelräder u. a.) und die Strömungsrichtung mit einer Stromfahne. Akustische Strömungsmesser nutzen die Doppler-Verschiebung oder Laufzeitveränderungen von Schallsignalen, elektromagnetisch die Induktion durch das bewegte Meerwasser. Die heutige Kenntnis der Oberflächenströmungen beruht fast nur auf Driftmessungen mit Driftkörpern, besonders auch Schiffen, deren Verdriftungen besonders genau mithilfe von Erdsatelliten bestimmt werden. Akustisch geortete Driftkörper geben Aufschluss über tiefe Meeresströmungen. - 6) Der Bestimmung des Gehaltes an suspendierten Stoffen dienen die Filtration geschöpfter Wasserproben sowie die Messung des Einflusses dieser Stoffe auf die Schwächung des Lichts durch Absorption (Attenuationsmessgeräte: Trübungsmesser, Durchsichtigkeitsmesser) und Streuung (Streulichtmesser) sowie der Messung ihrer Schallreflexion (Echolot). - 7) Zur Bestimmung des Gehaltes an gelösten Stoffen hat die meereschemische Messtechnik neben den gravimetrischen Fällungsanalysen und anschließenden volumetrischen Methoden eine Vielzahl neuerer Methoden zur Verfügung wie Atomabsorptionsspektroskopie und kolorimetrische Methoden (Autoanalyzer). Kontinuierlich registriert werden können zurzeit Sauerstoffgehalt (Sauerstoffsonde) und Wasserstoffionenkonzentration. - 8) Meeresbiologische Untersuchungen beruhen auf Fängen mit unterschiedlichen Netzen, die sich z. B. in Maschenweite, Größe und Verschließbarkeit unterscheiden. - 9) Meeresgeologische und geophysikalische Proben werden mit Greifern, Loten oder Bohrern genommen, die bis in unterschiedliche Tiefen in den Boden eindringen und verschiedene Querschnitte haben. Spezielle akustische Verfahren (Sedimentecholot, Reflexions- oder Refraktionsseismik) erlauben die Vermessung von Profilen.

 

Literatur:

 

G. Krause: In-situ instruments and measuring techniques, in: Zahlenwerte u. Funktionen aus Naturwiss. u. Technik, N. S., Reihe V, Bd. 3a: Ozeanographie (1986).