Benthische Lander Systeme

Ein Benthischer Lander ist eine autonome un­be­mann­te For­schungs­plattform, die in der Mee­res­for­schung ein­ge­setzt wird um Messungen direkt am Meeresboden durchzuführen. Sie sind Trä­ger­sys­te­me, an de­nen unterschiedliche Mess- und Probenahme­ge­rä­te an­ge­bracht werden können. Die Lan­der brin­gen die­se Ge­rä­te freifallend zum Mee­res­bo­den und auch wie­der hin­auf. Autonom heißt, dass der Lander nicht über ein Kabel mit dem Schiff verbunden ist und unabhängig über einen längeren Zeitraum am Meeresboden arbeiten kann.

Bei uns am Institut werden die Lander in unterschiedlichen Konfigurationen verwendet. Am häufigsten werden sogenannte Profiler befestigt. Diese Profiler sind mit verschiedenen Sensoren ausgestattet, um Konzentrationsprofile von zum Beispiel Sauerstoffgehalt, pH-Wert oder Temperatur, im Meeresboden zu messen. Daneben werden aber auch oft benthische Kammern angebracht, die einen Bereich des Meeresbodens bedecken und inkubieren, um so über eine definierte Zeit Austauschprozesse zwischen dem Meeresboden und dem Bodenwasser zu erfassen. Hierzu werden entweder Wasserproben aus den Kammern mit Hilfe von Spritzenprobennehmern entnommen oder aber die Konzentrationen im inkubierten Bodenwasser mit Hilfe von Sensoren überwacht.

Das Grundmodell besteht aus einem offenen Rahmengestell mit drei Standbeinen. Es wird aus rostfreiem Edelstahl oder für Langzeituntersuchungen aus Titan gefertigt. Im oberen Teil des Gestells sind die Auftriebskörper montiert sowie die akustischen Auslöser und diverses Zubehör zur Lokalisierung an der Meeresoberfläche. Im unteren Teil werden die Messsysteme angebracht. Unterhalb der Standbeine werden die Gewichte montiert. Die Lander können bis zu einer Tiefe von 6000 Metern eingesetzt werden und können bis zu ein Jahr lang am Meeresboden verbleiben.

Die Lander und seine Messsysteme werden an Bord des Forschungsschiffes vorbereitet und programmiert. Anschließend werden sie mit dem Schiffkran ausgesetzt und aufgrund der Gewichte unterhalb der Standbeine sinkt der Lander langsam zum Meeresboden. Dort angekommen führt er die vorprogrammierten Messungen durch. Dies kann teilweise drei bis vier Tage dauern. Dann wartet er bis das Forschungsschiff wieder zur Aussetzposition zurückkommt.

Am Ende des Einsatzes werden Ballastgewichte am Lander abgeworfen und der er steigt zur Meeresoberfläche auf. Ausgelöst wird der Aufstieg entweder durch ein akustisches Signal vom Schiff aus oder er ist bereits vorprogrammiert und wird automatisch eingeleitet. Der Auftrieb erfolgt durch Auftriebskugeln aus druckresistentem Glas, die in orangenen Schutzbehältern stecken.

Die Herausforderung ist jedes Mal erneut, die Position des Lander am Meeresboden zu bestimmen, aber auch ihn nach dem Auftauchen an der Meeresoberfläche zu orten.  Da die Lander freifallende Systeme sind, wird ihre Position am Meeresboden durch Strömungen in der Wassersäule beeinflusst. Von daher stimmen die Koordinaten beim Aussetzen nicht immer mit der Position am Meeresboden überein. Zur genauen Bestimmung der Position am Meeresboden wird ein Unterwasser-GPS verwendet. Hierzu ist ein akustisches Ortungssystem in die Auslöser am Lander eingebaut. Vom Forschungsschiff aus können akustische Signale an den Lander gesendet werden. Der Lander antwortet auf diese Signale und so kann die genaue Position am Meeresboden bestimmt werden. Wenn die Position erfasst wurde, legt sich das Forschungsschiff in eine günstige Position und das Auslösesignal zum Abwerfen der Gewichte wird gesandt.

Um den Lander dann an der Wasseroberfläche zu orten, sind sie mit Blitzlichtern und UKW-Sendern ausgestattet. Diese senden nach dem Auftauchen Signale, die an Bord empfangen werden. Zusätzlich verfügen die Lander auch noch über ein satellitengestütztes Ortungssystem. Hierbei wird der Lander über Satellit geortet und eine E-Mail mit der Position an das Forschungsschiff gesendet.

Die Lander werden von Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern der HGF-MPG Forschungsgruppe Tiefsee-Ökologie und -Technologie betreut und in allen Meeren eingesetzt. Aber auch anderen Forschenden unseres Instituts steht die Nutzung der Lander offen.