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MOSES hunts Ocean Eddies

Marine and coastal scientists investigate mobile oxygen minimum zones

As part of the Helmholtz observation initiative MOSES, researchers from the GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel and the Helmholtz-Zentrum Geesthacht are now on their way to investigate extremely low-oxygen eddies in the tropical Atlantic until Christmas. Autonomous devices are already scouting the ocean around the Cape Verde Islands for eddies suitable for study. On 23 November, the research vessel METEOR left the port of Mindelo / Cape Verde for the detected eddies. A research aircraft will support the search from the air. With the help of researchers from MARUM (Bremen) and the University of Kaiserslautern experts from HZG and GEOMAR will locate and observe the eddies from the air and measure their interaction with the atmosphere.

Prof. Dr. Burkard Baschek, head of the Institute of Coastal Research at the HZG explains the main aims of the campaign: “The small ocean eddies bring nutrients from deeper levels of the water column upwards to the surface. When they enter the sunlit surface layer, they provide ideal conditions for algae growth and thus are decisive for the beginning of the food chain and life in the sea. Now we want to measure and understand the interaction of the small eddies with the large ones.” Furthermore, "the more the research deals with eddies in the ocean, the more we realize that they play an important role in the distribution of energy, oxygen or nutrients, which has so far been insufficiently understood, and that they can also influence the physics and biogeochemistry of entire ocean basins," says Prof. Dr. Arne Körtzinger of GEOMAR, chief scientific of the METEOR expedition.


If you want to follow the eddy hunt you can do so on Twitter, Facebook or Instagram (hashtag: #MOSESeddyhunt). The autonomous devices used can be followed live on here. In the Cape Verde Blog researchers regularly report on their activities.


 

Further Links:

www.ebus-climate-change.de The REEBUS Project

www.oscm.cv The Ocean Science Centre Mindelo

https://www.hzg.de/public_relations_media/news/083559/index.php.de HZG Press Release

https://www.geomar.de/index.php?id=4&no_cache=1&tx_ttnews%5btt_news%5d=6783&tx_ttnews%5bbackPid%5d=185 GEOMAR Press Release


Der aktuelle Bericht der Permafrost-Testkampagne 2018 im Mackenzie Delta / Canada ist jetzt verfügbar:

GFZ and AWI organized a small test campaign at IGB on Stechlinsee in Neuglobsow on 23-24 September - one of the last beautiful fall days. This was in preparation for our upcoming permafrost MOSES campaign, planned for 2020 in the Lena River Delta. At AWI, we successfully tested a small autonomous bathymetric measuring boat (see figures). Furthermore, we also tested if continuous methane concentration in water could be measured on the semi-autonomous platform designed and built by GFZ. This platform moves autonomously over a lake, taking spatially distributed measurements of lake water and sediment. The AWI instrumentation necessary for measuring methane (gas cylinder, greenhouse gas analyzer, degassing unit) was attached to the platform, with the water inlet at about 20 cm water depth. Space was rather limited so the operator had to sit on top of the degasser. All sensors performed well and data was successfully collected from all instruments!


Auf mehr als 580 Kilometer zieht sich die Elbe von der deutsch-tschechischen Grenze bei Schmilka bis nach Geesthacht kurz vor Hamburg. Wie sich das extreme Niedrigwasser auf die Wasserqualität auswirkt, ist eine der zentralen Fragen, auf die Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) Antworten finden wollen. Mit dem UFZ-Forschungsschiff Albis starteten sie am 29. August von Schmilka aus ihre Forschungsfahrt auf der Elbe und erreichten am 07. September das Geesthachter Wehr.

Probenahme am Messpunkt Torgau (Fotos: C. Schütze).

An 24 Standorten entlang der Elbe, jeweils links- und rechtsseitig sowie mittig im Fluss, erfassen die Wissenschaftler*innen Messdaten und entnehmen Wasserproben. In Absprache mit den Landesbehörden in Sachsen und Sachsen-Anhalt messen sie mit einer Multiparametersonde Temperatur, Sauerstoff, die Konzentrationen schwebender Algen oder die Trübung des Fließgewässers sowie chemische Parameter von Wasserproben wie partikuläre und gelöste Nährstoffe, Schwermetalle, seltene Erden und Mikroschadstoffe.

Siehe auch MOSES-Blog und UFZ-Pressemitteilung.

MOSES Testfahrt 2: Mit Forschungsschiffen und Online-Modellen zu Strömungssimulationen "Hydrologische Extreme" überprüfen.

Zwischen Überflutung und Dürre: Wetter-Extremereignisse gelten als Vorboten des Klimawandels. Heute treten diese Wetterextreme mit ihren schädigenden Auswirkungen für Mensch und Umwelt immer häufiger auf. Auch Deutschland und Europa werden verstärkt mit den Folgen des Klimawandels konfrontiert. Aktuelle internationale Prognosen rechnen mit einem Anstieg der Häufigkeit und Intensität von Sturmereignissen mit starken Regenfällen und Überschwemmungen um zehn bis 20 Prozent in Mittel- und Nordeuropa bis zum Ende des Jahrhunderts.

Nach einem ersten erfolgreichen Test neuer Sensorik im Rahmen der ersten MOSES-Testkampagne im April 2019 fahren die Forscher der vier Helmholtz Zentren Alfred-Wegener-Institut (AWI), (Helmholtz-Zentrum Geesthacht (HZG), Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR) und Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) erneut auf die Nordsee, um einen MOSES-Einsatz unter möglichst realen Bedingungen zu üben. Am 25. und 26. Juni 2016 wollen die Wissenschaftler mit zwei Forschungsschiffen von AWI und HZG einen zuvor bestimmten Wasserkörper in der südlichen Nordsee lokalisieren. Dieser wäre im Falle eines extremen Hochwassers aus der Elbe geflossen und hätte Schadstoffe und Klimagase in erhöhter Konzentration mitgeführt. Unterstützt werden die Forscher auf See von Kollegen der beteiligten Institute sowie durch das zentrale MOSES-Datenmanagement am Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches Geoforschungszentrum (GFZ). more

Das Forschungsschiff des HZG LUDWIG PRANDTL nimmt an der MOSES-Testfahrt teil.
Das Forschungsschiff des HZG LUDWIG PRANDTL nimmt an der MOSES-Testfahrt teil. [Foto: HZG/Christian Schmid]

Kurzfristiger Wechsel: MOSES-Testkampagne „Hitze & Dürre“ misst Extremniederschläge in Süddeutschland

Montagmorgen am 20. Mai startete die MOSES-Arbeitsgruppe „Hitzewellen/Dürren“ ihre Testkampagne im Untersuchungsgebiet nahe Fendt in Oberbayern – am Nachmittag stand sie im Zentrum von Tief "Axel". Bis Mittwoch fiel in der Region so viel Niederschlag wie sonst in einem Monat, die Ammer trat über die Ufer, Felder standen unter Wasser. Nach einer kurzen Pause geht seit Montag dem 27. Mai erneut Dauerregen in der Region nieder, damit steigt die Gefahr weiterer Überflutungen. 

Die Mess-Systeme, die eigentlich aufgebaut waren, um einen Einsatz bei Hitzewellen oder Trockenheit zu proben, erfassen stattdessen Extremniederschläge. Das Beobachtungskonzept wurde deshalb kurzfristig der neuen Situation angepasst: Im Fokus der Messkampagne stehen nun die Auswirkungen des Starkregens und die Prozesse, die vor, während und nach einem solchen Extremereignis ablaufen. Dank des flexiblen Sensor- und Einsatzkonzepts von MOSES sind solche kurzfristigen Änderungen auch vor Ort noch möglich. Gemeinsam mit der laufenden Testkampagne der Arbeitsgruppe „Hydrologische Extreme“ im Müglitztal (Erzgebirge, Sachsen) werden nun Extremniederschläge an zwei Standorten gleichzeitig erfasst. Im Müglitztal konzentrieren sich die Untersuchungen auf die Entstehung von Starkregen und Hochwasser, bei Fendt vorrangig auf die Folgeprozesse. more

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 Das Team um Andreas Wieser vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist im Rahmen der MOSES-Arbeitsgruppe „Hydrologische Extreme“ der Entstehung von Starkregen- und Hochwasserereignissen auf der Spur. An den Untersuchungen sind auch Wissenschafter*innen aus dem Forschungszentrum Jülich, dem Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung und dem Deutschen Geoforschungszentrum beteiligt.

Ausgesucht hat sich das Team dafür ein besonderes Messgebiet im Süden von Sachsen – das Müglitztal. Während der Flutkatastrophe 2002 wurde aus der ruhigen Müglitz ein reißender Fluss – bedingt durch die entsprechende Wetterlage und die Topographie des Tales.

Genau diese Randbedingungen sind die Einflussfaktoren, aus denen Hochwasserereignisse entstehen können. Seit Anfang Mai werden nun über den erzgebirgischen Höhen des Müglitztals und im Talgrund MOSES-Geräte installiert. more

KITcube im Müglitztal

Sturmereignisse mit starken Regenfällen und Überschwemmungen wird es laut globaler Prognosen bis zum Ende dieses Jahrhunderts 10 bis 20 Prozent häufiger geben als bisher. Diese verursachen, ebenso wie extreme Niedrigwasserphasen, erhebliche Schäden und haben somit sozioökonomische aber auch ökologische Auswirkungen. Um diese besser zu verstehen, unternehmen drei Forschungsschiffe des Helmholtz-Programms MOSES am 16. und 17. April 2019 eine gemeinsame Forschungsfahrt von der Elbemündung bis nach Helgoland. more

Sternfahrt MOSES
EGU Intro

MOSES will be presented on EGU 2019 in Vienna. In addition to the MOSES presentations many contributions from our cooperating projects ESM and Digital Earth might be interesting and recommended to include in your personal programme.

A list with related presentations can be downloaded here Contribution list (pdf) .

Ausgerechnet die Feuchtigkeit irdischer Böden stört Astrophysiker bei der Erforschung des Weltalls. Der Physiker Martin Schrön (UFZ) beschreibt, wie aus der Not eine Tugend wurde und wie Sternenexplosionen Bauern bei Trockenheit helfen können.

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Für die derzeit laufende Aufbauphase von MOSES wurde die Elbe als Untersuchungsgebiet für die Arbeitsgruppe der "Hydrologischen Extreme" ausgewählt. Erste Messkampagnen, bei denen das Zusammenspiel der Messgeräte sowie der schnelle Datenaustausch zwischen den Partnern im Vordergrund stehen, finden in den Jahren 2019 und 2020 jeweils von April bis Juli statt. Der KITcube wird dabei im Müglitztal im Osterzgebirge eingesetzt, einem Gebiet in dem es häufig zu extremen Niederschlagsereignissen und Überschwemmungen kommt.

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Katrin Kohnert ist Doktorandin in der GFZ-Sektion Fernerkundung. Sie forscht vor allem im Norden von Alaska und im kanadischen Flussdelta des Mackenzie zur Freisetzung von Treibhausgasen aus Permafrostböden unter dem Einfluss des Klimawandels. Vor wenigen Wochen kehrte sie von ihrer jüngsten Expedition aus dem Mackenzie-Delta zurück.

Das gesamte Interview mit Katrin Kohnert finden Sie hier.

UFZ untersucht Auswirkungen auf Wasserqualität und Ökologie im Rahmen des Sondermess-Programms Niedrigwasser der Flussgebietsgemeinschaft Elbe

Die derzeitige Hitze- und Dürreperiode hat auch gravierende Auswirkungen auf Bäche und Flüsse in Deutschland: Viele sind zu schmalen, langsam fließenden, stark erwärmten Rinnsalen geworden. In Magdeburg lag der Pegel der Elbe am 23. Juli nur noch sieben Zentimeter über dem historischen Tiefststand vom 22. Juli 1934 – man kann also bereits jetzt von einem extremen Niedrigwasser sprechen. Magdeburger Gewässerforscher des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) beteiligen sich am Sondermessprogramm Niedrigwasser der Flussgebietsgemeinschaft Elbe im Bereich der Mittelelbe. Mit Multiparameter-Messsonden, die Teil des Helmholtz-Beobachtungssystem MOSES sind, wollen sie die Auswirkungen auf die Wasserqualität, die Ökologie und viele damit zusammen hängende Nutzungen der Gewässer im Elbe-Einzugsgebiet erfassen.

Die vollständige Pressemitteilung finden Sie hier.

Jeder weiß: Das Sommerwetter mit zum Teil über 30 Grad Celsius hat nicht nur positive Seiten.

Wie sich Hitzewellen auf die Umwelt und das Klima auswirken, untersuchen derzeit Jülicher Klima- und Bodenforscher und ihre Kollegen aus Potsdam, Leipzig und Garmisch-Partenkirchen auf einem Versuchsfeld in der Nähe von Jülich. Bodenforscher Prof. Nicolas Brüggemann und Atmosphärenforscher Dr. Ralf Tillmann erklären im Interview, warum die Forschung so wichtig ist.

Die vollständige Pressemitteilung mit dem Interview, Bildmaterial und Zusatzinformationen finden Sie hier.

MOSES-Auftakt mit über 100 Vertreterinnen und Vertretern aus Forschung, Politik und Praxis

Das neue Beobachtungssystem MOSES wurde am 21. Juni in Berlin Vertretern aus Forschung, Politik und Praxis vorgestellt: Von 2017 bis 2021 entwickeln die Helmholtz-Zentren des Forschungsbereichs „Erde und Umwelt“ das mobil und flexibel einsatzfähige Mess-System, das darauf ausgerichtet ist, hochdynamische Ereignisse wie beispielsweise Starkregen und Hochwässer oder Hitzewellen und Dürren zu erfassen. Ab 2022 soll MOSES dann für den regulären Einsatz bereit stehen. In den Aufbau der Forschungsinfrastruktur investiert die Helmholtz-Gemeinschaft ca. 28 Millionen Euro.

Im Zentrum der Veranstaltung standen die Forschungsziele der Initiative sowie die technische Innovation und Einsatzmöglichkeiten des modular konzipierten Beobachtungssystems. Dabei ging es auch darum, bereits zu Beginn der 5-jährigen Entwicklungsphase Anknüpfungspunkte für Kooperationen mit Interessenten aus Forschung und Praxis vorzustellen und zu diskutieren.

programm

Die Präsentationen der Redner können über die folgenden Links abgerufen werden: 

Prof. Reinhard F. Hüttl (Forschungsbereichskoordinator und Vizepräsident der Helmholtz-Gemeinschaft, GFZ) stellt die Mission und Kennzahlen der laufenden Programmperiode sowie die strukturelle Weiterentwicklung des Forschungsbereichs „Erde und Umwelt“ vor: Die sieben beteiligten Zentren bündeln ihre Kompetenzen zukünftig in einem gemeinsamen Programm „The Changing Earth – Sustaining our Future“. Zur Präsentation (1.7 MB) (PDF)

Prof. Georg Teutsch (Wissenschaftlicher Geschäftsführer des UFZ, federführendes Zentrum für MOSES) zeigt neue Wege der Erdbeobachtung: Technischer Fortschritt in der Sensorentwicklung und die internationale Vernetzung von Observatorien erlauben zunehmend die Verwirklichung von systemorientierten Beobachtungskonzepten, mit zeit- wie raumübergreifenden Komponenten. Zur Präsentation (2.1 MB) (PDF)

Dr. Ute Weber (Projektleiterin von MOSES, UFZ) fasst die Ziele und das Einrichtungskonzept von MOSES zusammen: Beobachtungsdaten und Forschungsergebnisse zeigen, dass Ereignisse wie Hochwasser oder Hitzewellen das Potenzial haben, Erde und Umwelt langfristig zu verändern. Und es ist davon auszugehen, dass solche Wetterextreme in Zukunft häufiger auftreten. Mit dem neuen  Beobachtungssystem sollen die direkten Auswirkungen mit einem systemorientierten Ansatz erfasst und die langfristigen Folgen untersucht werden. Für den Erfolg von MOSES sind Kooperationen mit der Forschungsgemeinschaft und Praxis maßgeblich; Interessenten sind eingeladen, sich an der Planung und Durchführungen von Testkampagnen zu beteiligen. Zur Präsentation (1.6 MB) (PDF)

Prof. Hans Peter Schmid (Leiter des Instituts für Meteorologie und Klimaforschung - Atmosphärische Umweltforschung am KIT, Mitglied der MOSES-AG Hitzewellen) veranschaulicht am Beispiel der Hitzewelle 2003 in Europa die Forschungsthemen, die im Rahmen von MOSES-Kampagnen für Hitzewellen und Dürren untersucht werden: Einfluss auf die Leistungsfähigkeit aquatischer und terrestrischer Ökosysteme, Beeinträchtigung von Luft- und Wasserqualität, Verbesserung der Vorhersagbarkeit von Hitzewellen. Erste Testkampagnen werden im Sommer 2018 und von Frühjahr bis Sommer 2019 durchgeführt. Zur Präsentation (3.1 MB) (PDF)

PD Julia Boike (Leiterin der AG Energie- und Wasserbilanz Permafrostforschung am AWI, Koordinatorin der MOSES-AG Permafrost) führt aus, dass mit der Klimaerwärmung große Bereiche des arktischen Permafrosts auftauen. Dieses Auftauen verläuft aber nicht gleichförmig, sondern man beobachtet plötzliche und begrenzte „Hot Spots“, die einen bedeutenden Teil der prognostizierten arktischen Treibhausgas-Emission ausmachen können. Ab Sommer 2018 werden solche „Hot Spots“ mit MOSES-Testkampagnen erforscht. Zur Präsentation (2.6 MB) (PDF)

Prof. Dietrich Borchardt (Leiter des Themenbereichs Wasserressourcen und Umwelt am UFZ, Koordinator der MOSES-AG Hydrologische Extreme) zeigt anhand des unterschiedlichen Verlaufs von Hoch- und Niedrigwassersituationen an der Elbe die direkten Auswirkungen auf die Wasserqualität vom Oberlauf bis zur Küste. So wurden im Mai/Juni 2013 während des Elbehochwassers 5 – 50fach erhöhte Flussfrachten gemessen. Ein beträchtlicher Teil der Jahresfrachten an Düngern und Schadstoffen gelangte in die Elbe und das Mündungsgebiet. Als Folge entwickelte sich Sommer 2013 eine Algenblüte an der Nordseeküste. Im Rahmen von MOSES-Testkampagnen werden ab Frühjahr 2019 die Entstehung von Hydrologischen Extremen (Starkregen und Hochwasser, Niedrigwasser) sowie deren Auswirkungen untersucht. Zur Präsentation (1.9 MB) (PDF)

Prof. Burkard Baschek (Leiter am Institut für Küstenforschung des HZG – Bereich Operationelle Systeme, Koordinator der MOSES-AG Ozeanwirbel) stellt aktuelle Forschungsergebnisse zur Bedeutung von Ozeanwirbeln für den Energie- und Nährstoffkreislaufs der Weltmeere vor: Während die großen Wirbel mit über 100 km Durchmesser an der Meeresoberfläche gut beobachtet werden können, ist über kleinere Wirbel bislang wenig bekannt. Es gibt aber zunehmend Hinweise, dass sie den marinen Nähstofftransport und damit die Primärproduktion, die Entwicklung von Nahrungsnetzen und so auch die Kohlendioxid-Aufnahme der Meere maßgeblich steuern. Ab Herbst 2019 sollen diese kleinen, hochdynamischen Wirbel mit MOSES-Testkampagnen erforscht werden. Zur Präsentation (2.2 MB) (PDF)

 

Ute Weber, 5. Juli 2018