Kontinuierliche Messungen von Spuren- und Treibhausgasen auf der Fähre Finnmaid

Bereits seit 2003 betreibt das Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde (IOW) eine Anlage zur Messung von Spurengasen auf der Fähre Finnmaid. Das finnische Schiff der Rederei Finnlines durchquert entlang der Route Travemünde – Helsinki etwa alle 2 Tage die zentrale Ostsee. Der Ausbau der Linie durch das IOW zur kontinuierlichen Messung des Kohlenstoffdioxid Partialdrucks (pCO₂) im Oberflächenwasser der Ostsee begann als Erweiterung des ALG@LINE Projektes (SYKE, Helsinki). Seitdem wurde die vollständig automatisierte Equilibrationsanlage im Laufe der Jahre schrittweise um weiter Parameter und Messmethoden erweitert. 2005 wurde ein Modul zur Bestimmung des Sauerstoff Partialdruckes (pO₂) eingesetzt. 2009 wurde erstmals Methan (CH₄) im Oberflächenwasser mit Hilfe neuer spektroskopischer Methoden (off axis integrated cavity output spectroscopy, oa-ICOS) im Rahmen des BONUS+ Projekts „Baltic Gas“ realisiert. Im Rahmen von ICOS-D (Integrated Carbon Observation System-Deutschland) wurde zuletzt die Messung von Lachgas (N₂O) und der stabilen Kohlenstoffisotopie des Kohlendioxids (δ¹³CCO₂) eingeführt.

Mit der kompletten Neuinstallation der Anlage im November 2019, sind zwei unabhängige Equilibrator/Hilfsequilibrator-Einheiten entstanden mit zwei unabhängigen Messkreisläufen von CH₄/CO₂ und CO/N₂O (Kreis 1) sowie d¹³C-CO₂ und CO₂ (Kreis 2). Die Einheit ermöglicht weiterhin eine O₂-Doppelbestimmung sowie die Erfassung von pH, Temperatur und Salinität.

Als einzige in einem Randmeer betriebene Beobachtungslinie in ICOS-D kommt der Linie eine außergewöhnliche Bedeutung für die Brücke zwischen Land- und Ozeanbeobachtungen zu. Aufgrund der starken und schon über mehrere Jahrzehnte erfassten Änderungen des Ökosystems Ostsee durch anthropogene Einflüsse (Eutrophierung, Erwärmung) ist sie besonders geeignet, Auswirkungen geänderter Nutzung oder beschlossener Umweltstrategien auf die Spurengasflüsse zu untersuchen.

Die gewonnenen Daten werden mittels automatisierter Datenverarbeitung in verschiedenen Datenbanken (zB. SOCAT, PANGEA,ICOS Carbon Portal) zur Verfügung gestellt und liefern Erkenntnisse über:

• Verständnis über Mechanismen von Produktion und Mineralisation im Ökosystem Ostsee
• Quantifizierung der Netto-Biomasseproduktion insbesondere während der hochsommerlichen Stickstofffixierungsphase
• Charakterisierung der regionalen und zwischenjährlichen Variabilität sowie Langzeit Trends
• Bilanzierung des Gasflusses an der Wasser- sowie Sedimentoberfläche
• Veränderungen des Gasaustauschs durch Upwelling Ereignisse
• Auswirkungen von Klimaveränderungen auf den Gasaustausch wie z.B. Eutrophierung, Versauerung und Sauerstoffknappheit im Tiefenwasser
• Ermittlung von Treibhausgasflüssen als Indikator für Ökosystemgesundheit
• Ostsee als Quelle und Senke für atmosphärisches CO₂ durch Bilanzierung des CO₂-Gasaustauschs
• Beitrag zur Berechnung des jährlichen Global Carbon Budget und des IPCC-Berichts
• und vieles mehr…