Joanna J. Waniek - Projekte

NAPOLY

In diesem DFG Projekt werden wir drei Hypothesen untersuchen: H1) Regionale Unterschiede werden durch unterschiedliche vorherrschende Transportwege und Polymerzusammensetzungen innerhalb der Mikroplastikflüsse verursacht. H2) Es gibt einen Gradienten der Mikroplastikflüsse von Süden nach Norden, wobei die Mikroplastikflüsse in nördlicheren Gebieten aufgrund höherer biologischer Produktionsraten zunehmen, und schließlich H3) Die ähnlichen Transportmechanismen für POPs und Mikroplastik aus der Atmosphäre in die Tiefsee werden durch eine positive Korrelation von POPs und Mikroplastikhäufigkeiten in Sinkstofffallenproben belegt. Unser Ziel ist es, die Häufigkeit von Mikroplastik und seine Polymere-Zusammensetzung in Sedimentfallenproben im Hinblick auf saisonale, jährliche und regionale Muster zu untersuchen. Dazu verwenden wir Sinkstofffallenproben von verschiedenen Langzeitstationen L1 (Kiel276), L2, L3, BATS und NB. Dies wird saisonale und jährliche Muster aufzeigen und zusätzlich zur zeitlichen Auflösung die räumliche Verteilung von Mikroplastik innerhalb der 2000 m Tiefe des Nordatlantiks liefern. Anhand der zeitlich aufgelösten Mikroplastikhäufigkeiten in Verbindung mit den verfügbaren Daten über Strömungen und Partikel-, lithogene und biogene Flüsse werden die Transportwege und potenziellen Quellen von Mikroplastik bewertet. Darüber hinaus wird ein Vergleich der Mikroplastikhäufigkeit in Sinkstofffallenproben mit Umweltparametern und dem natürlichen Partikelfluss und seinen Komponenten durchgeführt. Da Mikroplastik im dringenden Verdacht steht, als Vektor für toxische Substanzen zu fungieren und hohe Konzentrationen von persistente organische Schadstoffe (POP) über die Ozeane zu transportieren, bietet die Auswertung der Mikroplastik- und POP-Flüsse in der Tiefe des Nordatlantiks eine wertvolle Gelegenheit, diese Eigenschaft zu klären. Aufgrund der großen Anzahl potenzieller POP-Substanzen, die in sinkendem Material nachweisbar sind, wurden Substanzen ausgewählt, die in Umweltproben noch vorhanden sind, wie polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK), chlorierte Diphenyle (PCB) und Dichlordiphenyltrichlorethan (DDT). DFG WA2157/12-1, Laufzeit 6/2024-5/2027.

E-POLIO

Das Projekt EPOLIO nutzt die Expedition SO305/2 entlang der Fahrtstrecke zwischen Singapur und Port Louis für Messungen von unterschiedlichen Schadstoffen in der Luft und im Oberflächenwasser, sowie der Wassersäule des Indischen Ozeans um den anthropogenen Stress auf das marine Ökosystem zu quantifizieren und erstmalig eine Risikoabschätzung in der Region zu ermöglichen. Außerdem sollen die Verteilungen der Wassermassen, ihre Quellen und Elementzyklen in dieser wenig untersuchten Meeresregion bestimmt werden. Das Untersuchungsgebiet stellt ein ideales Modellsystem dar, welches sich nahezu über den gesamten Indischen Ozean erstreckt, ausgehend von den stark bevölkerten Regionen Indonesiens, Malaysias und Singapur bis hin in den offenen Indischen Ozean. Die Expedition erlaubt den Einfluss der Megastädte auf die Wechselwirkung Land-Küste-Ozean in einem sehr sensiblen marinen Ökosystem besser zu verstehen. Unsere Ziele sind wir folgt: (1) die Konzentrationen von Schadstoffen (z. B. Östrogenen) und das Auftreten von Mikroplastik in Abhängigkeit von den hydrographischen Bedingungen in den Oberflächengewässern und vertikal in den Wassermassen an ausgewählten Stationen zu kartieren; (2) die Transportwege von anthropogenen Schadstoffen horizontal, vom Land in den offenen Ozean, und vertikal, von der Wasseroberfläche in tiefere Wasserschichten, sowie deren Quellen und mögliche Senken im Indischen Ozean zu identifizieren; (3) eine Bewertung und Quantifizierung der anthropogenen Verschmutzung durch neu auftretende Schadstoffe (Mikroplastik, Östrogene) mit Hilfe von Umweltdeskriptoren wie dem Risikoquotienten (RQ) oder der Östradiol-Äquivalentkonzentration (EEQ) zu erstellen und schließlich das Verständnis der Wassermassenverteilung und des Stickstoffkreislaufs im zentralen äquatorialen und südlichen Indischen Ozean, einem der weltweit am wenigsten untersuchten Meeresgebiete zu vertiefen. Unseres Projekt ist als eine Aktivität der Ozean Dekade anerkannt. Es ist ein BMBF Projekt (FKZ 03G0305TA) mit einer Laufzeit bis 07/2026.

SOCLIS

Das vom BMBF finanzierte Verbundprojekt Südchinesisches Meer-Natürliches Laboratorium unter klimatischen und anthropogenen Stress (SOCLIS) ist eine erweiternde Aktivität, die den bilateralen MEGAPOL Verbund, welcher am IOW koordiniert wird, bis in das Jahr 2021 verlängert. Die zentrale Aktivität in SOCLIS bildet die Expedition mit dem deutschen Forschungsschiff SONNE (SO269), die im August von Singapur in das Arbeitsgebietet am nördlichen Schelfrand des Südchinesischen Meeres vor dem Perlflussästuar starten wird. SOCLIS hat zum Ziel, die marinen Umweltveränderungen vom Schelf bis in die tieferen ozeanischen Regionen zu untersuchen, um die Auswirkungen von anthropogenen und natürlichen Veränderungen auf das marine Ökosystem zu studieren. Untersucht werden die Austauschprozesse Land-Ozean (Perlfluss), Veränderungen der physikalischen Antriebe (Monsun, Zirkulation), anthropogene Stoffflüsse (u.a. Kohlenstoff, Nährstoffe, organische Schadstoffe, Mikroplastik, Antibiotika) die infolge der Entwicklung einer Megastadt um das Perlflussästuar modifiziert durch klimatische Variabilität entstehen. Am Verbund mit einer 30 monatigen Laufzeit sind die Universität Hamburg mit dem Institut für Geologie, das Helmholtz-Zentrum Geesthacht, und die chinesischen Partner vertreten durch das Guangzhou Marine Geological Survey sowie die Jiao Tong Universität in Shanghai beteiligt (FKZ 03G0269).

TRAN

Im Rahmen von TRAN (Zeitliche Muster anthropogene und natürliche Partikel am Kontinentalhang des Südchinesischen Meeres) wird eine kontaminationsfreie Verankerung am nördlichen Kontinentalhang des Südchinesischen Meeres im Einflußbereich des Pearlflusses aufgebaut und eingesetzt werden, die eine zeitliche Auflösung der Sedimentationsmuster natürliche und anthropogene Partikel erlauben soll. Die Verankerung erweitet die Infrastruktur und die wissenschaftlichen Schwerpunkte des MEGAPOL Projektes. Dieses bilaterale Verbundvorhaben Megacity’s fingerprint in Chinese southern marginal seas: Investigation of pollutant fingerprints and dispersal im Perlfluss und Südchinesischem Meer hat zum Ziel, die Umweltveränderungen auf dem nördlichen Schelfgebiet des Südchinesischen Meeres bis in die tieferen ozeanischen Regionen interdisziplinär zu untersuchen, um die Auswirkungen anthropogener und natürlicher Veränderungen auf das marine Ökosystem zu verstehen. Laufzeit 1.10.2017-21.01.2018, FKZ 01DO17038.

MEGAPOL

Das bilaterale Verbundvorhaben Megacity’s fingerprint in Chinese marginal seas: Investigation of pollutant fingerprints and dispersal hat zwei regionale Schwerpunkte. Das IOW Projekt Megacity’s fingerprint in Chinese southern marginal seas: Investigation of pollutant fingerprints and dispersal im Perlfluss und Südchinesischem Meer hat zum Ziel, die Umweltveränderungen auf dem nördlichen Schelfgebiet des Südchinesischen Meeres bis in die tieferen ozeanischen Regionen interdisziplinär zu untersuchen, um die Auswirkungen anthropogener und natürlicher Veränderungen auf das marine Ökosystem zu verstehen. Das Untersuchungsgebiet stellt ein ideales Modellsystem dar, um Austauschprozesse Land-Ozean (Perlfluss), Veränderungen der physikalischen Antriebe (Monsun, Zirkulation), anthropogene Stoffflüsse (u.a. Mikroplastik, Schadstoffe), die Effekte eines Ballungszentrums (Guangzhou, Hongkong) auf die Wechselwirkung Land-Küste-Ozean sowie die Auswirkungen von klimatischen Änderungen in einem sehr sensiblen marinen Ökosystem besser zu verstehen. Die physikalischen, bio-geochemischen und Ökosystem Modellierungen werden Erkenntnisse zum Einfluss von wechselnden Umweltparametern auf die Veränderungen der marinen Stoffkreisläufe (N, P, C) liefern sowie Aussagen zu zeitlicher und räumlicher Variabilität der ozeanischen Prozesse ermöglichen. Zu diesem Verbund aus 4 deutschen und 5 chinesischen Partnern gehört auch das Zwillingsprojekt Megacity’s fingerprint in Chinese eastern marginal seas: Investigation of pollutant fingerprints and dispersal, mit dem regionalen Schwerpunkt auf der Bohai See und dem Gelben Meer. Das Verbundprojekt ist vom BMBf gefördert (03F0786A) mit einer Laufzeit vom 01.08.2017-31.07.2020.

MikrOMIK

Microplastic ist im letzten Jahundert zunehmend zu einer Belastung für das marine Ökosystem geworden und kann möglicherweise als (Über)Träger von Mikroorganismen im marinem Milieu dienen. Im Rahmen des Verbund PAKT-Projektes finanziert durch die Leibniz Gesselschaft wird Mikroplastik in der Ostsee untersucht. In unserem Teilprojekt werden insbesondere das physikaliches Verhalten, die Quellen und die möglichen Senken des Mikroplastiks als auch seine möglichen Auswirkungen auf die marine Umwelt untersucht.

SMIS

Ziel des Verbundprojektes Subsea Monitoring via Intelligent Swarms ist die Entwicklung eines integrierten Systems von Über- und Unterwasserfahrzeugen zum effizienten großflächigen Monitoring von Unterwassergebieten. Ein wichtiges Alleinstellungsmerkmal ist deren Einsetzbarkeit bis in 6000 m Wassertiefe. Die Erprobung und die ersten gezielten Einsätze der SMIS Flotte werden im Madeira Becken in der Nähe der Azoren Langzeitstation Kiel 276 (33°N, 22°W), die im östlichen Teil der „North Atlantic Subtropical Gyre Provinz“ liegt, stattfinden. Die Azoren Langzeitstation ist einerseits durch die zeitliche und vertikale Variabilität der Azoren Front und andererseits durch unregelmäßige Staubeinträge beeinflusst. Bis heute fehlen trotz intensiver Untersuchungen (1980-Gegenwart) in dieser Region detaillierte 3 dimensionale Aufnahmen der Azoren Front. Die im Projekt entwickelten Geräte werden diese Lücke schließen und zeitlich begrenzt den Einfluss der Azoren Front auf die Dynamik der Deckschicht in der Region abzuschätzen erlauben. Darüber hinaus erlauben die gewonnen Proben aus dieser Region (aus der Wassersäule und den Sinkstoffallen der Kiel276) das Vorkommen anthropogene Partikel in diesem Bereich des Nordostatlantiks zu untersuchen. Das Verbundvorhaben wird von BMWi vom 01.01.2013-30.06.2016 finanziert  (TP IOW 03SX348F).

Decade

Die Zeitreihen der Kiel276 auf (33^oN, 22^oW), die sich von 1980 bis in die Gegenwart erstrecken, stellen weltweit einen einzigartigen Datensatz dar. Dieser ermöglicht es im Rahmen des Projektes basierend auf in-situ Beobachtungen Analysen bezüglich der dekadischen und interdekadischen Variabilität von physikalischen und biogeochemischen Parametern durchzuführen und diese in Zusammenhang mit einer möglichen Klimavariabilität zu intepretieren. Das Projekt wird durch die DFG unter WA2175/5-1 finanziert (7/2011-6/2014).

Beibu

Das generelle Ziel des Projektes ist eine Bilanzierung von meso- bis langskaligen Energie- und Stoffflüssen des Beibu Golfs als Antwortfunktion auf natürliche und anthropogene Antriebe. Der Beibu Golf spielt eine wichtige Rolle für das Verständnis der Änderungen der Ablagerungsbedingungen subrezenter Sedimente und die Bilanz aus küstennahem Stoff-Eintrag, oberflächennahem Abbau von organischem Material, und dadurch induzierter Element-Flüsse. In seiner holozänen Sedimentationsgeschichte bildet er das Wechselspiel von Südlicher Oszillation, klimainduzierter ozeanographischer Dynamik, Sedimenteintrag sowie tektonischer Prozesse ab. Hinzu kommt eine anthropogene Komponente, die sich aus der Landnutzung in den fluviatilen Drainagebecken und der Küstenzonen ableitet. Im den IOW Teilprojekten wurden daher detaillierte Untersuchungen zur Hydrographie und Biogeochemie, Fernerkundung und Modellierung durchgeführt, mit dem übergeordneten Ziel, eine biogeochemische Charakterisierung der Region für den Zeitraum des SW Monsuns zu erstellen. Durch biogeochemische Untersuchungen in der Wassersäule und im Sediment sollen Beiträge zum Verständnis der Quellen, Senken und Transformationen von organischem Material, organischer Kontaminanten und ausgewählter metallischer Spurenstoffe erzielt werden. Die Einträge von gelösten und partikulären organischen Substanzen und Nährstoffen in der Guangxi-Provinz Küstenregion sowie die Funktion der Mangroven bei den Stoffumtransporten wurden vom Teilvorhaben ZMT studiert. Die praktischen Arbeiten wurden auf der Expedition mit dem chinesischen Forschungsschiff FENDOU-5 im September 2009 und der SONNE SO219 im Dezember 2011 durchgeführt. Die biogeochemischen, geologischen Analysen sowie die Spurenstoffmessungen sowie die Auswertungsarbeiten und Modellsimulationen finden in Zusammenarbeit aller Projektantragsteller in Deutschland (IOW, ZMT) und am GMGS sowie dem GMRC in China statt (BMBF 03F0607A, WTZ China, 07/2009-06/2012).

Madeira

Das Hauptuntersuchungsgebiet für dieses Projekt ist die s.g. Kiel276 Station (33^oN, 22^oW) im Madeira Becken im subtropischen Nordostatlantik. Die Bedeutung der Azoren Front für die Partikelbildung in der euphotischen Zone, die Modifikation und Transport der Partikel in der gesamten Wassersäule (5200 m) standen im Zentrum der Untersuchungen. Das Projekt wurde durch die DFG unter WA2175/1-1 finanziert.

Lithflux

Über die Atmosphäre werden feste Stoffe und Gase, insbesondere Staub aus der Sahara in den subtropischen Atlantik eingetragen, die durch chemiche und biologische Prozesse in verschiedene Formen umgewandelt und transportiert werden. Diese Einträge, Stofftransporte, Übergänge von Stoffen in verschiedene Formen und Sedimentation im Ozean unterliegen starken saisonalen und zwischenjährlichen Schwankungen und werden nach heutiger Kenntnis durch physikalische und biologische Prozessen modifiziert. In diesem Projekt, das sich regional ebenfalls auf die Kiel276 konzentrier werden u.a. die folgenden Apekte untersucht: 1) Welchen zeitlichen und regionalen Schwankungen unterliegen die aeolischen Einträge? 2) Welche zeitlichen Variationen treten im Bezug auf den Ursprungsort der lithogenen Partikel auf? 3) Welcher Bedeutung für die ozeanische Primärproduktion des subtropischen Atlantiks haben die lithogenen Flüsse und der daraus resultierende  Eisen-Eintrag? Das Projekt ist durch die DFG unter WA2175/2-1 finanziert.

 Asymmetrie

 Zwei ozeanische Langzeitstationen im subtropen Wirbel des Nordatlantiks wurden aufgrund ihrer hydrographischen und biologischen Besonderheiten, insbesondere der Ost-West Asymetrie in ihren Eigenschaften, als Untersuchungsgebiete für dieses Projekt ausgewählt. Die Arbeiten konzentrieren sich regional auf die Stationen Kiel276 im Madeira Becken im subtropischen Nordostatlantik und die Bermuda Atlantic Time-series Study (BATS) Station im westlichen subpropischen Nordatlantik konzentrieren.  Im Rahmen des Projektes soll untersucht werden: 1) Wie repräsentativ sind die Stationen BATS und Kiel276 für die ozeanischen Provinzen? Über welche hydrographische und biogeochemische Merkmale erstreckt sich die Ost-West Asymmetrie? Welche Prozesse sind für die Unterschiede zwischen beiden Provinzen (Kiel276 NAST-E & BATS NAST-W) verantwortlich? 2) Wie sind die Unterschiede im Partikelfluss (Jahresgang, Stärke der Sedimentationsereignisse, Zusammensetzung) zwischen beiden Stationen zu erklären? 3) Gibt es Unterschiede in der Zusammensetzung des Partikelflusses zwischen NAST-E (Kiel276) und NAST-W (BATS)? Welchen Urspung haben die Partikel der lithogenen Fraktion auf BATS? Das Projekt ist durch die DFG unter WA2175/3-1 finanziert.

BaTRE

Die Messung ozeanischer diapyknischer Vermischung und des lateralen Austausches im Inneren der Ozeane, den Randmeeren und in Bodengrenzschichten erfolgt oftmals mit Hilfe künstlich ausgebrachter langlebiger Spurenstoffe, den so genannten Tracern.  Im Rahmen von Baltic Tracer Release Experiment wurde erstmals im östlichen Gotland Becken im Sommer 2007 ein solcher Tracer eingesetzt und seine Ausbreitung über die folgenden 6-18 Monate verfolgt. Damit wurde zum erstem mal möglich den integralen Effekt der Vermischung in der Ostsee mit direkten Messungen der Turbulenz und Strömungen zu vergleichen. In dem chemischen Teilprojekt von BaTRE gehts es darum die Partikelaffinität des genutzten Tracers zu untersuchen.