Heft 43

16 E. FRANCKE
Von beiden Partnern werden fundierte Kenntnisse auf dem Gebiet der elektronischen
Datenverarbeitung gefordert.
Das Meßsystem BS/63 wurde am Institut für Meereskunde ab Herbst 1973 auf FS "Professor
Albrecht Penck" in den Routinebetrieb überführt. Der Einsatz erfolgte vorerst nur
mit einem Ausdruck der gewonnenen Frequenzen für die einzelnen Sensoren und mußte
für ausgewählte Tiefen per Hand umgerechnet werden. Trotz dieser Einschränkung wurde
die Anlage zum frühest möglichen Zeitpunkt voll eingesetzt und auf allen Ostsee-Expeditionen
genutzt. Mit der gleichen Arbeitsweise wurde das Meßsystem 1974 und 1976 auf FS
"A. v. Humboldt" während des GATE-Unternehmens und vor der westafrikanischen Küste
im Atlantik erfolgreich eingesetzt. Den entscheidenden Qualitätssprung stellte der 1976
eingeführte on line-Betrieb über einen Kleinsteuerrechner KSR 4100 dar, mit dem die zweite
Version des Systems, die ozeanologische Meßkette OM 75, ausgerüstet ist.
Erst dadurch wurde die vollkommene Bearbeitung umfangreicher Meßreihen ermöglicht
und der manuelle Bearbeitungsaufwand auf ein Mindestmaß reduziert.
Bevor auf die bisher genutzten Möglichkeiten der OM 75 eingegangen. wird, soll auf
einige Probleme bei ihrem Einsatz hingewiesen werden.
Die gegenwärtig zur Verfügung stehenden Sensoren aus eigener Entwicklung und aus
Importen genügen noch nicht in allen Fällen den Ansprüchen, die von seiten der Ozeanologen
an sie gestellt werden. Das betrifft sowohl ihre Langzeitkonstanz als auch in verschiedenen
Fällen die Eichgenauigkeit.
Besonders schwierig ist aber die Druckmessung zur späteren Tiefenbestimmung in einem
stark temperaturgeschichteten Meer, wie es die Ostsee darstellt. Infolge ~der Temperaturabhängigkeit
der zur Verfügung stehenden Drucksensoren verschiedener Produktion in
Verbindung mit den recht hohen Genauigkeitsanforderungen der Nutzer (Fehler nicht
größer als 1 0 100) konnten hier die Erwartungen noch nicht befriedigt werden. Insbesondere
in den Sommermonaten ist es deshalb notwendig, durch längere Exposition des Sensors
im Tiefenwasser für zufriedenstellende Ergebnisse über den größten Teil der Meßstrecke
zu sorgen.
Besondere Aufmerksamkeit erfordert auch die Gewinnung qualitätsgerechter Wasserproben.
Die Ringwasserschöpfer aus PTFE bieten die Gewähr, daß Proben geschöpft
werden können, die den hohen Reinheitsanforderungen der Chemie und der Biologie
genügen. Mangels eines geeigneten Gummis ist es allerdings erforderlich, für den Schließmechanismus
Edelstahlfedern zu verwenden, mit denen das geschöpfte Wasser längere Zeit
in Berührung kommt. Damit ergeben sich gewisse Einschränkungen bei der Untersuchung
von Spurenmetallen. Hinzu kommt, daß in den Metallspiralen Luftreste haften bleiben, die
besonders in dem sauerstoffarmen Tiefenwasser der Ostsee zu Meßwertverfälschungen
führen. Das ist ein Grund dafür, im Falle der Entnahme von Wasserproben nur während
des Hievens der Sonde zu messen. Damit werden brauchbare OrWerte gesichert, weil sich
in diesen Fällen die Luftreste unter dem hohen Druck des Tiefenwassers schnell auflösen.
Intensive Untersuchungen haben diese Annahme bestätigt. .
Für die routinemäßig durchgeführten Expeditionen zur Untersuchung großräumiger
ozeanologischer Veränderungen in der Ostsee mit sehr komplexen Meßprogrammen ergeben
sich im übrigen weitere Vorteile daraus, daß die Vertikal serien am Grtlnd zu beginnen sind.
Einmal können die Wasserschichten auch bei unreinem Grund bis dicht über den Boden
sorgfältig erfaßt werden, was gerade in der Ost see von großer Bedeutung für viele Forschungsaufgaben
ist. Zum anderen sind die Schöpfer über den Sensoren angebnicht;
dadurch werden weitgehend ungestörte Wasserproben für chemisch und biologische Labor-
Einsatzerfahrungen mit der Meßkette OM 75 17
untersuchungen gewonnen. Nicht zuletzt besteht aufgrund der elektronischen Lösung der
Sonde eine geringe Zeitverschiebung zwischen der Meßwertgewinnung durch die Sensoren
und dem Schließen des Schöpfers sowie der Speicherung dieser Daten an Bord. Diese
Verschiebung wird durch das Messen während des Hievens weitgehend aufgehoben.
Selbstverständlich wird die Arbeitsmethodik im Interesse spezieller Programme (z. B.
für Feinstrukturuntersuchungen von Parametern, die über elektronisch arbeitende Sensoren
gemessen werden) entsprechend abgeändert. In diesen Fällen wird während des Fierens die
ungestörte Struktur der Wasserrnassen durch die im unteren Teil angebrachten Meßfühler
erfaßt.
Die bisher mit der Meßkette OM 75 während einer größeren Anzahl von ozeanologischen
E~pedi~.io~en g~machten Erfahrungen sind insgesamt sehr gut. Die Anlage hat sich als wenig
storanfalhg erwiesen. Der Wartungs aufwand hält sich in Grenzen, wenn während der Hafenliegezeiten
eine sorgfältige Durchsicht der bekannten VerschleißsteIlen gesichert wird.
Relativ anfällig sind die Teile des Systems, an denen sich gehäuft mechanische Bauteile
befinden, das sind besonders der Schließmechanismus der Ringwasserschöpfer und die
Peripherie des Rechners (Stanzer, Leser).
Obwohl der bordgebundene Teil der Anlage einschließlich des Rechners auf FS
"Prof. Albrecht Penck" in einem relativ kleinen und nichtklimatisierten Labor untergebracht
ist, traten bisher keine größeren Störungen an dem Meßsystem auf. Nach Verbesserungen
der Auslegetechnik wurden die Decksarbeiten entscheidend verbessert und erleichtert.
Die Sonde wurde bei zumutbaren Arbeitsbedingungen noch bis Windstärke
6- 7 vom "Penck" aus eingesetzt, womit gleichzeitig die Grenze der Arbeitsmöglichkeit
auf dem Schiff überhaupt erreicht wurde.
Eine erhebliche Intensivierung wurde bei den Stationsarbeiten erreicht. Im Mittel werden
für eine 100 rn-Station nach der oben beschriebenen Arbeitsmethode 8 Minuten Arbeitszeit
benötigt. Im Arkonabecken bei 47 m Meßtiefe dauert eine Station noch 5- 6 Minuten
(einschließlich der Probengewinnung für die Biologie) gegenüber 40 Minuten mit konventionellen
Methoden. Hinzu kommen die genannten Vorteile der einheitlichen Probengewinnung
und der erheblichen Erleichterung des körperlichen Einsatzes. Dieser günstige Zeitfaktor
wirkt sich vor allem bei Forschungsreisen in Seegebieten mit dichten Stationsnetzen aus.
Wichtiger noch als die Fortschritte in bez~g auf die Forschungstechnologie erweist sich
der Einsatz der OM 75 für eine neue Qualität der Meßdaten.
Ozeanologische Untersuchungen mit Wasser schöpfern und Tiefseekippthermometern
erlaubten bekanntlich nur Messungen an diskreten Punkten über Zeiträume von ca. 10 min.
pro Meßwert. Sie stellten also quasi ein Mittel dar, bei dem der Zustand kurz Vor dem
Schließen bzw. Kippen stärker gewichtet wurde. Mit Meßsystemen, wie der OM 75 ist es
möglich, annähernd kontinuierliche Punktreihen auf Vertikal-, Horizontal- oder Zeitprofilen
zu gewinnen. . .
Die Datenerfassung erfolgt synchron im Abstand von 1,2 sec., wobei die Zeitkonstanten
der Sensoren in der Sekundengröße liegen. Die Tiefenzuordnung für die einzelnen Meßwerte
ist trotz der bekannten Mängel wesentlich sicherer geworden, und die bereits erwähnten
komplexen Meßmöglichkeiten führen zu einer besseren Vergleichbarkeit der Daten.
Einige Parameter (u. a. Temperatur, Salzgehalt) können jetzt mit höherer Genauigkeit vonetwa
einer Zehnerpotenz gemessen werden. Diese Eigenschaften des Meßsystems erlauben
eingehende Untersuchungen von Vorgängen in der Feinstruktur des Meeres. 4 Beispiele
sollen verschiedene bisher genutzte Anwendungsmöglichkeiten zeigen.
In Abb. I wird die Zeitreihe der Temperatur in 10 cm Tiefe im: Bornholmbecken während