Benthic fauna at station FINO 1, 2005-2007

In der Nordsee wurden auf der Forschungsplattform FINO 1 Felduntersuchungen durchgeführt, um spezielle Fragen zu möglichen Auswirkungen von Offshore-Windenergieparks auf die marine Umwelt zu beantworten. Der Fokus war dabei auf die Konsequenzen für die Lebensgemeinschaft am Meeresboden gerichtet. Es wurden die benthosökologischen Prozesse im Nahbereich der Piles sowie die mittelfristige Entwicklung der Aufwuchsfauna auf der künstlichen Unterwasserstruktur dokumentiert. Die Ansammlung pelagischer Fischen um die Plattform und der Export organischen Materials von der Plattform wurden quantifiziert. Die räumliche Ausdehnung und die Erheblichkeit von Auswirkungen auf die Lebensgemeinschaften des Meeresbodens wurden anhand mathematischer Modellierung abgeschätzt. Zusätzlich wurde die Anwendbarkeit der elektrochemischen Akretionstechnologie zur Schaffung naturnaher Kalksubstrate in der Nordsee getestet und geeignete Parameter für eine erfolgreiche Umsetzung unter Nordseebedingungen ermittelt. Die auch 4,5 Jahre nach Errichtung der Plattform noch ansteigende Artenzahl der Aufwuchsfauna lässt darauf schließen, dass der Sukzessionsprozess noch nicht abgeschlossen ist. Die stark vertikal zonierte Aufwuchsfauna auf der Unterwasserkonstruktion erreicht eine Masse von ca. 5 Tonnen mit ausgeprägten saisonalen Schwankungen. Anhand von echoakustischen Untersuchungen wurden saisonal auftretende Ansammlungen pelagischer Fische um die Plattform dokumentiert. Der Nahbereich der Plattform unterschied sich durch eine Schillauflage und eine räumlich und zeitlich sehr variable Sediment- und Bodenfaunazusammensetzung deutlich von einem Referenzgebiet in 200-400 m Abstand von der Plattform. Eine konzentrische Zonierung mit unterschiedlich stark ausgeprägten Veränderungen der Bodenfauna lässt auf komplexe Veränderung des gesamten lokalen Nahrungsgefüges im Nahbereich der Plattform schließen. Anhand einer Modellierung konnte der Materialexport in die umgebenden Weichbodenbereiche für einzelne Piles und einen hypothetischen Windpark abgeschätzt werden. Die lokale Ausbildung einer hohen Biomasse auf der Unterwasserkonstruktion von WEA sowie der Export mit anschließender Sedimentation lassen zumindest lokal einen erheblichen Einfluss auf Stoff- und Energieflüsse erwarten.

Pollen analysis of surface sediments from the Gulf of Guinea and offshore NW-Africa

The areas of marine pollen deposition are related to the pollen source areas by aeolian and fluvial transport regimes, whereas wind transport is much more important than river transport. Pollen distribution patterns of Pinus, Artemisia, Chenopodiaceae-Amaranthaceae, and Asteraceae Tubuliflorae trace atmospheric transport by the northeast trades. Pollen transport by the African Easterly Jet is reflected in the pollen distribution patterns of Chenopodiaceae-Amaranthaceae, Asteraceae Tubuliflorae, and Mitracarpus. Grass pollen distribution registers the latitudinal extension of Sahel, savannas and dry open forests. Marine pollen distribution patterns of Combretaceae-Melastomataceae, Alchornea, and Elaeis reflect the extension of wooded grasslands and transitional forests. Pollen from the Guinean-Congolian/Zambezian forest and from the Sudanian/Guinean vegetation zones mark the northernmost extension of the tropical rain forest. Rhizophora pollen in marine sediments traces the distribution of mangrove swamps. Only near the continent, pollen of Rhizophora, Mitracarpus, Chenopodiaceae-Amaranthaceae, and pollen from the Sudanian and Guinean vegetation zones are transported by the Upwelling Under Current and the Equatorial Under Current, where those currents act as bottom currents. The distribution of pollen in marine sediments, reflecting the position of major climatic zones (desert, dry tropics, humid tropics), can be used in tracing climatic changes in the past.

(Table 1) Crystal sizes of measured samples from the Bush Hill region in the Gulf of Mexico and from ODP Leg 204 at the Hydrate Ridge offshore Oregon

The grain sizes of gas hydrate crystallites are largely unknown in natural samples. Single grains are hardly detectable with electron or optical microscopy. For the first time, we have used high-energy synchrotron diffraction to determine grain sizes of six natural gas hydrates retrieved from the Bush Hill region in the Gulf of Mexico and from ODP Leg 204 at the Hydrate Ridge offshore Oregon from varying depth between 1 and 101 metres below seafloor. High-energy synchrotron radiation provides high photon fluxes as well as high penetration depth and thus allows for investigation of bulk sediment samples. Gas hydrate grain sizes were measured at the Beam Line BW 5 at the HASYLAB/Hamburg. A 'moving area detector method', originally developed for material science applications, was used to obtain both spatial and orientation information about gas hydrate grains within the sample. The gas hydrate crystal sizes appeared to be (log-)normally distributed in the natural samples. All mean grain sizes lay in the range from 300 to 600 µm with a tendency for bigger grains to occur in greater depth. Laboratory-produced methane hydrate, aged for 3 weeks, showed half a log-normal curve with a mean grain size value of c. 40 µm. The grains appeared to be globular shaped.

Directional wave measurements using the Offshore Sensing Sailbuoy, link to MATLAB file

An autonomous vessel, the Offshore Sensing Sailbuoy, was used for wave measurements near the Ekofisk oil platform complex in the North Sea (56.5 N, 3.2 E, operated by ConocoPhilllips) from 6 to 20 November 2015. Being 100% wind propelled, the Sailbuoy has two-way communication via the Iridium network and has the capability for missions of six months or more. It has previously been deployed in the Arctic, Norwegian Sea and the Gulf of Mexico, but this was the first real test for wave measurements. During the campaign it held position about 20km northeast of Ekofisk (on the lee side) during rough conditions. Mean wind speed measured at Ekofisk during the campaign was near 9.8m/s, with a maximum of 20.4m/s, with wind mostly from south and south west. A Datawell MOSE G1000 GPS based 2Hz wave sensor was mounted on the Sailbuoy. Mean significant wave height (Hs 1hr) measured was 3m, whereas maximum Hs was 6m. Mean wave period was 7.7s, while maximum wave height, Hmax, was 12.6m. These measurements have been compared with non-directional Waverider observations at the Ekofisk complex. Mean Hs at Ekofisk was 3.1m, while maximum Hs was 6.5m. Nevertheless, the correlation between the two measurements was high (97%). Spectra comparison was also good, except for low Hs (~1m), where the motion of the vessel seemed to influence the measurements. Nevertheless, the Sailbuoy performed well during this campaign, and results suggests that it is a suitable platform for wave measurements in rather rough sea conditions.