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StartseiteForschung aktuellRoboterschwärme vermessen Wellen im Ozean25.01.2017

Meeresströmungen Roboterschwärme vermessen Wellen im Ozean

Unsichtbare Wellen treiben Fischlarven in den Meeren oft kilometerweit von der Küste weg. Forscher in den USA haben nun kleine Roboter entwickelt, um solche Strömungen und Wellen genauer zu erforschen.

Von Jochen Steiner

Die Inselgruppe Raja Ampat liegt westlich von Neuguinea. (imago / OceanPhoto )
Mit Robotern können Forscher die Geschwindigkeit, die Fließrichtung und die Länge von internen Wellen bestimmen. (imago / OceanPhoto )
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Wie schaffen es nur wenige Millimeter große Fischlarven von der Küste hinaus aufs Meer, oder von dort wieder an die Küste? Diese Frage treibt den Meeresforscher Jules Jaffe von der University of California, San Diego schon seit längerer Zeit um. 

"Und dann hatte ich eine Idee: Wir könnten doch kleine Roboter bauen, sie dort aussetzen, wo die Fischlarven sind und in 3D aufzeichnen, wie sie von den Strömungen hin und her getrieben werden."

Schon seit vielen Jahren messen Wissenschaftler die Meeresströmungen mit unterschiedlichen Methoden, auch deren Einfluss auf die Verteilung von Fischlarven oder Plankton. Doch ein Schwarm kleiner Roboter kam dabei bislang noch nicht zum Einsatz.

Positionen im Meer sind genau erfassbar

Es habe viel Zeit und Geld gekostet, die Roboter zu miniaturisieren, sagt Jules Jaffe.

"Wir haben schließlich diese runden Roboter entwickelt, die gerade einmal 1,5 Liter fassen. Sie können sich selbst im Wasser stabilisieren und an die Oberfläche kommen, wenn wir sie wieder einsammeln wollen. Wir haben viel getestet und daran gearbeitet, die Roboter verlässlich zu machen."

Von außen sehen die Geräte aus wie gelbe Plastikeimer, aus denen einige Röhrchen ragen. Eines davon ist das Hydrophon, das Geräusche aussenden und empfangen kann. Auch fünf verankerte Basisstationen sendeten Geräusche ins Wasser. Aufgrund der ausgesendeten und empfangenen akustischen Signale konnten die Roboter ihre Position auf ein bis zwei Meter genau aufzeichnen. 

"Bislang war es schwierig, Meeresströmungen in drei Dimensionen zu dokumentieren, vor allem über hunderte von Metern oder gar einigen Kilometern hinweg. Wir haben nun zum ersten Mal gezeigt, dass dies mit unserer Technik über lange Strecken möglich ist."

Jules Jaffe und sein Team setzten 16 ihrer kleinen Roboter von einem Boot aus in den Nordpazifik vor San Diego. Über fünf Stunden zeichnete der Roboter-Schwarm Ortsdaten und weitere Wasserparameter in der Küstenregion auf.

"Im Ozean gibt es die sogenannten internen Wellen. Das sind Schwerewellen, die von der Küste aus nicht zu sehen sind. Wir konnten viele dieser internen Wellen aufzeichnen, als sie sich durch den Roboter-Schwarm bewegten. Bei jeder Welle kamen die Roboter enger zusammen und trieben dann wieder auseinander." 

Weil sie wussten, wo sich die einzelnen Roboter im Laufe der Zeit im Ozean befanden, konnten Jules Jaffe und seine Kollegen die Geschwindigkeit, die Fließrichtung und die Länge von internen Wellen bestimmen. Diese Wellen sind es auch, die an der Ausbreitung von Fischlarven oder auch von Plankton mitwirken. Daran wollen die Wissenschaftler nun weiter arbeiten. 

Analyse von Geräuschen im Ozean

Es gibt außerdem erste Einsätze des Roboter-Schwarms, um Geräusche im Ozean genauer zu erforschen.

Jules Jaffe hat darüber hinaus noch ganz andere Ideen:

"In den USA hatten wir diese schlimme Ölpest nach der Explosion der Bohrinsel Deepwater Horizon. Die Frage war: Wo bleibt das ausgelaufene Öl? Ein Schwarm dieser kleinen Roboter hätte es aufspüren können."

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