Mittwoch, 06. Juli 2022

Farben der Ozeane
Was neue Analyse-Tools über die Meere verraten

Das Meer muss nicht blau sein. Immer dann, wenn die Ozeane eine andere Farbe annehmen – ob grün, gelb, weiß oder braun -, können Beobachtungssatelliten daraus auf Dinge schließen: auf den Transport von Abbaustoffen, auf Algenwachstum oder auf das Leben in dem entsprechenden Gewässer.

Von Guido Meyer | 25.05.2022

Luftaufnahme von zwei Fischerbooten auf türkisem Wasser in West-Australien
Die Farbtöne in den Ozeanen sagen einiges über den Gesundheitszustand einer Region aus (picture alliance / Photoshot)
„Ja, das weiß man wahrscheinlich selber, wenn man in die Nordsee guckt, dass die nicht so wunderbar blau ist, sondern eher manchmal braun oder auch grün. Und das kommt daher, dass wir auch Algen im Wasser haben. Die sind wie die Pflanzen an Land grün. Die absorbieren eben nicht das grüne Licht. Deswegen wird es reflektiert. Und wenn wir viele Algen haben, wird es immer grüner, das Wasser.“
Die Fernerkunderin Astrid Bracher arbeitet am Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung in Bremen. Außer blau und grün kann sie auf Satellitenbildern auch noch andere Farben in den Ozeanen dieser Welt sehen.
„Es gibt nämlich die sogenannten Gelbstoffe. Im Grunde sind das ganz, ganz mini-kleine Partikel, die letztendlich einfach abgebautes Pflanzenmaterial sind. Und die sind so klein und die Farbstoffe sind so reduziert, und dadurch streuen die anders das Licht zurück und die absorbieren ganz stark das Blaue. Und dann kommt nur noch Gelbes raus.“

Farben des Meeres verraten die Stoffe im Wasser

Und selbst die Kreidefelsen von Dover in Südengland verdanken ihre weiße Farbe dem Wasser, in diesem Fall: dem Ärmelkanal. Denn dort gibt es Algen, die kleine Kalkschalen produzieren. Und die haben sich einst auf den Klippen abgelagert. Noch heute lassen sie das Wasser vor der Küste weiß schimmern, wenn sie sich in ihrer Blüte befinden.
Blick auf die hell leuchtenden Kreidefelsen der Steilkueste bei Dover im Sueden Englands am Aermelkanal
Die Kreidefelsen von Dover in Südengland verdanken ihre weiße Farbe Algen aus dem Wasser (picture alliance / zb | Reinhard Kaufhold)
„Wenn wir Stoffe haben, die wie Kalk sind, ganz weiß, dann streut es ganz, ganz stark, und wir haben entweder Richtung weiß oder so türkise Farbe vom Ozean. Also, die Farben können schon stark variieren. Das ist, was wir machen. Wir gucken uns die Farbe an und wie die sich im Einzelnen verändert. Und daraus können wir ableiten, welche Stoffe im Wasser sind.

Solche Informationen verraten viel über die Wasserqualität in einer Meeresregion – und damit über den Zustand des gesamten Ökosystems. Dass sich solche Analysen inzwischen aus dem All machen lassen, mithilfe spezieller Kameras an Bord von Satelliten, ist eine relativ neue Entwicklung.

Analysen aus dem All

Seit fast fünf Jahren liefert der europäische Erdbeobachtungssatellit Sentinel-5P topografisch hochaufgelöste Daten aus der Umlaufbahn. Und in wenigen Wochen sollen farblich hochdifferenzierte Aufnahmen des deutschen Umweltbeobachtungssatelliten EnMAP hinzukommen, ergänzt Mariana Soppa, ebenfalls vom Alfred-Wegener-Institut in Bremen.

„Wir können dann besser forschen, wo diese Gelbstoffe herkommen. Wir können wirklich kleinstskalig gehen, nicht vier Kilometer, sondern wir können wirklich zehn Meter, 30 Meter sehen.“

Genauigkeiten von bis zu zehn Metern werden den Forschern exakt darüber Auskunft geben, welche Strömung diese Gelbstoffe, die Abbaustoffe von Meerespflanzen, von wo nach wo getrieben hat.

Und auch der Blick in die Tiefe sei mit den neuesten Satellitengenerationen möglich, betont Astrid Bracher. „Im offenen Ozean können wir bis 50 Meter tief gucken. Das Interessante an den Daten, die wir jetzt ausgewertet haben von dem Sentinel-5, ist, dass wir auch sehen können, wie tief das UV-Licht im Ozean eindringt. Das UV-Licht hat die Folge, dass viele Stoffe sich zersetzen. Und dadurch, dass wir jetzt wissen, wie unterschiedlich das wo eindringt, können wir auch sagen, woher kommen überhaupt Abbaustoffe? Sind die eher im Meer produziert oder kommen die von Land?“

Feine Unterschiede im Farbspektrum verraten Algenarten

Aber noch mehr wird künftig mit EnMAP möglich sein: Da er hyperspektral arbeitet, also viele Lichtfarben präzise erfasst, werden Wissenschaftler mit seiner Hilfe nicht nur bestimmen können, wo das Wasser grün ist, also wo verstärkt Algen vorkommen. Feine Unterschiede im Farbspektrum werden ihnen verraten, um welche Art von Algen es sich handelt.
„Algenwachstum ist sehr wichtig, weil das ist die Basis für die Nahrungskette im Meer. Wenn wir wissen, wo die Algen sind, wissen wir auch, wo vielleicht Fischreichtum ist. Aber wenn man z.B. wissen will, welche Gruppen von Algen oder ob da Seegras ist oder ob da Rotalgen sind, dann braucht man mehr Farben.“

Der Hyperspektralsatellit EnMAP, der Anfang April in den Orbit geschossen wurde, soll ab dem Spätsommer entsprechende Bilder liefern. Mit Hilfe dieser Daten aus dem All arbeiten die Erdbeobachter derzeit an der ersten globalen Karte der Ozeanfarben, die in wenigen Jahren komplett sein soll.