Exkursion - Ergebnisse

Fahrtberichte 'Ludwig Prandtl'

Tagebuch

Das Ziel des diesjährigen Seepraktikums der Ozeanographen ist es, die Ausbreitung des Elbewassers in der Deutschen Bucht zu untersuchen. Vor diesem Hintergrund war eine Grundüberlegung, die womöglich vorhandene Schichtung darzustellen und etwaige Wirbel in der Region des Gradienten zwischen Elbwasser und Meerwasser zu vermessen. Über diese Messkonzepte erhoffen wir uns, die von uns in den vorherigen Praktikumsstunden entwickelten Vorstellungen der Verteilung und Ausbreitung der Süßwasserfahne nachzuweisen. Zudem gehen wir davon aus, dass wir während der gesamten Fahrten Oberflächenwerte zu mehreren Parametern sammeln werden, Oberflächenwerte mittels Pütz erheben und auch ein ADCP in Betrieb ist.

12. Mai 2014

Der erste Tag begann mit ruhiger Fahrt auf der Elbe. Die Oberflächenmessungen liefen ohne Probleme und erbrachten brauchbare Daten. Bei konstanter Fahrt erreichten wir schnell die Elbemündung, gerieten dort in starken Wind und es war zeitweise unklar, ob wir bis Helgoland kommen würden. Dort haben wir die erste CTD Station gemacht. Wegen des starken Seegangs haben wir dann erste ca. eine Stunde später eine weitere CTD gefahren und dann nochmals im selben Abstand. Insgesamt wurden also gerade mal drei CTD Stationen gemessen, dazu mehrere Pützmessungen und die kontinuierlichen Oberflächenmessungen.

13. Mai 2014

Ziel des heutigen Tages war es, die Süßwasserfront auf Wirbel zu untersuchen. Dafür sollte die Front ab einem Startpunkt ca. 10km westlich von St. Peter Ording im Zick-Zack-Kurs abgefahren werden. Wegen zu starkem Wind und Seegang musste dieser Plan verworfen werden. Stattdessen konnte nur an wenigen Stationen im Windschutz von Helgoland gemessen werden, weshalb wir uns entschlossen mittels CTD und ADCP die Schichtung zu untersuchen.

Mit dem Echolot haben wir zuerst die Wassertiefe abgeschätzt und dann zur ersten Erprobung an zwei Stationen eine CTD gefahren und eine Temperaturschichtung festgestellt. Daraufhin haben wir an einer dritten Station eine Messreihe mit 10 direkt aufeinander folgenden CTD-Messungen gefahren, um  eventuell auftretende interne Wellen an der Schichtgrenze zu erfassen. Mit dem ADCP wurde während der gesamten Fahrtzeit das Strömungsprofil gemessen, wobei es wegen des starken Rollens des Schiffes viele Ausfälle gab.

Sicherung der CTD	Protokollführung während der Messung

Zusätzlich haben wir an Station 2 und 3 gepützt. Dazu haben wir mit der Pütz Meerwasser von der Oberfläche an Bord geholt. Anschließend haben wir die Temperatur aus der Pütz und einer durch das Schiff gepumpte Meerwasserprobe gemessen. Diese haben wir notiert und verglichen, damit wir beurteilen können, wie weit die Werte von einander abweichen.

Mit einem Refraktometer haben wir den Salzgehalt der Wasserprobe aus der Pütz ermittelt. Zum Schluss haben wir eine Probe für das Salinometer abgefüllt.

Nach der dritten Station mussten wir leider das Messprogramm abbrechen, weil inzwischen der Wind aufgefrischt hatte und das Schiff zu stark rollte. Daher konnten keine weiteren Messungen mehr durchführen ohne uns und die Messinstrumente zu gefährden. Am Nachmittag schlossen wir uns der zweiten Gruppe im Labor an und begannen mit der Auswertung der Daten.

Mittwoch 14.05.14

 

Der ursprüngliche Plan sah für den heutigen Tag vor, die Deutsche Bucht auf seine, wenn vorhandene, Schichtung zu untersuchen. Dazu sollte sich das Schiff für eine längere Zeit (etwa 1 Stunde) an einem Ort befinden, um dort mehrere CTD-Messungen (Jojo-Fahrten) zu fahren. Auf diese Weise erhoffte man sich interne Wellen zu erfassen, um mögliche Kelvin-Helmholtz-Instabilitäten zu untersuchen. Wie schon am Dienstag konnte dieser Plan allerdings nicht durchgeführt werden, da Wind und Seegang seit gestern weiter zugenommen hatten.

Die Prandtl musste deshalb heute im Hafen bleiben, sodass sich alle PraktikantInnen ans Auswerten der Daten der letzten beiden Tage machten.

Dazu wurden mehrere Gruppen gebildet, die sich mit verschiedenen Datenquellen befassten.

1.)Ferrybox/Pu¨tz

2.)ADCP

3.)CTD

 

 

Die Auswertung der 3. CTD-Fahrt  vom 12.05.2014 lieferte fu¨r den Up-Cast folgendes Profil.

Up-Cast des 3. CTD-Profils  vom 12.05.2014

Die Auswertung der Ferrybox vom 12.05.2014 lieferte unter anderem eine Salzgehaltsverteilung von Hamburg nach Helgoland und ein Temperatur-Salzgehalt Diagramm, wie in folgenden Abbildungen zu sehen ist.

Salzgehaltsverteilung auf der Hinfahrt

Da heute keiner auf See war, wurde die Zeit außerdem genutzt, um ein Gruppenfoto zu schießen.

15.05.2014

Am Donnerstag war das Wetter wieder besser und wir haben versucht, entlang von drei langes Schnitten klein-skalige Strukturen zu finden.

Hier die ersten Ergebnisse der Auswertung von Ferrybox, Pütz, CTD und ADCP. Beim ADCP  traten einige Probleme auf.

In der folgenden Grafik ist die erste Hälfte unserer Fahrtroute vom 15.5 aufgezeichnet.

Track erste Hälfte 15.05.2014

Für diese erste Hälfte wurden im Folgenden die ADCP-Daten ausgewertet. Wir haben die Daten immer über  5 Minuten gemittelt,  deshalb ist die Zahl auf der x-Achse die Nummer der gemittelten Stationen.

Die Auswertung der ADCP-Daten vom 15.05.2014 stellte sich nun aus verschiedenen Gründen schwieriger heraus, als vorher erwartet:

 1.) Obwohl wir ungefähr 34 Datenfiles gespeichert hatten, enthielt bereits das erste Datenfile etwa die Hälfte der gesamten Daten. Die darauf folgenden Files zeigten zwar spätere Startzeit- punkte, aber dieselben Endzeitpunkte. Die erste Datei enthielt nur die Hälfte, da wir zu diesem Zeitpunkt  etwa angefangen haben schon an Bord die Daten  in ASCII Form zu formatieren, ansonsten hätte schon der erste File die gesamten Daten enthalten. Also waren alle danach auf- genommenen Files überflüssig.

2.) Anders als an den vorherigen Tagen zeichnete das ADCP plötzlich die Daten in Fuß/Sekunde anstatt in cm/s auf. Wir  hatten allerdings nichts an den Einstellungen geändert und uns ist nicht klar, woher diese Änderung gekommen ist.

3.) Nach Behebung der ersten beiden Probleme plotteten wir die aufgenommenen Daten:

Die Geschwindigkeit geht von etwa +60cm/s (rot)  bis -60 cm/s (blau). Es fällt auf, dass immer, wenn sich die Geschwindigkeit der u-Komponente verringert, die Geschwindigkeit der v- Komponente um etwa den selben Betrag vergrößert. Ab etwa Punkt 30 änderten wir den Kurs, sodass wir nun parallel zur Küste fuhren. Wenn man diese Plots mit den CTD-Stationen vergleicht, fällt auf, dass wir etwa bei den Punkten 10, 16 und 24 CTD-Stationen gefahren sind. Wir vermuten, dass sich das Schiff während dieser CTD-Stationen gedreht hat und das deshalb ein anderer Teil des ADCP die hohe Strömungsgeschwindigkeit aufnahm. Dies wirft  allerdings die Frage auf, warum diese Änderung der Schiffsausrichtung nicht wie geplant aus den Daten herausgerechnet wurde, sondern immer noch zu sehen ist. Dies würde dann auch die Änderung der Strömungsrichtung ab dem Punkt 30 erklären.

In der CTD-Gruppe wurde festgestellt,  dass die Pumpe eine gewisse Anlaufzeit brauchte, sodass in den Down-Profilen verfälschte Daten entstanden sind. Es werden daher in der Auswertung vor allem die Up-Profile genauer untersucht.

Es wurde folgende CTD-Stationen gefahren:

CTD-Stationen vom 15.05.2014

Die Auswertung der Ferrybox lieferte unter anderem folgenden Plot:

Salzgehaltsverteilung der Fahrt vom 15.05.2014

16.05.2014