Zweijahresbericht 2006/2007 Report 2006/2007

Report 2006/2007

Zweijahresbericht 2006/2007 Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in der Helmholtz-Gemeinschaft Inhalt Content

11 1. Vorwort | Introduction

17 2. Ausgewählte Forschungsthemen | Selected research topics

Rinnen im Meereis: Heizung für 18 Leads in Sea Ice: Heating the Atmosphere? Leben auf dem Mars? Methan-bildende 38 Life on Mars? Methane-forming micro- die Atmosphäre? Mikroorganismen aus sibirischen Permafrost- organisms from Siberian permafrost soils Christof Lüpkes, Vladimir Gryanik, Anna Barbara Herold, Gerit Birnbaum, böden als Studienobjekte as study objects Ulrike Wacker, Jörg Hartmann Dirk Wagner und Daria Morozova

Die polaren Ozeane vor dem Hintergrund 22 The Polar Oceans in the context of Seeelefanten helfen Südozeanmodellierern 42 Elephant Seals help validate Finite Element der Klimaänderung – Ein Vergleich climate change – commons and contrasts Ice-Ocean Model Eberhard Fahrbach, Christian Haas und Ursula Schauer Ralph Timmermann

Wissenschaftliches Rechnen und Ozeano- 26 Scientific computing and oceanography for Neuigkeiten in der Krillforschung: Licht 46 News in Krill research: Light graphie für das Krisenmanagement: Der hazard management: The contribution of kontrolliert Lebensfunktionen des Krills controls life functions of krill Beitrag des Alfred-Wegener-Instituts zum the Alfred Wegener Institute to the German- Mathias Teschke, Bettina Meyer, Carsten Pape, Susanne Spahic Deutsch-Indonesischen Tsunami-Frühwarnsystem Indonesian Tsunami Early Warning System Jörn Behrens, Wolfgang Hiller, Jens Schröter Wie wird man 400 Jahre alt? Altersvorsorge 52 Living 400 years – what is the secret of the der Islandmuschel (Arctica islandica) ocean quahog (Arctica islandica)? Klimaarchiv Eis – Das European 30 Climate archive in ice - the European Doris Abele, Eva Philipp, Julia Strahl, Thomas Brey Project for Ice Coring in Antarctica (EPICA) Project for Ice Coring in Antarctica (EPICA) Hubertus Fischer, Frank Wilhelms, Sepp Kipfstuhl, Hans Oerter, Hanno Meyer, Langzeitforschung auf Helgoland und Sylt: 56 Long-Term Ecological Research at Helgoland Peter Köhler, Rainer Gersonde & Heinz Miller Ein Finger am Puls der Nordsee and Sylt: Keeping a Finger at the Pulse of the North Sea Schwarzschiefer vom Nordpol entschlüsseln 34 Black shales near the North Pole decipher Justus E.E. van Beusekom, Maarten Boersma, Karsten Reise and Karen H. Wiltshire Klimageschichte: Der Arktische Ozean war vor climate history: The Arctic Ocean at 45 Ma 45 Millionen Jahren so warm wie die Ostsee heute was as warm as the modern Baltic Sea Ruediger Stein, Petra Weller, Bettina Boucsein und Jens Matthiessen 61 3. Forschung | Research MARCOPOLI 64 3.1 MARINE 74 3.2 COAST 86 3.3 POLAR 110 3.4 Neue Themen | Additional funding

119 4. Helmholtz-Nachwuchsgruppen | Helmholtz Young Investigator Groups

122 5. Entwicklungen in den Fachbereichen | Progresses in the Scientific Divisions

143 6. Neue Technologien | New technologies Lilo Tadday

155 7. Logistik und Forschungsplattformen | Logistics and research platforms The pictures on the cover page were taken by photo- Lilo Tadday grapher Lilo Tadday in 2006 during the winter expe- 183 8. Nationale und internationale Zusammenarbeit | National and international cooperation dition into the Antarctic. She artistically captured Die Titelfotos stammen von der Fotografin Lilo Tadday. research work on board R/V ’Polarstern‘ in the cold 194 9. Mariner Umweltschutz | Marine environmental protection Ihre Bilder entstanden während der Winterexpedition and dark of the wintry Southern Ocean with a sub- 2006 in der Antarktis. Auf dem Forschungsschiff ‚Polar- jective view through the lens. 199 10. Wissenschaftliches Rechenzentrum | Scientific data processing centre stern’ wurden die Forschungsarbeiten in der Kälte und “I feel that my photographic works are like knots Dunkelheit des winterlichen Südpolarmeeres mit in a net whose threads – experiences, encounters, 214 11. Bibliothek | Library subjektivem Blick durchs Objektiv künstlerisch beglei- sentiments – encompass our planet from my gallery tet. in the harbour of Helgoland,“ is how the artist descri- 216 12. Technologietransfer | Technology transfer „Meine Fotoarbeiten, die auf Reisen in viele Länder bes her photographic self-conception. der Welt entstanden, empfinde ich wie Knoten in Lilo Tadday’s photographs of subpolar landscapes 221 13. Presse- und Öffentlichkeitsarbeit | Public relations department einem Netzwerk, dessen Fäden – Erlebnisse, Begeg- are shown in national and international exhibitions. In nungen, Stimmungen – von meiner Galerie im Helgolän- the fishing port of Helgoland, she runs Germany’s 228 14. Schulprojekt | School project der Hafen aus unseren Planeten umspannen“, umschreibt smallest photographic gallery on twelve square metres. die Künstlerin ihr fotografisches Selbstverständnis. 233 15. Personeller Aufbau und Haushaltsentwicklung | Personnel structure and budget trends Lilo Taddays Fotos zu südpolaren Landschaften finden sich in Ausstellungen national und international 239 16. Veröffentlichungen, Patente | Publications, patents wieder. Sie betreibt am Helgoländer Fischereihafen die auf zwölf Quadratmetern kleinste Fotogalerie Deutsch- 321 Anhang | Annex lands. 6 Organe der Stiftung Organisation of the Foundation 7 Organe der Stiftung Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung Organisation of the Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research

Kuratorium Wissenschaftlicher Beirat Mitglieder Prof. Dr. Ulrich Bathmann Der Präsident der MPG Beratende Teilnehmer Ministerialdirektorin (Vorsitzender des Wiss. Rates) Prof. Dr. Peter Gruss Die Vorsitzende des Kuratori- Bärbel Brumme-Bothe Dr. Heike Wolke Ständiger Vertreter ums des AWI: (Vorsitzende) (Verwaltungsdirektorin) Prof. Dr. Bo Barker Jørgensen Ministerialdirektorin Bärbel Staatsrat Carl Othmer Marika Sündermann Der Präsident der DFG Brumme-Bothe (Stellv. Vorsitzender) (Vorsitzende des Personalrats) Prof. Dr. Matthias Kleiner Vom Vorsitzenden ernannter Ministerialrätin Gäste Ständiger Vertreter NN. Vertreter: NN. Roswitha Friedrich Dr. Holger Bienhold Der Präsident der BGR Der Stellv. Vorsitzende des Ministerialrat Prof. Dr. (Leiter des Referates) Prof. Dr. Hans-Joachim Kümpel Kuratoriums des AWI: Diethard Mager Heinz Wübbenhorst Ständiger Vertreter Staatsrat Carl Othmer VLR1 1. Klasse Bernd R. Krause Dr. Hermann Rudolf Kudraß Vom Stellv. Vorsitzenden Verena Gräfin von Roedern Reinhold Ollig Der Leiter der BFA ernannter Vertreter: The Mission of the Helmholtz Staatsrat Dieter Mützelburg (Referatsleiter) Dir. & Prof. Dr. habil Dr. Holger Bienhold Association Ministerialdirigent Prof. Dr. Jürgen Mlynek Cornelius Hammer Die Direktorin des AWI: Dr. Josef Glombik (Präsident der HGF) Ständiger Vertreter NN. Prof. Karin Lochte We contribute to solving grand challenges which Ministerialrat Michael Wagner Prof. Dr. Georg Teutsch Der Rektor der Universität Die Verwaltungsdirektorin Die Mission der Helmholtz- face society, science and industry by performing top- Prof. Dr. Johannes Oerlemans ( Vertreter des Präsidenten Bremen des AWI: Gemeinschaft rate research in strategic programmes in the fields (Vorsitzender des Wissen- der Helmholtz-Gemeinschaft) Prof. Dr. Wilfried Müller Dr. Heike Wolke of Energy, Earth and Environment, Health, Key Tech- schaftlichen Beirates) Prof. Dr. Wolfgang Heyser Ständiger Vertreter Der Stellvertreter des Direk- nologies, Structure of Matter, Transport and Space. Sandra Ahrens (Vertreter des Rektors der Prof. Dr. Wolfgang Heyser tors für das AWI: Wir leisten Beiträge zu großen und drängenden Fra- We research systems of great complexity with Prof. Dr. Manfred Fuchs Universität Bremen) Vorsitzender Prof. Dr. Heinz Miller gen von Gesellschaft, Wissenschaft und Wirtschaft our large-scale facilities and scientific infrastruc- Prof. Dr. Angelika Brandt Prof. Dr. Johannes Oerlemans Die Stellvertreterin des durch strategisch-programmatisch ausgerichtete Spit- ture, cooperating closely with national and interna- Prof. Dr. Peter Herzig Stellv. Vorsitzender Direktors für die BAH: zenforschung in den Bereichen Energie, Erde und tional partners. Prof. Dr. Maria-Theresia Prof. Dr. Martin Heimann Prof. Dr. Karen Helen Umwelt, Gesundheit, Schlüsseltechnologien, Struk- We contribute to shaping our future by combining Schafmeister Prof. Peter Henry Burkill Wiltshire tur der Materie, Verkehr und Weltraum. research and technology development with innova- Beratende Gäste Prof. Dr. Olav Eldholm Der Vorsitzende des Wir erforschen Systeme hoher Komplexität unter tive applied and forward-planning perspectives. Prof. Dr. Wilfried Müller Prof. Dr. Karen J. Heywood Wissenschaftlichen Rates Einsatz von Großgeräten und wissenschaftlichen Prof. Dr. Karin Lochte Prof. Dr. Douglas William des AWI: Infrastrukturen gemeinsam mit nationalen und inter- (Direktorin) Roy Wallace Prof. Dr. Ulrich Bathmann- nationalen Partnern. Prof. Dr. Heinrich Miller Dr. Dominique Raynaud Stellvertreter: Wir tragen bei zur Gestaltung unserer Zukunft (Stellv. Direktor/AWI) Dr. Leif Gunnar Anderson Dr. Karsten Gohl durch Verbindung von Forschung und Technologie- Prof. Dr. Karen Wiltshire Prof. Dr. Eva Maria Pfeiffer entwicklung mit innovativen Anwendungs- und Vor- (Stellv. Direktorin BAH) sorgeperspektiven. 8 Organe der Stiftung Organisation of the Foundation 9

Direktorium Prof. Dr. Hans-Wolfgang Dr. Andreas Herber Prof. Dr. Karin Lochte Hubberten (Neue Technologien) (Direktorin) (Periglazialforschung) Dr. Michael Klages Dr. Heike Wolke Dr. Wilfried Jokat (Neue Technologien) (Verwaltungsdirektorin) (Wiss. Vertreter) Prof. Dr. Peter Lemke Prof. Dr. Heinrich Miller Dr. Rainer Knust (Fachbereichsleiter) (Stellv. Direktor/AWI) (Wiss. Vertreter) Prof.Dr. Karin Lochte Prof. Dr. Karen Helen Prof. Dr. Gerrit Lohmann (Direktorin) Wiltshire (Sektionsleiter) Margarete Pauls (Stellv. Direktorin/AWI) Prof. Dr. Heinrich Miller (Pressesprecherin) Dr. Manfred Reinke (Stellv. Direktor/ AWI) Dr. Manfred Reinke (Wissenschaftliches Referat) Dr. Roland Neuber (Wiss. Referent d. Direktorin) (Wiss. Vertreter) Prof. Dr. Karsten Reise Wissenschaftlicher Rat Prof. Dr. Hans-Otto Pörtner (Leiter Wattenmeerstation Sylt) Dr. Ragnhild Asmus (Sektionsleiter) Prof. Dr. Meinhard (Sektionsleiterin) Prof. Dr. Michael Schlüter Schulz-Baldes Prof. Dr. Ulrich Bathmann (Sektionsleiter) (WBGU) (Vorsitzender) Dr. Michael Schröder Marika Sündermann Dr. Thomas Brey (Wiss. Vertreter) (Personalrat) (Wiss. Vertreter) Dr. Jens Schröter Eva Viehoff Prof. Dr. Friedrich Buchholz (Sektionsleiter) (Frauenbeauftragte) (Sektionsleiter) Prof.Dr. Ralf Tiedemann Dr. Frank Wilhelms Prof. Dr. Alan Cembella (Sektionsleiter) (Neue Technologien) (Fachbereichsleiter) PD Dr. Ulrike Wacker Prof. Dr. Karen Wiltshire Prof. Dr. Klaus Dethloff (Sektionsleiterin) (Stellv. Direktorin/BAH) (Sektionsleiter) Prof. Dr. Christian Wiencke Dr. Heike Wolke Dr. Wolfgang Dierking (Sektionsleiter) (Verwaltungsdirektorin) (Wiss. Vertreter) Prof. Dr. Dieter Wolf-Gladrow Gäste Dr. Eberhard Fahrbach (Sektionsleiter) Smetacek, Prof. Dr. Victor (Sektionsleiter) Ständige Gäste Dr. Gunnar Gerdts Prof. Dr. Jelle Bijma (Wiss. Vertreter) (Wiss. Vertreter) Dr. Karsten Gohl Dr. Olaf Boebel (Stellv. Vorsitzender) (Neue Technologien) Dr. Christian Hass Prof. Dr. Franciscus Colijn (Wiss. Vertreter) (GKSS) Prof. Dr. Wolfgang Hiller Dr. Hartwig Gernandt (Rechenzentrum) (Logistik) (Stand 31.12. 2007) (Stand 31.12. 2007) 11

1. Vorwort Introduction 12 1. Vorwort Introduction 13

lents in the Arctic. The phase relations between The Alfred Wegener Institute for Polar climate changes in the northern and southern and Marine Research 2006 and 2007 hemispheres are a key to a better understanding of Die Jahre 2006 und 2007 lieferten weit beachtete the Earth’s climate dynamics. ACEX provided the 1. Die Stiftung Alfred-Wegener-Institut The Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Forschungsergebnisse, z.B. aus dem EPICA Projekt first cores from the Lomonosov Ridge that allow the für Polar- und Meeresforschung 2006 Research in the Helmholtz Association (AWI) con- (European Project for Ice Coring in Antarctica) oder reconstruction of preglacial environmental conditi- tributes significantly to climate research, focusing von den Kernen der Arctic Coring Expedition (ACEX). ons in the central Arctic Ocean. An analysis was und 2007 on the role of the polar regions in the global climate EPICA zeigte unter anderem, dass die Dansgaard- made based on 12 iron fertilisation experiments, system and the impact of global changes on the Oeschger Zyklen der Nordhalbkugel auch in der and the possible impact of iron-stimulated algal

Das Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeres- polar regions. The summer of 2007 saw the smallest Arktis eine Entsprechung finden. Die Phasenbezie- bloom on the amount of atmospheric CO2 was eva- forschung in der Helmholtz-Gemeinschaft (AWI) lie- expansion of Arctic sea ice which was and still far hungen zwischen den Klimaveränderungen in der luated. This will be the basis for another experiment fert einen wichtigen Beitrag zur Klimaforschung, below the model predictions. Such changes can be Nord- und Südhemisphäre sind ein Schlüssel, um die together with Indian colleagues in 2009. Many other wobei die Rolle der Polargebiete im globalen Klima- of a cyclical character, and the ice cover may extend Klimadynamik der Erde besser zu verstehen. ACEX interesting results can be found in the selected system und die Rückkopplung der globalen Änderun- again within the next few years. However, it might lieferte die ersten Bohrkerne vom Lomonosov Rük- research topics in Chapter 2. gen auf die Polargebiete im Zentrum der Forschung also be a self-reinforcing trend that signals massive ken, die die Rekonstruktion der präglazialen AWI scientists made significant contributions to stehen. Das Jahr 2007 sah die geringste Ausdehnung changes in the Arctic. The climate system as well as Umweltbedingungen im zentralen Arktischen Ozean the IPCC Report (Intergovernmental Panel on Cli- von Meereis im Sommer in der Arktis, die noch weit the oceanic currents are strongly determined by ermöglichen. Eine Bilanz aus 12 Eisendüngungsex- mate Change) of the UN Climate Council, espe- unterhalb der Prognosen aus Modellen lag. Solche these polar processes. Changes in the ecosystem perimenten wurde gezogen und die mögliche Ein- cially to the chapter on changes in ice, snow, and Veränderungen können zyklischer Natur sein und es have already been observed as well. If and how bio- wirkung der durch Eisen stimulierten Algenblüten permafrost. The Working Group on Glaciology at kann sich in den nächsten Jahren wieder eine neue diversity is modified by climate change and by auf den atmosphärischen Kohlendioxid-Haushalt the AWI communicated the results of their research Ausdehnung der Eisbedeckung einstellen. Jedoch direct human impact is another target of the research wurde evaluiert. Dies dient als Basis für ein weite- to the general public in such an excellent way that kann es auch ein sich selbst verstärkender Trend sein, at the AWI. Therefore, it is an important task for the res Experiment gemeinsam mit indischen Kollegen they were awarded the Communicator Award of the der massive Veränderungen in der Arktis ankündigen AWI to track these developments and to analyse im Jahr 2009. Viele weitere interessante Ergebnisse Donors’ Association 2007. Another highlight was the könnte. Sowohl das Klimasystem als auch die ozea- their impact, together with international partner finden sich unter den ausgewählten Forschungsthe- grant of the Excellence Cluster “The Ocean in the nischen Strömungen werden maßgeblich durch diese institutes, with the aid of exact observations, exami- men im Kapitel 2. Earth System“ to the MARUM Research Centre of the polaren Prozesse bestimmt. Auch Veränderungen im nations of the processes involved, and further deve- Wissenschaftler des AWI waren maßgeblich am University of Bremen, in which AWI is involved. Ökosystem werden schon jetzt beobachtet. Ob und lopment of climate and ecosystem models. This IPCC-Report (Intergovernmental Panel on Climate This emphasises new key aspects for research coope- wie sich die Biodiversität durch den Klimawandel holds true for the Arctic as well as for the Antarctic Change) des UN-Klimarates beteiligt, insbesondere am ration between the oceanographic institutions in the und durch direkten menschlichen Einfluss ändert, ist 2006 and 2007 provided widely noticed research Kapitel zu den Veränderungen in Eis, Schnee und Per- region. ein weiteres Ziel der Forschungen des AWI. Es ist results, e.g. from the EPICA project (European Pro- mafrost. Die gute Vermittlung von Forschungsergebnis- The first phase of the programme-oriented research daher eine große Aufgabe des AWI gemeinsam mit ject for Ice Coring in Antarctica) or from the cores sen an die Öffentlichkeit wurde mit dem Communica- of the Helmholtz Centres ends in 2008. Therefore, internationalen Partnerinstituten, diese Entwicklun- of the Arctic Coring Expedition (ACEX). EPICA sho- tor-Preis des Stifterverbandes 2007 an die Arbeitsgruppe 2007 was intensively used for developing the new gen durch genaue Beobachtungen, durch Untersu- wed, among other things, that the Dansgaard-Ösch- Glaziologie des AWI belohnt. Ein weiteres Highlight programme called “Polar Regions and Coasts in a chung der beteiligten Prozesse und durch Weiter- ger cycles in the northern hemisphere have equiva- war die Bewilligung des Exzellenzclusters „The Ocean Changing Earth System – PACES“. Like the first pro- entwicklung der Klima- und Ökosystem-Modelle zu in the Earth System“ an das Forschungszentrum gramme MARCOPOLI, it will be jointly supported verfolgen und ihre Auswirkungen zu analysieren. MARUM der Universität Bremen, an dem auch das by the AWI and by the GKSS. Dies gilt für die Arktis und die Antarktis gleichermaßen. AWI beteiligt ist. Dies setzt für die Forschungskoopera- tion zwischen den meereskundlich arbeitenden Insti- tutionen in der Region neue Schwerpunkte. 14 1. Vorwort Introduction 15

25 years ago the research icebreaker ‘Polarstern‘ To be able to master the growing challenges in future was launched and put into service by the former research, and especially in climate research, the Research Minister Riesenhuber on 9 December, education and promotion of young scientists is a 1982. The 25th “birthday“ of the research vessel was central concern. Presently, there are six young sci- Die erste Phase der programmorientierten Forschung celebrated at the Museum für Naturkunde in Berlin hat, wird dann abgebaut werden. Als neue Errungen- entist groups working at the AWI, enhancing the der Helmholtz-Zentren geht im Jahr 2008 zu Ende. on 28 November 2007. Chancellor Dr Angela Mer- schaft ist auch das Polarflugzeug ‚Polar 5‘ zu nen- institute’s range of topics with excellent, innovative Daher wurde das Jahr 2007 intensiv genutzt, um das kel participated in the festivities and made a direct nen, eine Basler BT-67 mit größerer Reichweite und research. Furthermore, there are several postgradu- neue Programm unter dem Namen „Polar Regions phone call to ‘Polarstern‘ . The vessel was just on its Ausstattung für Meteorologie, Glaziologie, Geophy- ate programmes operating in cooperation with the and Coasts in a Changing Earth System – PACES“ zu way to another Antarctic expedition under the lea- sik, Luftchemie und Küstenforschung. Durch dieses University of Bremen, Jacobs University, and the entwickeln. Es wird, wie das erste Programm MARCO- dership of Prof. Ulrich Bathmann. During 25 years neue Flugzeug, das vom BMBF als Ersatz für die Max Planck Institute for Marine Microbiology. This POLI, gemeinsam vom AWI und der GKSS getragen. of use the vessel has covered more than 1.25 mil- 2005 verunglückte ‚Polar 4‘ bewilligt wurde, können enables doctoral students of the AWI to take part in Vor 25 Jahren lief der Forschungseisbrecher ‚Polar- lion nautical miles, which corresponds to about 58 alle Punkte in der Arktis und Antarktis erreicht werden a wide range of technical courses and soft skill trai- stern‘ vom Stapel und wurde am 9. Dezember 1982 circumnavigations of the globe. The first expedition und es eröffnet neue Forschungsmöglichkeiten. ning programmes and to form a good basis for inter- vom damaligen Forschungsministers Prof. Heinz Rie- was into the Antarctic, because Germany is obliged Um die wachsenden Herausforderungen an die disciplinary research and their future career. The- senhuber in Dienst gestellt. Der 25. „Geburtstag“ des to carry out research in the Antarctic as a consulta- Forschung, und hier besonders an die Klimaforschung, reby, we want to offer the best chances for highly Forschungsschiffes wurde am 28. November 2007 tive state in the frame of the Antarctic Treaty on in Zukunft meistern zu können, ist die Ausbildung motivated and well-trained scientists to master mit einer feierlichen Veranstaltung im Museum für research in the Antarctic. In both polar regions, und Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses future research tasks. Naturkunde in Berlin begangen, an der Bundeskanz- ‘Polarstern‘ is not only in use for AWI members but ein zentrales Anliegen. Zurzeit forschen sechs Nach- lerin Dr. Angela Merkel teilnahm. Sie telefonierte also for many participants from other research insti- wuchsgruppen am AWI und bereichern die Themen- direkt mit der ‚Polarstern‘, die gerade unter der Lei- tutions, from German universities, and from other palette des Instituts durch hervorragende, innovative tung von Prof. Ulrich Bathmann zu einer neuen countries. Forschung. Für Doktoranden gibt es mehrere Pro- Expedition in die Antarktis aufbrach. In den 25 Jah- The construction of the station Neumayer III star- gramme zur Graduiertenförderung, die gemeinsam ren des Einsatzes hat das Schiff mehr als 1,25 Millio- ted with the shipping of its parts to the Antarctic in mit der Universität Bremen, der Jacobs Universität nen Seemeilen zurückgelegt, das entspricht etwa 58 autumn 2007. The construction will take 2 seasons, und dem Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiolo- Erdumrundungen. Die erste Expedition ging in die and it is planned to put the new station into service gie betrieben werden. Dies ermöglicht den Dokto- Antarktis, da sich Deutschland als Konsultativstaat in February/March 2009. The old station Neumayer randen des AWI, eine breite Palette von fachlichen im Rahmen des Antarktisvertrages zu Forschung in II, which has given excellent service as an Ant- Kursen und von „Soft Skill“ Trainingsprogrammen zu der Antarktis verpflichtet. ‚Polarstern‘ ist in beiden arctic research station for 17 years, will then be nutzen und dadurch eine gute Grundlage für inter- Polarregionen nicht nur für die Mitarbeiter des AWI disassembled. Another new acquisition is the polar disziplinäre Forschung und für ihre zukünftige Kar- im Einsatz, sondern für viele Teilnehmer aus anderen aircraft ‘Polar 5‘, a Basler BT-67 with a longer range riere zu erwerben. Wir möchten dadurch für hoch- Forschungseinrichtungen, aus den Universitäten in and better equipment for meteorology, glaciology, motivierte und gut ausgebildete Wissenschaftler die Deutschland und aus anderen Ländern. geophysics, air chemistry, and coastal research. This besten Chancen zur Bewältigung zukünftiger For- Der Aufbau der Neumayer-Station III wurde im new aircraft, approved by the BMBF as a replace- schungsaufgaben bieten. Herbst 2007 mit der Verschiffung der Bauteile in die ment for the ‘Polar 2‘, which crashed in 2005, can Antarktis begonnen. Der Bau wird sich über 2 Sai- reach all sites in the Arctic and in the Antarctic and sons erstrecken und es ist geplant, die neue Station opens new possibilities for research. im Februar/März 2009 in Betrieb zu nehmen. Die jetzige Neumayer-Station, die 17 Jahre lang als antarktische Forschungsstation hervorragend gedient 17

2. Ausgewählte Forschungsthemen Selected research topics 18 2. Ausgewählte Forschungsthemen Selected research topics 19 Leads in Sea Ice: Heating the Atmosphere? 300 -22.80 Christof Lüpkes, Vladimir Gryanik, Anna Barbara Herold, -22.80 -22.80 -22.80 Rinnen im Meereis: Heizung für Gerit Birnbaum, Ulrike Wacker, Jörg Hartmann 200 -22.88 die Atmosphäre? The sea ice coverage of the polar oceans is always

Christof Lüpkes, Vladimir Gryanik, Anna Barbara Herold, less than 100 percent, even during winter. Due to Höhe (m) 100 -22.84 Gerit Birnbaum, Ulrike Wacker, Jörg Hartmann irregular forcing of sea ice drift by ocean currents -22.84 and atmospheric flow, cracks and ice-free chan- -22.88

Das Polarmeer ist auch im Winter niemals vollstän- nels (leads) are often generated in the ice pack. -22.80 -22.84 -22.88 dig mit Packeis bedeckt, denn die durch ungleich- During winter open water areas or areas with very -5 -5 -6 -6 mäßige Meeres- und Luftströmungen angetriebene thin ice are estimated to cover only a few percent of -7 -7 -7 -8 -8 -8 Eisdrift reißt immer wieder Risse und Rinnen in die the surface of the central Arctic Ocean. At present, -6 -7 300 -5 -9 -5 -3 -4 -3 -6 Eisdecke. In der zentralen Arktis wird der Anteil des it is not possible to obtain more detailed values, 4 -2 - -3 -2 -1 -3 0 offenen oder nur mit sehr dünnem Eis bedeckten because leads are typically only a few meters to -1 10 Wassers im Winter jedoch nur auf wenige Prozent several kilometres wide and therefore too small for 200 -1 0 geschätzt. Genaue Angaben sind bisher nicht möglich, routine satellite observations. Recent investigations -1 3 weil die typischen Rinnen nur zwischen einigen by scientists from the Alfred Wegener Institute have -2 Höhe (m) Metern und einigen Kilometern breit sind und somit shown, however, that leads might have a strong 10 100 von den routinemäßig verwendeten Satellitensenso- impact on atmospheric temperatures in the Arctic. Abb. 1: Modellierte potentielle Temperatur in 50 10 -1 ren nicht erkannt werden. Aktuelle Untersuchungen Processes caused by leads should therefore be taken Grad Celsius (oben) und Wärmeflüsse in Watt pro 50 0 30 130 90 -2 haben jedoch gezeigt, dass diese Rinnen einen gro- into account by climate models in detail. Quadratmeter (unten) über einer Eisrinne, die von 30 -1 -3 -1 70 -2 0 250 10 -3 ßen Einfluss auf die Temperatur in der Arktis haben Strong convection develops over leads, especially links nach rechts quer vom Wind überströmt wird. 0 2 4 6 8 und somit bei Klimamodellen detailliert berücksich- during winter. This is due to the large temperature Die 1 Kilometer breite Rinne liegt am linken Rand Entfernung (km) tigt werden müssen. differences between the water surface and the air der Abbildung (0 bis 1 Kilometer Entfernung). Vor allem im Winter kann sich über den Rinnen advected across the leads. Air, heated over a lead, Fig. 1: Modelled potential temperature in infolge des großen Temperaturunterschiedes zwi- rises like a smoke plume and mixes with the sur- degrees Celsius (top) and heat fluxes in Watts schen Wasseroberfläche und darüber hinwegströ- rounding air. Turbulence measurements over several per square meter (bottom) over a lead. The lead mender Luft kräftige Konvektion entwickeln. Die leads carried out from a mast on the bow of the direction is orthogonal to the wind, which flows über einer Rinne erwärmte Luft steigt ähnlich wie research vessel ‘Polarstern’ confirm that this con- from left to right. The lead of 1 kilometre width eine Rauchfahne auf und vermischt sich mit der vection continues to develop over ice of up to 15 is at the left margin of the figure (0 to 1 kilome- umgebenden Luft. Messungen, die mit dem Turbu- centimetres thickness. Often, a relatively warm air tres distance). lenzmast an Bord von ‚Polarstern’ über verschiede- mass, which is present at 100 to 300 meter height nen Rinnen durchgeführt wurden, belegen, dass sich (inversion), prevents the air from rising further (Fig. 1). diese Konvektion auch noch entwickelt, wenn das Eis bis zu 15 Zentimeter dick ist. Meist behindert eine in 100 bis 300 Metern Höhe liegende relativ warme Luftmasse (Inversion) das weitere Aufsteigen. 20 2. Ausgewählte Forschungsthemen Selected research topics 21

Scientists at the Alfred Wegener Institute have studied, how a small change in the lead fraction in the central Arctic could affect the temperature of an air mass drifting over sea ice. For this purpose, a sim- Abbildung 1 zeigt Lufttemperaturen und Wärme- plified version of the atmospheric model METRAS, flüsse über einer einen Kilometer breiten Eisrinne, developed at the University of Hamburg, was cou- die von Wissenschaftlern des Alfred-Wegener-Insti- pled with a sea ice model. With this model, the tuts mit dem Hamburger Modell METRAS simuliert change in air temperature due to the transport of -20 wurden. heat emanating from leads into the atmosphere and Ferner wurde untersucht, wie sich eine nur kleine due to radiative cooling can be simulated as a func-

-25 Änderung des Rinnenanteils in der zentralen Arktis tion of the sea ice coverage. To estimate the maxi- auf die Temperatur einer über dem Meereis driften- mum possible impact of leads the model was initia- den Luftmasse auswirken könnte. Hierzu wurde lized with relatively high air temperatures, typical -30 METRAS gekoppelt mit einem Meereismodell betrie- of cloudy conditions. The situation after complete ben. Mit dem Modell lässt sich die Änderung der retreat of clouds was then simulated. In Figure 2, Lufttemperatur infolge des Eintrags von Wärme in near-surface air temperatures are shown as a func- -35 -1 die Atmosphäre durch Rinnen und infolge Abküh- tion of the sea ice fraction and forcing wind speed. |vg |=12ms lung durch Ausstrahlung in Abhängigkeit vom Eisbe- It is remarkable that with high sea ice coverage, a

10 m - Temperatur (°C) -1 |vg|=8ms deckungsgrad simulieren. change in the sea ice fraction by only one percent -40 -1 Um den maximal möglichen Einfluss von Rinnen can modify the air temperature by up to 4 K. Fur- |vg|=5ms zu berechnen, wurde das Modell mit für bewölkten thermore, it was shown that a fraction of the heat -1 -45 |vg|=2ms Himmel typischen, d.h. relativ hohen Lufttemperatu- emanated from leads also warms the sea ice. ren über dem Eis gestartet und dann die Situation Obviously, a precise knowledge of the lead frac- nach Auflösung der Wolkendecke simuliert. In Abbil- tion is important for climate simulations, either from 90 92 94 96 98 100 dung 2 sind die nach zwei Tagen erreichten Tempera- a reliable modelling of sea ice or - at least for past Meereisbedeckung (%) turen als Funktion der Eisbedeckung und der Wind- years and for the determination of the initial model geschwindigkeit dargestellt. Es ist bemerkenswert, stage - from satellite images, whose accuracy must Abb. 2: Modellierte Lufttemperatur in 10 dass eine Änderung des Rinnenanteils um nur ein be considerably improved. Metern Höhe als Funktion der vorgegebenen Prozent die oberflächennahe Lufttemperatur nach zwei Eisbedeckung und des Höhenwindes (Vg) nach Tagen um bis zu vier Grad ändern kann. Es zeigte sich 2 Tagen Simulationszeit. außerdem, dass ein Teil der aus den Rinnen emittierten Fig. 2: Modelled air temperature at 10 metres Wärme vom Eis aufgenommen wird. height as a function of the prescribed sea ice Offensichtlich ist es für Klimasimulationen wich- coverage and wind speed at high altitudes (Vg) tig, die Eisbedeckung präzise zu kennen, entweder after two days simulation time. mittels zuverlässiger Meereismodellierung oder - zumin- dest für zurückliegende Episoden und zur Bestim- mung des Anfangszustandes - durch Nutzung von Satellitenbildern, deren Genauigkeit aber erheblich verbessert werden muss. 22 2. Ausgewählte Forschungsthemen Selected research topics 23

The Polar Oceans in the context of climate change – commons and Die polaren Ozeane vor dem contrasts Hintergrund der Klimaänderung – Eberhard Fahrbach, Christian Haas und Ursula Schauer Ein Vergleich Due to their role as a significant component of the Eberhard Fahrbach, Christian Haas und Ursula Schauer global climate system, the Polar Oceans are increasingly in the focus of international research activi- Wegen ihrer Bedeutung für das globale Klimasystem ties. However, the Arctic and Antarctic are clearly stehen die polaren Ozeane verstärkt im Mittelpunkt distinct in their developments. The Arctic shows an internationaler Forschung. Dabei zeigen sich in Arktis increase of the atmospheric temperature, which is und Antarktis deutlich unterschiedliche Entwicklun- about twice as high as the global average. The sum- gen. So ist der atmosphärische Temperaturanstieg in mer sea ice cover decreased by 10 percent per der Arktis etwa doppelt so stark wie der Anstieg im decade during the past decades and reached an globalen Mittel. Mit mehr als zehn Prozent pro absolute minimum in 2007. Changes of sea ice Dekade hat zudem die Sommerausdehnung des thickness are less well known. Observations obtai- Meereises in den letzten Jahrzehnten dramatisch ned from ’Polarstern’ revealed a decrease of ice abgenommen und 2007 ein absolutes Minimum thickness in the Eurasian Basin of the Arctic Ocean erreicht. Über Veränderungen der Meereisdicke ist from 2.5 meters to less than 1.0 meters in the time zwar weniger bekannt, ‚Polarstern’-Expeditionen im period from 1991 to 2007. In contrast, in the Ant- Nordpolarmeer haben zwischen 1991 und 2007 arctic no clear trend can be seen. Whereas observa- jedoch eine Eisdickenabnahme von 2,5 Meter auf tions at the Antarctic Peninsula displayed the glo- unter 1,0 Meter gezeigt. In der Antarktis dagegen ist bally highest increase in temperature of 2.5 °C over keine einheitliche Tendenz zu erkennen. Während 50 years, the East Antarctic is still cooling. The sea an der Antarktischen Halbinsel mit 2,5 °C in 50 Jah- ice extent does not show any trend with the excep- ren der weltweit höchste Anstieg atmosphärischer tion of the Antarctic Peninsula and decadal fluctua- Temperatur gemessen wurde, kühlt die Ostantarktis tions dominate. weiter ab. Ausdehnung und Dicke des Meereises The differences in the changes are largely due to zeigen – mit Ausnahme der Antarktischen Halbinsel the different geographic settings, which affect the Abb. 3: Vorbereitung einer Strömungs- – ebenfalls keinen umfassenden Trend, sondern atmospheric and oceanic circulations. In the Arctic messerverankerung zur Auslegung in scheinen dekadischen Fluktuationen zu folgen. a Polar Ocean is surrounded by continents limiting der Framstraße an Bord der ,Polarstern’ Die unterschiedliche Entwicklung ist durch gegen- the exchanges with the global ocean. Including Fig. 3: Preparation of a current meter mooring sätzliche geographische Gegebenheiten bedingt, die Fram Strait as the only deep water connection the for deployment in Fram Strait on board of sowohl die atmosphärische als auch die ozeanische ’Polarstern’ (Photo: A. Beszczynska-Möller) Zirkulation beeinflussen. In der Arktis ist ein polarer Ozean von Kontinenten umgeben und vom Welt- meer weitgehend isoliert. Mit der Framstraße als 24 2. Ausgewählte Forschungsthemen Selected research topics 25

exchanges occur through a few relatively narrow openings. Measurements in Fram Strait from 1997 to 2006 (Fig. 3) evidence a clear increase, however with fluctuations superimposed, of the temperature 3,2 einziger Tiefwasserverbindung erfolgt der Austausch of the water masses of Atlantic origin (Fig. 4). The nur durch wenige, verhältnismäßig enge Verbindun- spreading of the warm water through the Arctic 3 gen. Von 1997 bis 2006 durchgeführte Messungen Ocean can be identified along different paths. A con- in der Framstraße (Abb. 3) belegen eine zwar durch centrated fresh water layer forms by significant 2,8 Schwankungen überlagerte, aber dennoch eindeutige amounts of river water from the surrounding conti- Temperaturzunahme der Wassermassen atlantischen nents. This insulates the cold surface waters from 2,6 Ursprungs (Abb. 4). Die Ausbreitung dieser Wärme the underlying warm water of Atlantic origin. Chan- im Arktischen Ozean lässt sich auf verschiedenen ges in the sea ice cover are thus dominated by 2,4 Zirkulationspfaden verfolgen. Eine konzentrierte Süß- atmospheric forcing.

2,2 wasserschicht, gebildet durch erhebliche Mengen an In the Antarctic, in contrast, a continent covered Flusswasser, das von den umliegenden Kontinenten by huge ice masses is surrounded by the circumpo-

2 in den Arktischen Ozean eingetragen wird, isoliert lar Southern Ocean, which is open to the global

Mittlere Temperatur des Einstroms (°C) die Oberfläche jedoch vom warmen Tiefenwasser ocean and subject to intense exchanges. By convec- 1,8 atlantischen Ursprungs. Veränderungen in der Meer- tion and mixing – enforced by upwelling in the Ant- eisbedeckung werden daher durch die Veränderung arctic Divergence - warm Circumpolar Deep Water 1,6 der atmosphärischen Verhältnisse dominiert. reaches near surface layers and has a strong influ- In der Antarktis dagegen wird ein mit einem mäch- ence on the sea ice formation. Observations in the 1,4 tigen Eisschild bedeckter Kontinent vom Südlichen Weddell Sea indicate that the temperature of the 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 Ozean umschlossen, der zum Weltmeer offen ist und Circumpolar Deep Water increased until the mid Jahre in intensivem Austausch steht. Durch Konvektion und nineties, but decreased since then. In between it Vermischung - verstärkt durch die Aufquellbewegung has reached temperatures, which have been obser- Abb. 4: Zeitreihe der Temperatur des Wassers, in der Antarktischen Divergenz - kann warmes, zir- ved in the mid eighties. Obviously decadal fluctua- das in der Framstraße in den Arktischen Ozean kumpolares Tiefenwasser oberflächennahe Schichten tions dominate. strömt. Seit dem Beginn der Messungen ist eine erreichen und die Meereisbildung beeinflussen. To diagnose the further development of climate deutliche Erwärmung zu beobachten. Messungen im Weddellmeer zeigten, dass sich das change in the Arctic and Antarctic in sufficient Fig. 4: Time series of the water of Atlantic zirkumpolare Tiefenwasser bis in die Mitte der neun- accuracy long term observations are needed as a origin, which flows through Fram Strait into the ziger Jahre erwärmte, sich seither aber abkühlt und polar component of the “Global Ocean Observation Arctic Ocean. A clear temperature increase nun wieder die Temperaturen von 1984 erreicht hat. System (GOOS)“. is observed since the start of the observations. Dies verdeutlicht für die Antarktis die bestimmende Rolle dekadischer Fluktuationen. Um die weitere Entwicklung des Klimawandels in Arktis und Antarktis adäquat verfolgen zu können, ist eine langfristige Überwachung durch polare Kompo- nenten des „Global Ocean Observation System (GOOS)“ notwendig. 26 2. Ausgewählte Forschungsthemen Selected research topics 27

Scientific computing and oceanography for hazard management: The

contribution of the Alfred Wegener 5.58 Wissenschaftliches Rechnen Institute to the German-Indonesian 5.56 und Ozeanographie für das Tsunami Early Warning System Krisenmanagement: Der Beitrag 5.54 Jörn Behrens, Wolfgang Hiller, Jens Schröter des Alfred-Wegener-Instituts 5.52

zum Deutsch-Indonesischen The mega tsunami on December 26, 2004 revealed 5.5 Tsunami-Frühwarnsystem the vulnerability of modern societies to natural hazards (Fig. 5). A large proportion of the world 5.48 Jörn Behrens, Wolfgang Hiller, Jens Schröter population lives close to the coasts, while population and settlement density increased dramatically. 5.46

Der Mega-Tsunami am 26. Dezember 2004 hat der Sea level elevation, extreme weather events and 95.2 95.22 95.24 95.26 95.28 95.3 95.32 Welt vor Augen geführt, wie verletzlich moderne Gesell- also tsunamis threaten these areas. schaften gegenüber Naturkatastrophen sind (Abb. 5). The federal government of Germany decided in 5 10 15 20 Ein Großteil der Weltbevölkerung lebt in küsten- 2005 to dedicate 45 Mio. Euros of the recreation nahen Gebieten. Die Besiedelungsdichte hat in den funds for a tsunami early warning system for the Abb. 5. Überflutungskarte für den „Weih- Fig. 5: Inundation map for the 2004 Boxing vergangenen Jahrzehnten erheblich zugenommen. Indian Ocean in Jakarta/Indonesia. Scientists from nachts-Tsunami“ 2004 in Banda Aceh. Die rote Day Tsunami in Banda Aceh. The red line Der Meeresspiegelanstieg, Starkwindereignisse und the Alfred Wegener Institute take responsibility for Linie markiert die Grenze des Überflutungs- indicates the boundary of the inundation area nicht zuletzt Tsunamis gefährden diese Gebiete. two work packages within this project: The develop- gebietes aus Satellitenmessungen. Die Sterne from satellite observations. Stars represent Als Teil der Wiederaufbauhilfe hat die Bundesregie- ment of highly efficient and cost-effective bottom entsprechen Feldmessungen, die vom Modell positions of field survey measurements, which rung 2005 beschlossen, etwa 45 Millionen Euro für pressure sensors for determining the sea level eleva- realitätsnah dargestellt werden. Das farbige can be reproduced by the model. The colored die Entwicklung und den Aufbau eines Tsunami-Früh- tion in deep ocean, and the development of a simu- Gebiet markiert die Überflutungstiefe aus dem area represents flow depth from the model warnsystems für den Indischen Ozean einzusetzen. lation system for rapid assessment of the hazard Modell TsunAWI. TsunAWI. Das Alfred-Wegener-Institut erfüllt zwei Arbeitspakete situation on the base of few available measure- in diesem Projekt: Die Entwicklung hoch effizienter ments. und kostengünstiger Bodendruck-Sensoren zur Erfas- The development of the simulation system repre- sung des Wasserstandes im tiefen Ozean sowie die sents an excellent example of interdisciplinary work Entwicklung eines Simulationssystems zur schnellen and performance within the modelling groups at the Erfassung der Gesamtsituation auf Grundlage weni- Alfred Wegener Institute. Within only 18 months ger verfügbarer Messwerte. from starting the tsunami modelling working group Die Entwicklung des Simulationssystems stellt ein an innovative simulation software has been developed: exzellentes Beispiel für die interdisziplinäre Zusam- menarbeit und die Leistungsfähigkeit der Modellie- rung am Alfred-Wegener-Institut dar. Innerhalb von nur 18 Monaten wurde eine neuartige Simulations- 28 2. Ausgewählte Forschungsthemen Selected research topics 29

the tsunami model TsunAWI builds on the long- term expertise in unstructured grid ocean modelling and will be capable to deliver precise simulation results in coastal areas. 24 next best fits Padang software erstellt. Das Tsunami-Modell TsunAWI baut Tsunami scenarios computed with TsunAWI, form auf langjährige Vorarbeiten mit Ozeanmodellen und the basis of a rapid situation assessment in early 4 unstrukturierten Gittern auf und kann im Küstenbe- warning. In case of emergency the high-availability reich hochgenaue Simulationsergebnisse liefern. real-time software services immediately select sce- 3 Tsunami-Szenarien, welche mit TsunAWI berech- narios matching incoming measurements (Fig. 6). net wurden, bilden die Grundlage für eine schnelle These services are developed in the interdiscipli-

2 Situationsanalyse. Im Ernstfall liefern echtzeitfähige nary working group composed of mathematicians, und hoch-verfügbare Software-Dienste sofort eine physicists, oceanographers and computer scientists.

1 Auswahl von Szenarien zu den gegebenen Messda- Analysis is performed in order to account for uncer-

ssh [m] ten (Abb. 6). Eine interdisziplinäre Arbeitsgruppe tainty in data and modelling for the decision process. aus Mathematikern, Physikern, Ozeanographen und The Alfred Wegener Institute develops a crucial 0 In formatikern erstellt diese Dienste. Begleitend wer- component of the world’s first tsunami early war- den Analysen durchgeführt, um die Unsicherheiten ning system that relies on simultaneous evaluation -1 in den Daten und in der Modellierung im Entschei- of multiple measurements. This allows for rapid and dungsprozess berücksichtigen zu können. reliable hazard assessment in near field tsunami -2 Am Alfred-Wegener-Institut entsteht damit eine warning. In future this technology may be utilized zentrale Komponente des weltweit ersten Frühwarn- in other geo-hazard situations. A similar monitoring 02040 60 80 100 120 140 160 180 systems speziell für küstennahe Tsunamis. Die simul- system could be employed for climate change time [Min] tane Auswertung verschiedenartiger Sensoren erlaubt impact assessment. eine zuverlässige Aussage über die Gefährdungslage Abb. 6: Pegelverlauf verschiedener Szenarien bei einem solchen Tsunami-Ereignis. Diese Metho- (blau), des als Lagebeschreibung ausgewählten dik kann künftig auch auf andere Gefährdungssitua- Szenarios (rot) und des „realen“ Tsunami-Ereig- tionen erweitert werden. So ist denkbar, ein ähnli- nisses (schwarz). Der erste (höchste) Wellenberg ches System für die Beobachtung und Bewertung wird sehr gut repräsentiert. von Klimaveränderungen und deren Folgen aufzu- Fig. 6: Tide gauge time series of several bauen. scenarios (blue), of the scenario selected as most probable hazard situation (red), and the „true“ tsunami event (black). The first (highest) wave is well represented. 30 2. Ausgewählte Forschungsthemen Selected research topics 31 Climate archive in ice - the European Project for Ice Coring in Antarctica EDML (EPICA) -46 ‰

Klimaarchiv Eis – das European Hubertus Fischer, Frank Wilhelms, [ EDC

AIM1 AIM12

Sepp Kipfstuhl, Hans Oerter, Hanno Meyer, corr O ]

Project for Ice Coring in Antarctica 18 Peter Köhler, Rainer Gersonde & Heinz Miller D AIM8 7 -49 4 10 (EPICA) 5 11 6 9 Hubertus Fischer, Frank Wilhelms, The EU research project EPICA (and its follow-up 4.1 3 EDML Sepp Kipfstuhl, Hans Oerter, Hanno Meyer, EPICA-MIS) is a joint effort of twelve institutions 2 -410 Peter Köhler, Rainer Gersonde & Heinz Miller from ten European nations that set out to obtain the ultimate ice core records in Antarctica integrating ‰ Das durch die EU geförderte Forschungsprojekt marine sediment records as well as climate and ice [

corr -430 D ]

EPICA (und das Folgeprojekt EPICA-MIS) ist eine sheet models. The extraordinary successs of this D Kooperation von zwölf Institutionen aus zehn euro- project is impressively illustrated by being awarded EDC -33 DO1 päischen Ländern mit dem Ziel, Klimazeitreihen aus the Descartes prize of the European Union for -450 DO12 NorthGRIP DO8 -37 Eiskernen der Antarktis zu gewinnen und diese mit Transnational Research. To achieve the EPICA goals 3 4 10 11 5 6 7 ‰

marinen Sedimenten und mit Klima- und Eisschild- two deep ice cores were drilled in East Antarctica. 2 9 [ O ]

modellen zu verknüpfen. Der herausragende Erfolg The first in the Indian Ocean sector at Dome C 18 4.1 -41 D dieses Projekts wird eindrücklich durch die Verlei- (EDC: 75°06‘S, 123°24‘E), the second one drilled by 800 hung des Descartes Prize for Transnational Research AWI in Dronning Maud Land (EDML: 75°00‘S, -45 der Europäischen Union illustriert. Im Rahmen von 0°04‘E) was completed in 2006 and represents the 650 Greenland CH b] 4 EPICA wurden zwei tiefe Eiskernbohrungen in der first high-resolution counterpart to the Greenland composite 4

Ostantarktis nieder gebracht. Die erste Bohrung NGRIP (North Greenland Ice Core Project) ice core, H[ppv

C 500 wurde im Indischen Ozean Sektor an Dome C (EDC: where AWI also contributed to the drilling and sci- 75°06‘S, 123°24‘O) durchgeführt. Die zweite Boh- entific investigations. EDML rung wurde 2006 vom Alfred-Wegener-Institut in Using high resolution CH4 records from the EDML 350 Dronning Maud Land (EDML: 75°00‘S, 0°04‘O) and NGRIP ice core, it was possible to put both ice erfolgreich zu Ende gebracht. Dieser Eiskern reprä- cores on a common time scale. The synchronised 10000 20000 30000 40000 50000 60000

sentiert das erste, hoch aufgelöste antarktische bipolar ice cores show for the first time that each NGRIP age[yr BP] Gegenstück zum grönländischen NorthGRIP (North Antarctic Isotope Maximum (AIM) in Figure 7 is Greenland Ice Core Project) Eiskern, der ebenfalls connected to a rapid glacial climate variation in Abb. 7: Zeitreihen der Isotopentemperatur Fig. 7: Isotope temperature (δ18O, δD) mit AWI Beteiligung untersucht wurde. Greenland, the so called Dansgaard/Oeschger (DO) (δ18O, δD) antarktischer (EDML, EDC) und records of Antarctic (EDML, EDC) and Green- Durch Messung hoch aufgelöster Methan-Zeitreihen events. In this bipolar seesaw pattern Antarctica is grönländischer (NGRIP) Eiskerne nach ihrer Syn- land (NGRIP) ice cores after synchronization of am EDML- und NGRIP-Eiskern war es möglich, die warming when Greenland is cold with longer cold chronisation mithilfe der Methankonzentrationen the EDML and Greenland methane records. beiden Eiskerne auf eine gemeinsame Zeitachse zu im EDML und grönländischen Eiskernen. Jedes Each Antarctic Isotope Maximum (AIM) is con- stellen. Die so synchronisierten bipolaren Eiskerne Antarktische Isotopen Maximum (AIM) ist mit nected to a Dansgaard-Oeschger (DO) event zeigten erstmals, dass jedes Antarktische Isotopenma- einem Dansgaard-Oeschger (DO) Ereignis in Greenland. ximum (AIM) mit einer schnellen Klimaschwankung in Grönland verbunden. 32 2. Ausgewählte Forschungsthemen Selected research topics 33

while the change in dust transport, hence wind speed, was rather limited. A completely new insight into the biogeochemical cycle of sea salt aerosol was gained by the recognition that sea ice forma- Die Mineralstaub- und Eisendeposition in den tion may act as an important sea salt aerosol source. EDML- und EDC-Eiskernen zeigen sowohl glazial/ Accordingly, the increase in sea ice can readily interglaziale als auch Veränderungen parallel zu den explain the increase in glacial sea salt deposition in AIM, mit um eine Größenordnung höheren Flüssen our ice cores with the largest sea ice coverage in in Kaltzeiten. Die extrem hohe zeitliche Kovarianz the Weddell Sea supported by the EDML ice core as der Staubdeposition in beiden Eiskernen zeigt, dass well as by marine sediment records. dies im wesentlichen Änderungen der patagonischen Within EPICA the EDC record of Antarctic tempe- Staubquelle widerspiegelt, während der Staubtrans- rature, greenhouse gases, atmospheric aerosol spe- port und somit die Windgeschwindigkeit sich nur cies and many other parameters has recently been wenig verändert hat. Die Identifikation von Meereis- extended to ~800,000 years of undisturbed climate bildung als wichtige Quelle für Meersalzaerosol history, i.e. about twice as much as any other ice erlaubte vollständig neue Einsichten in dessen bio- core record before. This showed that interglacials geochemischen Kreislauf. Die Zunahme von Meereis prior to 450,000 years before present were cooler

kann den Anstieg des Meersalzflusses im Glazial in and exhibited lower CO2 concentrations than unseren Eiskernen erklären, wobei der stärkste there after. Using our carbon cycle model BICYCLE Anstieg in der Weddellmeer im EDML-Kern und in we were able to identify the main processes being

periods in Greenland also connected to stronger marinen Sedimenten zu beobachten ist. responsible for the CO2 change. Accordingly, Southern warming in the South. This can be explained by par- Im Rahmen von EPICA wurden die EDC-Zeitreihen Ocean mixing, iron fertilization of its biogenic pro- allel changes in the strength of the Atlantic meridio- der antarktischen Temperatur, der Treibhausgase, ductivity by eolian dust as well as carbonate sedimen- nal overturning circulation varying the heat export atmosphärischer Aerosolkonzentrationen und vieler tation in the deep ocean represent the prime factors in Grönland, den so genannten Dansgaard/Oeschger from the Southern Ocean into the North Atlantic. anderer Parameter bis auf etwa 800.000 Jahre unge- for the global carbon budget. (DO) Ereignissen verknüpft ist (Abb. 7). In dieser Similar millennial climate variability is also obser- störter Klimageschichte erweitert. Das ist doppelt bipolaren Schaukel erwärmt sich die Antarktis immer ved in the EDC record for older glacials, showing soviel wie in jedem anderen Eiskern zuvor. Es zeigte dann, wenn es in Grönland kalt ist. Die Erwärmung that DO events and the bipolar seesaw are a typical sich, dass die Warmzeiten vor 450.000 Jahren kühler in der Antarktis fällt desto stärker aus, je länger die feature of glacial climate. waren und geringere Treibhausgaskonzentrationen Kälteperiode in Grönland anhält. Dies kann durch The mineral dust and iron deposition in the EDML aufwiesen als heute. Mithilfe unseres Kohlenstoffmo- Änderungen der Umwälzrate des Atlantischen Oze- and EDC ice cores revealed glacial/interglacial dels BICYCLE konnten die wichtigsten Prozesse, die

ans erklärt werden, die den Export warmen Wassers changes as well as in parallel to the AIM with one für die CO2-Änderungen verantwortlich sind, identi- aus dem Südozean in den Nordatlantik verändert. order of magnitude higher fluxes during cold peri- fiziert werden. Die Durchmischung des Südozeans Vergleichbare Klimavariabilität wird im EDC Eiskern ods. Using the extremely high covariance in dust und dessen Eisendüngung durch Staubeintrag, als auch in älteren Eiszeiten gefunden. DO-Ereignisse deposition between the two records, we could show auch Änderungen der Karbonatsedimentation im tie- und die bipolare Schaukel sind somit typische Cha- that those variations essentially reflect changes in fen Ozean stellen die wichtigsten Faktoren im globa-

rakteristika des eiszeitlichen Klimas. the strength of the glacial Patagonian dust source, len CO2-Haushalt dar. 34 2. Ausgewählte Forschungsthemen Selected research topics 35

Black shales near the North Pole dies on this unique core material were outstanding decipher climate history: and yielded new insights into the long-term climate Schwarzschiefer vom Nordpol history of the early Arctic Ocean and its correlation entschlüsseln Klimageschichte: The Arctic Ocean at 45 Ma* was as mentabfolgen („Schwarzschiefer“), die sich durch with the global climate evolution. warm as the Baltic Sea sehr hohe Gehalte an organischem Kohlenstoff aus- The lower half of the ACEX sequence (200-405 m Der Arktische Ozean war vor zeichnen. Die Zusammensetzung des organischen depth; 56-44.4 Ma) consists of very dark gray biosi- 45 Millionen Jahren so warm Ruediger Stein, Petra Weller, Bettina Boucsein, and Materials, die mit Hilfe von organisch-geochemi- liceous oozes and mudstones (“black shales“), which Jens Matthiessen schen („Biomarker-Analysen“) und mikroskopischen are distinctly enriched in organic carbon (Fig. 1). wie die Ostsee heute Untersuchungen detailliert bestimmt wurde, deutet The composition of the organic matter determined Ruediger Stein, Petra Weller, Bettina Boucsein und Although it is generally accepted that the Arctic auf extrem sauerstoffarme („anoxische“) Paläoum- by biomarker analysis and microscopy indicates Jens Matthiessen Ocean is a very sensitive and important region for weltbedingungen während dieser Zeit hin, die mit an oxygen-depleted, euxinic environment similar global climate change, this region is one of the few denen im heutigen Schwarzen Meer zu vergleichen to that of the modern Black Sea. Using specific Aufgrund der permanenten Meereisbedeckung ist der major physiographic provinces on Earth where the sind. Mit Hilfe bestimmter Biomarker, die von Kalk- bio markers synthesized by calcareous algae, sea- zentrale Arktische Ozean nur unter großen Schwierig- short- and long-term geological history is still poorly algen synthetisiert werden, war es weiterhin mög- surface temperatures (SSTs) could be estimeted for keiten von wenigen Forschungsschiffen wie beispiels- known. Our ignorance is due to the major tech- lich, die Oberflächenwassertemperaturen im zentra- the time interval between 50 and 44.4 Ma for the weise der ‚Polarstern’ zu erreichen. Informationen nological/logistical problems in operating within len Arktischen Ozean zwischen circa 50 und 44.4 first time. The calculated SSTs vary between 10 and über die Klimaentwicklung der Nordpolarregion sind the permanently ice-covered Arctic region. Prior to Ma erstmals zu bestimmen. Die Ergebnisse zeigen, 25 °C, reaching values, which are significantly hig- daher sehr lückenhaft und beschränken sich haupt- 2004, the geological sampling in the central Arctic dass der Arktische Ozean während dieser Zeit erheb- her than those estimated from climate models. Near sächlich auf den Zeitabschnitt der letzten etwa einer Ocean was restricted to obtaining near-surface sedi- lich wärmer war, als aufgrund von Klimamodellen 46.3 Ma and contemporaneously with the onset Million Jahre vor Heute (Ma). Mit der im Rahmen des ments, i.e., only the upper 15 m could be sampled angenommen wurde. Es wurden Temperaturen zwi- of sea ice, SSTs dropped down to values of <15 °C. internationalen Bohrprogramms IODP (Integrated by means of gravity and piston coring. Thus, most schen 10 und 25 °C erreicht. Erst vor etwa 46.3 Assuming that the calculated SSTs represent sum- Ocean Drilling Program) im Jahr 2004 durchgeführ- studies were mainly restricted to the Quaternary Ma und zeitgleich mit den ersten Hinweisen auf mer temperatures, this may suggest a situation simi- ten Bohrkampagne auf dem Lomonossow-Rücken time interval, that means the last about one million Meereis fielen die Temperaturen unter 15 °C. Unter lar to that observed in the modern Baltic Sea where (ACEX - Arctic Ocean Coring Expedition) ist es erst- years before present (Ma). der Annahme, dass diese Temperaturen die Sommer- summer SSTs of >15 °C and winter SSTs <1 °C with mals gelungen, eine wissenschaftliche Bohrung im With the successful completion of the Arctic temperaturen widerspiegeln, können damit Bedin- sea-ice formation are typical. eisbedeckten zentralen Arktischen Ozean durchzu- Coring Expedition (ACEX) under the framework of gungen angenommen werden, die denen der heuti- These high SST values would imply that during führen. the Integrated Ocean Drilling Program (IODP) in gen Ostsee entsprechen (Meereisbildung im Winter, these times the pole-equator SST gradient influ- Bei der ACEX-Bohrung konnte ein etwa 430 Meter 2004, a new era in Arctic research has begun. For the circa 15-17 °C Wassertemperatur im Sommer). encing atmospheric and oceanic circulation, was mächtiger Sedimentkern gewonnen werden, der Zeit- first time, a scientific drilling in the permanently ice- Diese sehr hohen Oberflächenwassertemperaturen much lower than proposed from climate modelling. abschnitte der letzten 80 Ma repräsentiert. Obwohl die covered Arctic Ocean was carried out, penetrating würden bedeuten, dass der Pol-Äquator-Temperatur- This new finding has to be considered in future zeitliche Abfolge wegen zweier großer Schichtlücken about 430 meters of Quaternary, Neogene, Paleo- gradient deutlich niedriger war als bisher angenom- modelling approaches. Additional scientific drilling (56-79 Ma und 18.2-44.4 Ma) nicht vollständig ist, gene and Campanian sediment on the crest of Lomo- men, was einen entscheidenden Einfluss auf die are urgently needed and also planned in order to sind die wissenschaftlichen Ergebnisse von unschätz- nosov Ridge close to the North Pole (Fig. 1). Despite atmosphärische und ozeanische Zirkulation gehabt decipher the long-term Arctic Ocean climate history barem Wert und haben neue wichtige und zum Teil two major hiatuses spanning the time intervals of haben und somit bei zukünftigen Klimamodellierun- and its global significance over the last 100 Ma in unerwartete Erkenntnisse für die langzeitliche Klima- 56-79 Ma and 18.2-44.4 Ma, the first results of stu- gen berücksichtigt werden muss. Weitere Bohrungen more detail. entwicklung des frühen Arktischen Ozeans und deren sind notwendig und auch geplant, um die Klimaent- Korrelation mit der globalen Klimageschichte geliefert. *age in million years before present wicklung der Arktis und deren Bedeutung im globa- Der untere Kernabschnitt (etwa 200-405 Meter len Klimasystem während der letzten 100 Ma genauer Kerntiefe; 56-44.4 Ma) besteht aus dunklen Sedi- zu entschlüsseln. 36 2. Ausgewählte Forschungsthemen Selected research topics 37

Organischer Kohlenstoffgehalt (%) Alter (Ma) )/$03ITE!#%8 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 Oberes Pleistozän 3IBIRIEN <1

Organischer Kohlenstoffgehalt in Oberflächensedimenten vom Lomonosov-Rücken Oberes Pleistozän Makarov-Becken bis Gakkel-Rücken O

x Mittleres Miozän i s c

100 h Amundsen-Becken Nansen-Becken Lomonossow-Rücken

150

15 Mittleres Miozän

14 Schichtlücke

) 200

m (18,2- 44,4 Ma) (

f ª# e i t n r e K Abb. 8: Der organische Kohlenstoffgehalt Fig. 8: Organic carbon content of the ACEX in Sedimenten der ACEX-Bohrung, aufgetragen sedimentary sequence, plotted versus core 250 Mittleres Eozän gegen die Kerntiefe. Der untere Kernabschnitt depth. The lower part of the record (deeper A n

(tiefer als 198 Meter) zeichnet sich durch than 198 m) is characterized by very high o x i s c

sehr hohe Kohlenstoffgehalte aus, die deutlich organic carbon values, significantly higher h ª# höher sind als die in quartären Sedimenten than those determined in Quaternary 300 vom Lomonossow-Rücken bestimmten Werte, sedi ments from Lomonosov Ridge (<0.5%). 50 die 0,5 Prozent nicht überschreiten. Die angege- Given temperature values are sea-surface benen Temperaturen sind Oberflächenwassertem- temperatures determined from specific peraturen, die mittels spezifischer Biomarker biomarkers (alkenones). The distinction 350 Unteres Eozän bestimmt wurden. Die Unterscheidung zwischen between oxic and anoxic environment of O

oxischen und anoxischen Bedingungen in der the water column is based on organic- x i s c Wassersäule basiert auf organisch-geochemischen geochemical proxies. Numbers in red indicate h

Parametern. In rot Alter in Millionen Jahren vor age in million years before present (Ma). 400 55

O Oberes Paläozän x i Heute (Ma). s Schichtlücke (56-79 Ma) c h Campan 38 2. Ausgewählte Forschungsthemen Selected research topics 39

Life on Mars? Methane-forming microorganisms Leben auf dem Mars? from Siberian permafrost soils Methan-bildende Mikroorganismen as study objects aus sibirischen Permafrostböden Dirk Wagner and Daria Morozova als Studienobjekte The question of whether life is unique to Earth or Dirk Wagner und Daria Morozova present on other planets has always engaged a very large audience. In our solar system, the most similar Die Frage, ob das Leben auf der Erde einzigartig ist planet to Earth is Mars. Climate models have shown oder sich auch auf anderen Planeten entwickelt that about 3.8 billion years ago the environmental haben könnte, beschäftigt die Menschen seit jeher. conditions on Mars were similar to that on early In unserem Sonnensystem ähnelt der Mars unserem Earth. At this time, elementary life in the form of Planeten am meisten. Klimamodelle zeigen, dass auf microorganisms had already started to develop on dem frühen Mars vor etwa 3,8 Milliarden Jahren Earth. It is thus assumed that life could also have ähnliche Umweltbedingungen herrschten wie auf developed on early Mars. Presently, however, the der frühen Erde. Dort hatte sich zu dieser Zeit bereits environmental conditions on Mars are characterized einfaches Leben in Form von Mikroorganismen ent- by larger temperature fluctuations, extreme dryness wickelt. Deshalb vermutet man, dass sich auch auf and intensive UV radiation. Organisms must either dem frühen Mars ebenfalls Leben entwickelt haben have adapted to the extreme environmental conditi- 10µm könnte. Im Gegensatz dazu sind die Umweltbedin- ons on present Mars or have become extinct. gungen auf dem heutigen Mars extrem. Sie sind geprägt Since the Mars Express spacecraft of the Euro- (9A) (9B) durch große Temperaturschwankungen, extreme Trok- pean Space Agency (ESA) tangibly demonstrated kenheit und intensive UV-Strahlung. Organismen, die that water and traces of methane are present on Abb. 9: Lichtmikroskopische Aufnahmen Fig. 9: Light microscope images of the methane- sich dort möglicherweise unter moderaten Bedingun- our neighboring planet, the search for life on Mars des Methan-bildenden Mikroorganismus Metha- producing microorganism Methanosarcina SMA- gen entwickelt haben, müssen sich an die extremen has intensified. Water is indeed a prerequisite for nosarcina SMA-21, der aus Permafrostböden des 21, which originates from Siberian permafrost Umweltbedingungen auf dem heutigen Mars angepasst life and methane on Earth is generated by speciali- sibirischen Lenadeltas stammt; (A) Phasenkon- soils of the Lena Delta; (A) phase contrast image haben oder sie sind wieder ausgestorben. zed microorganisms - the so-called methanogenic trastaufnahme einer Bakterienkolonie im Labor; of a bacterial colony under laboratory conditions, Seit die Raumsonde Mars Express der Europä- archaea. Those were among the first organisms on (B) fluoreszensmikroskopischer Nachweis der (B) fluorescence microscopical verification of the ischen Weltraumbehörde (ESA) Wasser und Spuren Earth and are now living in permafrost, which is selben Mikroorganismen im Permafrostboden. same microorganisms within permafrost soils. von Methan auf unserem Nachbarplaneten nachge- ubiquitous on Mars. wiesen hat, wird die Suche nach Lebensspuren auf Methane-forming microorganisms were isolated dem Mars wieder intensiviert. Wasser ist eine wich- from Siberian permafrost soils and their survivability tige Voraussetzung für Leben, während Methan auf der Erde von spezialisierten Mikroorganismen, den so genannten methanogenen Archaeen gebildet wird. Sie gehörten zu den ersten Organismen auf der Erde und 40 2. Ausgewählte Forschungsthemen Selected research topics 41

was studied under extreme environmental conditions. The organism Methanosarcina SMA-21 was proven to be particularly resistant (Figure 9). It can survive extremely low temperatures down to minus leben heutzutage unter anderem in Dauerfrostböden, 79 °C and long freezing periods of up to 2 years die es auch auf dem Mars gibt. with little harm. It is also resistant to high salt con- Methan-bildende Mikroorganismen wurden aus centrations, long periods of starvation (up to three sibirischen Dauerfrostböden isoliert und hinsichtlich months) and can endure desiccation up to 25 days. ihrer Überlebensfähigkeit unter extremen Umwelt- Methane-forming reference organisms from non- bedingungen untersucht. Als besonders widerstands- permafrost habitats, however, are very sensitive and fähig hat sich der Organismus Methanosarcina SMA- died during these stress experiments. 21 erwiesen (Abb. 9). Er kann extrem niedrige In a three-week simulation, the microorganisms Temperaturen bis minus 79 °C und lange Gefrierperi- were exposed to present climatic conditions on oden bis zu zwei Jahren nahezu unbeschadet überle- Mars. The daily temperature amplitude fluctua- ben. Ebenso trotzt er hohen Salzgehalten, langen ted between minus 75 °C and plus 20 °C, and the Hungerperioden bis zu drei Monaten und kann Aus- amount of available water varied between extre- trocknung bis zu 25 Tagen ertragen. Methan-bildende mely dry and humid. Methanosarcina SMA-21 sur- Vergleichsorganismen aus dauerfrostfreien Habitaten vived without any difficulty and showed a similarly hingegen sind sehr sensitiv und sterben teilweise wäh- high methane production before and after the expe- rend der Stressexperimente ab. riment. The reference organisms, on the other hand, In einer dreiwöchigen Simulation wurden die were no longer able to produce methane after the Mikroorganismen den heutigen Klimabedingungen simulation (Figure 10). Methanogenic archaea from auf dem Mars ausgesetzt. Die Temperatur schwankte Siberian permafrost environments are well adap- im Tagesverlauf zwischen minus 75 °C und plus ted to these extreme environmental conditions, and 20 °C und die verfügbare Menge an nutzbarem Was- could even survive under Martian conditions. There- ser variierte zwischen extrem trocken und feucht. fore, these organisms are suitable models for further Methanosarcina SMA-21 überlebte problemlos und investigations of possible life on Mars. The project Abb. 10: Methanbildung verschiedener metha- Fig. 10: Methane production of different metha- zeigten vor und nach dem Experiment eine ähnlich “Planetary Evolution and Life“ funded by the Helm- nogener Archaeen vor (ausgefülltes Symbol) und nogenic archaea before (filled symbols) and hohe Methanbildung. Die Vergleichsorganismen holtz Association will keep tracking these questions nach (offenes Symbol) dreiwöchiger Exposition after (open symbols) three-week exposure under waren nicht mehr in der Lage nach der Simulation over the next 5 years. unter simulierten Marsbedingungen – (A) Perma- simulated Martian conditions - (A) permafrost Methan zu produzieren (Abb. 10). Methanogene frostorganismus Methanosarcina SMA-21 (Kreise), organism Methanosarcina SMA-21 (circles), (B) Archaeen aus Permafrosthabitaten sind also sehr gut (B) Vergleichsorganismus Methanosarcina barkeri reference organisms Methanosarcina barkeri an diese extremen Umweltbedingungen angepasst (Dreiecke) und (C) Vergleichsorganismus Metha- (triangles) and (C) Methanogenium frigidum und würden sogar unter Marsbedingungen überle- nogenium frigidum (Quadrate). (squares). ben. Daher sind diese Organismen geeignete Studi- enobjekte für weitere Untersuchungen zu möglichem Leben auf dem Mars. Das Projekt „Planetenentwick- lung und Leben“, das von der Helmholtz-Gemein- schaft gefördert wird, geht diesen Fragen nach. 42 2. Ausgewählte Forschungsthemen Selected research topics 43 Elephant Seals help validate Finite Element Ice-Ocean Model

Ralph Timmermann Seeelefanten helfen Südozeanmodellierern Processes in high latitudes influence global climate due to the interaction between sea ice, ocean, and Ralph Timmermann atmosphere. When sea water freezes, most of the salt remains in the ocean and increases the density Austauschprozesse zwischen Meereis, Ozean und of the water underneath the ice. Sea ice formation Atmosphäre in hohen Breiten beeinflussen das glo- on the continental shelves of the Southern Ocean bale Klima. Beim Gefrieren von Meerwasser wird thus controls the formation of deep and bottom nur ein kleiner Teil des gelösten Salzes im Eis einge- waters that drive the global thermohaline circula- schlossen, der Rest verbleibt im Ozean und erhöht tion. Despite their importance to the global climate die Dichte des Wassers unter dem Eis. Meereis- system, net freezing rates have not been quantified bildung auf den Kontinentalschelfen des Südpolar- for most of the seasonally ice-covered region – a tri- meeres kontrolliert so die Bildung von Tiefen- und bute to the low accessibility of the drifting ice pack Bodenwasser und leistet damit einen wichtigen Beitrag during winter. Models can help to overcome this RT-femap plot zum Antrieb der globalen thermohalinen Zirkulation. gap in our knowledge. Trotz ihrer Bedeutung für das globale Klimasystem The Finite Element Sea Ice-Ocean Model (FESOM), 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 1.000 sind die Nettogefrierraten für den größten Teil des developed as part of the Community Ocean Model saisonal eisbedeckten Ozeans unbekannt. Modelle (COM) project, has evolved into a state-of-the-art Abb. 11: Monatsmittel der Eiskonzentration sollen helfen, diese Lücke in unserem Wissen zu research tool. It contains a newly implemented in der Ostantarktis in einer FESOM-Simulation schließen. dynamic-thermodynamic sea-ice model and has (oben) und aus Satellitendaten (unten) für Das Finite Elemente Meereis-Ozeanmodell FESOM, been configured in global and regional domains. Mai und Juli 2004. das als Teil des Community Ocean Model-Projektes Simulations over several decades yield realistic ice Fig. 11: Monthly mean ice concentrations in (COM) entwickelt wurde, ist zu einem vollwertigen coverage (Fig. 11) and hydrography. the East Antarctic from the FESOM simulation Forschungswerkzeug herangewachsen. Es enthält ein Through an international cooperation, tempera- (top) and from satellite data (bottom) for neu implementiertes, dynamisch-thermodynamisches ture and salinity profiles from Elephant Seals that May and July 2004. Meereismodell und wird in regionalen und globalen had been equipped with data loggers during win- Konfigurationen betrieben. In Simulationen über meh- ter 2004 became available. Sea ice formation rates rere Dekaden werden die Meereisdecke (Abb. 11) were estimated from the salinity increase in the und Ozeanzirkulation realistisch beschrieben. near-surface water column and compared to FESOM Im Rahmen einer internationalen Kooperation konn- simulations. Peak freezing rates were found to occur ten Temperatur- und Salzgehaltsprofile genutzt werden, in late April and early May and reach up to 4 cm/d die von Seeelefanten mit miniaturisierten Instrumenten während des Winters 2004 gewonnen wurden. Meer- eis-Bildungsraten wurden aus dem Anstieg des Salzge- halts in der oberflächennahen Wassersäule abgeschätzt 44 2. Ausgewählte Forschungsthemen Selected research topics 45

70°E 80°E with a maximum directly at the coast. While the ice 2,5 0°E 90° 6 E cover becomes more compact, sea ice formation

°E 100 50 °E 2 declines to about 1 cm/d in June/July, and virtually

E 11 stops by the end of August, when the maximum ice 0° 0 4 °E 1,5

und mit FESOM-Simulationen verglichen. Die höch- extent is reached. Modeled and observed freezing

1 1 sten Gefrierraten, bis zu vier Zentimeter pro Tag, rates agree remarkably well. °E 2 0 0° 3 E werden Ende April / Anfang Mai erreicht. Mit kom- Since the seal data provide estimates only for the 0,5 pakter werdender Eisdecke nehmen die Gefrierraten winter season, the model has been used to quantify ab; typische Werte im Juni / Juli liegen bei ein Zenti- sea-ice growth rates for a complete annual cycle. 0 55°S meter pro Tag. Der Gefrierprozess stoppt Ende Maximum annual mean net growth rates exceed 2

-0,5 August, wenn die Eisdecke ihre größte Ausdehnung m/yr and are found directly at the coast. Another 60°S erreicht. Die Übereinstimmung zwischen modellier- band with freezing rates of 0.5 to 1.5 m/yr is found -1 ten und beobachteten Nettogefrierraten ist bemer- further offshore. Close to the Polar Front, we find

65°S kenswert gut (Abb. 12). Da die See elefanten nur Daten a distinguished belt of sea ice melting with typi- -1,5 für das Winterhalbjahr geliefert haben, wird das cal rates of 1.5 to 2.5 m/yr (Fig. 12). Melting also Eisbildungsrate -2 Modell benutzt, um flächendeckende Abschätzun- occurs locally where the ice drift that follows the 70°S 4 FESOM gen für den gesamten Jahresgang zu erhalten. Die Antarctic Coastal Current to the west is blocked by 3 -2,5 Daten höchsten Nettogefrierraten mit mehr als zwei Meter the coastline. Downstream from such obstacles, on 75°S 2 Neueis pro Jahr liegen direkt entlang der Küstenli- the other hand, freezing rates are particularly high.

1 nie. Ein weiteres Band, mit Gefrierraten zwischen Of the four seal positions, the maximum annual 0,5 und 1,5 Metern pro Jahr, liegt weiter nördlich im mean net growth rate, 2.5 m/yr, is found at 34°E.

cm/Tag 0 offenen Ozean. Wind und Meeresströmungen sor- This is comparable to the open water areas along -1 gen für den Transport des Meereises aus seinen the Weddell Sea ice shelves and enables the East -2 Quellregionen. Nach einem mehr oder weniger lan- Antarctic to contribute to the formation of Antarctic

-3 gen Weg durch das Südpolarmeer schmilzt es in deep and bottom waters. 0 100 200 300 einem Streifen entlang der antarktischen Polarfront Tag des Jahres 2004 (Abb. 12). Meereis schmilzt aber auch lokal an Orten, wo die Küstenlinie die Eisdrift blockiert. Andererseits Abb. 12: FESOM Nettogefrierraten in Fig. 12: FESOM net growth rates for 2004: liegen hinter solchen Hindernissen die Gebiete mit der Ostantarktis. Die Karte zeigt simulierte Map of annual means and time series from der höchsten Eisproduktion. Die Nettogefrierraten in Jahresmittel; die Zeitreihe den simulierten simulation and repeated seal profiles at 84°E. solchen „Eisfabriken“ liegen in ähnlicher Höhe wie Jahresgang an einer Position bei 84°Ost (in Colored stars indicate the positions for die an offenen Wasserflächen vor den Schelfeiskanten blau) und die Abschätzungen aus Robben - which seal data were available for validation. des Weddellmeeres. Auch die Ostantarktis kann also daten für diese Position. Die farbigen Sterne zur Bildung von Tiefen- und Bodenwasser in der Ant- zeigen Positionen an, für die Robbendaten arktis beitragen. zur Validierung verfügbar waren. 46 2. Ausgewählte Forschungsthemen Selected research topics 47 News in Krill research: Light controls life functions of krill

Mathias Teschke, Bettina Meyer, Carsten Pape, Neuigkeiten in der Krillforschung: Susanne Spahic Licht kontrolliert Lebensfunktionen The Antarctic krill (Euphausia superba, Fig. 13) des Krills plays a central role in the food web of the Southern Mathias Teschke, Bettina Meyer, Carsten Pape, Ocean, where it comprises an approximate biomass Susanne Spahic of 100 to 500 million tonnes. Krill is a major consumer of phytoplankton and prey for a wide range of Mit geschätzten 100 bis 500 Millionen Tonnen Bio- fish, penguins, seals and whales. A fourfold decline masse spielt der antarktische Krill (Euphausia superba) in average abundance of krill was determined in the (Abb. 13) eine zentrale Rolle im Nahrungsnetz des South West Atlantic sector, over a period of the last Südozeans, zum einen als Konsument des pflanzli- 30 years, which is accompanied by an increase in chen Planktons, zum anderen als Beute von Fischen, water temperature and decrease in sea ice cover. Pinguinen, Robben und Walen. Im Verlauf der letz- Therefore, the main focus of the working group ten 30 Jahre ist im Südwest-Atlantik jedoch eine bis “Antarctic krill” at the Alfred Wegener Institute is to zu vierfache Abnahme des Krillbestandes festgestellt broaden our overall understanding of the popula- worden, die mit dem Anstieg der Wassertemperatur tion dynamics and recruitment success of krill in the und der Abnahme des Meereises einherging. Southern Ocean and its sensitivity to environmental Vor diesem Hintergrund liegt das Hauptinteresse der variations caused by global warming. Due to its key Arbeitsgruppe „Antarktischer Krill“ im Alfred-Wegener- role in the marine Antarctic ecosystem, variability Institut darin, die Populationsschwankungen von in krill abundance, caused by different scenarios of Euphausia superba zu verstehen, Faktoren zu untersu- climate change, will have a strong influence on the chen, die den Überlebenserfolg der Nachwuchsgene- entire marine ecosystem in the Southern Ocean. ration bestimmen und die Auswirkungen von Umwelt- veränderungen im Zuge globaler Erwärmung zu analysieren. Denn aufgrund seiner Schlüsselstellung im marinen antarktischen Nahrungsnetz haben Bestands- schwankungen des Krills einen erheblichen Einfluss auf Abb. 13. Antarktischer Krill, Euphausia superba das gesamte Ökosystem im Südozean. Fig. 13. Antarctic krill, Euphausia superba (Photo: C. Pape) 48 2. Ausgewählte Forschungsthemen Selected research topics 49

Krill has evolved a successful and complex life cycle adapted to exploit the highly seasonal envi- Bei der Erschließung des saisonal variablen Lebens- ronment of the Southern Ocean (Fig. 14). The phy- raumes „Südozean“ hat Krill im Verlauf der Evolu- siological adaptations of krill to its environment tion einen komplexen Lebenszyklus entwickelt (Abb. and the driving forces that determine these are an 14). Die physiologischen Anpassungen an seine important key to understanding krill biology. Howe- Umwelt und die sie formenden Kräfte sind daher ver, up to now the mechanisms causing synchroni- T H H wichtige Schlüssel zum Verständnis der Krillbiolo- zation between the seasonal development of krill 7INTER7INTER &RàHLING3PRING 3OMMER3UMMER (ERBST!UTUMN C I G L I L S E Y G gie. Die Mechanismen, die die jahreszeitliche Ent- and the seasonal cycles of environmental features Jun/Jun Jul/Jul Aug/Aug Sep/Sep Okt/Oct Nov/Nov Dez/Dec Jan/Jan Feb/Feb Mär/Mar Apr/Apr Mai/May A A 4T $ N

wicklung der Tierart mit dem saisonalen Verlauf der are poorly known. U K N C R O E E T D

Umweltfaktoren synchronisieren, sind bisher jedoch The strong influence of the seasonal Antarctic V K E O N B C A S L I E

wenig verstanden. light regime on feeding and metabolism of krill as P E C R O I T E Y A E E Auf der Grundlage von Laborexperimenten konnte well as on its maturation process was demonstrated H -G 3 0 erstmals der Einfluss verschiedener simulierter Licht- for the first time on the basis of laboratory experi- 0 regime des Südozeans auf die Fraß- und Stoffwech- selaktivität und auf die Geschlechtsreifeentwicklung 1.0 100

0.9 200 Abb. 14. Saisonale Zyklen der Stoffwechsel- Fig. 14. Seasonal cycle of metabolic activity 0.8 aktivität und der Reproduktion des antarktischen and reproduction of Antarctic krill during the

0.7

H T Krills im saisonalen Verlauf des Futters (grün), seasonal dynamics of food availability (green), P

D 0.6 -

der Eisbedeckung (weiß) und des Lichts (gelb). sea ice cover (white) and light (yellow). 700 4 F Calyptopis G E I Abstufungen der grünen Farbe symbolisieren Graduations in colours symbolise differences in M 4E H 0.5 Furcilia / unterschiedliche Phytoplanktonkonzentrationen phytoplankton concentration in the water 800 G 0.4 « in der Wassersäule und der gelben Farbe unter- column (green) and different light conditions Juveniler/juvenile krill schiedliche Lichtverhältnisse im Jahresverlauf. (yellow) during the year. The vertical bars show 900 0.3 Adulter/adult krill Die Balken zeigen die Sauerstoffaufnahmeraten the oxygen uptake rates (O ) of krill per mg dry 2 0.2 (O2) pro mg Trockenmasse (TM) und Stunde mass (TM) and hour (h) during different seasons 1000 Eiertragendes (h) von Krill aus verschiedenen Jahreszeiten in in the Lazarev Sea. Weibchen/gravid 0.1 female der Lazarewsee. 1100 0.0 50 2. Ausgewählte Forschungsthemen Selected research topics 51

von Euphausia superba gezeigt werden. So stiegen die Filtrationsraten der Tiere unter den Lichtbedin- ments. The rise in filtration rates was clearly higher gungen des antarktischen Sommers deutlich stärker under simulated light conditions of the Antarctic an als unter Frühjahrs- und Herbstbedingungen; bei summer compared to those of autumn or spring; andauernder Dunkelheit wie im antarktischen Winter in permanent darkness filtration rates remained blieben sie konstant niedrig (Abb. 15). Diese Ergeb- constantly low (Fig. 15). These results emphasize 12 12 12 nisse verdeutlichen die besondere Rolle der jahres- the role of the Southern Oceans light regime as zeitlichen Lichtverhältnisse im Südozean als einem an essential cue governing the seasonal cycle of 10 10 10 a) b) c) Umweltfaktor, der die Physiologie von Krill entschei- krill physiology, and provide evidence that krill has 8 8 8 -1

dend beeinflusst. Sie lassen den Schluss zu, dass Krill evolved control mechanisms to perceive seasonal -1 6 6 6 Kontrollmechanismen entwickelt haben muss, die es variations in light conditions and thereby to anti- 4 4 4 ihm ermöglichen, die saisonale Variation der Licht- cipate the succession of seasons. This enables krill ) h FR (mg C

bedingungen zu antizipieren und somit den zeitli- to regulate its physiology in response to changing 2 2 2 chen Verlauf der Saison zu bestimmen. Diese Fähig- environmental conditions. 0 0 0 keit wiederum versetzt ihn in die Lage, seine Further investigation will focus on the effect of 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Physiologie an die ausgeprägten saisonalen Unter- photoperiod on the seasonal development of Ant- Zeit/time (Wochen/ weeks) Zeit/time (Wochen/ weeks) Zeit/time (Wochen/ weeks) schiede in den Umweltbedingungen anzupassen. arctic krill and the molecular mechanisms for gene- Im Rahmen zukünftiger Untersuchungen werden ration of circadian and/or circannual rhythms in Abb. 15. Filtrationsrate (FR) pro mg Körper- Fig. 15. Filtration rate of Antarctic krill during nun der Einfluss der Photoperiode auf die saisonale krill. These investigations will have an important kohlenstoff (C) und Stunde (h) von antarktischem different light conditions over a period of 12 Entwicklung des Krills sowie die molekularen impact on the understanding of seasonal develop- Krill unter verschiedenen Lichtbedingungen weeks: a) Continuous light (summer), b) 12 hour Mechanismen von Tages- und/oder Jahresrhythmen ment cycles of other organisms in the Southern über eine Dauer von 12 Wochen: a) Dauerlicht light and 12 h darkness (autumn/spring) und c) im Mittelpunkt stehen. Diese Untersuchungen wer- Ocean. (Sommer), b) 12 Stunden Licht und 12 Stunden Continuous darkness (winter). All experimental den auch grundlegende Erkenntnisse für das Ver- Dunkelheit (Herbst/Frühling) und c) Dauerdunkel groups received the same amount of food. ständnis saisonaler Entwicklungszyklen anderer (Winter). Alle experimentellen Gruppen erhielten The data points represent mean values of three Organismen des Südozeans liefern. die gleiche Futtermenge. Die Datenpunkte parallel measurements. repräsentieren das Mittel aus drei parallelen Messungen. 52 2. Ausgewählte Forschungsthemen Selected research topics 53

Living 400 years – what is the secret of the ocean quahog Wie wird man 400 Jahre alt? (Arctica islandica)? Altersvorsorge der Islandmuschel Doris Abele, Eva Philipp, Julia Strahl, Thomas Brey

Doris Abele, Eva Philipp, Julia Strahl, Thomas Brey The Icelandic ocean quahog Arctica islandica is among the longest lived of all known animals species. Bival- Die Islandmuschel Arctica islandica gehört zu den ves aged over 100 years a regularly found also in the langlebigsten Tieren, die wir kennen. Mehr als ein- North Sea. The age record is currently held by a 400 hundert Jahre alte Individuen findet man regelmäßig, year old individual from Iceland. Given its extraordi- auch in der Nordsee. Den Rekord hält eine Muschel nary longevity, A. islandica represents an interesting 1.5 von Island mit über 400 Jahren. Diese außerordentli- model to study cellular mechanisms of “non-ageing” che Langlebigkeit macht A. islandica zu einem This is of even greater importance because the shells 1.0

Modellorganismus, an dem wir die ökophysiologi- represent valuable bioarchives of the environmental 0.5 schen Mechanismen des (Nicht-)Alterns untersuchen. conditions the animal experience over their long life Das ist umso wichtiger, als die Muschelschale ein aus- (Fig. 1). 0.0

gezeichnetes Bioarchiv darstellt, sie enthält Informa- So, what is the secret of this bivalve? How does it -0.5 tionen über die Umweltbedingungen während der manage to reach such venerable age? Ageing is -1.0

langen Lebenszeit von A. islandica (Abb. 16). partly the direct consequence of cellular respira- Increment Standardized Growth Was also ist das Geheimnis von A. islandica, wie tion, which continuously produces a low quantity -1.5 stellt sie es an, so ungewöhnlich alt zu werden? Altern of reactive oxygen species (ROS), molecules with 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 ist eine Folge des Stoffwechsels selbst: Ein Abfallpro- highly reactive unpaired electrons. These attack dukt der Zellatmung sind Sauerstoffradikale, Moleküle the cells‘ complex molecular structures, leaving mit freien, sehr reaktionsfreudigen Elektronen, die damage and driving cellular ageing. Organisms Abb. 16: (A) Die Islandmuschel Arctica islan- Zellbestandteile schädigen und so den zellulären Alte- mitigate the resulting damage in two different ways: dica. (B) Elektronenmikroskopische Aufnahme der rungsprozess beschleunigen. Prinzipiell hat ein Orga- by reducing ROS propagation and by repairing the Wachstumsringe. (C) Jährlicher Größenzuwachs nismus zwei Möglichkeiten, die Schädigung seiner damage done. in einem über 100 Jahre alten Tier von 1900 Zellen zu verringern: er kann die Entstehung und Aus- Marine invertebrate metabolic rates are tuned by bis 2005. breitung der Sauerstoffradikale vermindern, oder er temperature and are generally lower in cold envi- Fig. 16: (A) The ocean quahok Arctica islan- kann ihre Schadenswirkung minimieren. ronments. This indeed holds true for A. islandica dica. (B) Picture of the growth rings in electrone Die Stoffwechselrate wechselwarmer Tiere hängt such that the oldest animals are found in the cold microscope. (C) Yearly growth on an animal von der Umgebungstemperatur ab, je kälter umso waters around Island. But the ocean quahog can do older than 100 years from 1900 to 2005. niedriger, und umso “langsamer” lebt das Tier. Das gilt even better in voluntarily suppressing its metabolic auch für A. islandica, und entsprechend finden wir die rates. To do so, the bivalve burrows into the sedi- sehr alten Individuen nur in den kalten Gewässern um Island und nicht in der wärmeren Nordsee. Aber die Islandmuschel kann mehr: Sie kann ihren Stoff- wechsel willkürlich extrem reduzieren. Die Muschel 54 2. Ausgewählte Forschungsthemen Selected research topics 55

ment exposing itself to hypoxia and thereby redu- Abb. 17: Alterungsmodel der Islandmuschel cing metabolic rate and heart beat frequency to as Arctica islandica: dargestellt ist nur die gräbt sich spontan ins Sediment ein, erniedrigt dabei low as ten percent of the normal surface rates. This Zeit zwischen 4 und 120 Jahren (gesamter den Sauerstoffgehalt in ihrem Atemwasser, und senkt currently unexplained behaviour reduces ROS for- Untersuchungszeitraum 4 -192 Jahre). Herz- und Stoffwechselrate auf weniger als 10 Prozent mation and therewith oxidative stress. We find that Schwarze Linie – Wachstumsrate des Tieres 25 des Normalwerts. Dieses bisher unerklärliche Verhal- experimental warming from 10 to 15 °C stops the (Weichkörper). Graue Linie – Schalengröße 2 Aktivitätsniveau der Antioxidantien ten reduziert die Menge der pro Zeit entstehenden animals from burrowing. Currently research is direc- mit zunehmendem Alter. Rote Linie - Aktivität

freien Radikale und verringert den Sauerstoffstress. ted to what this means for cellular ageing. der Antioxidantien in Körpergeweben der Größe der Schale 70 Bei Erwärmung von 10 auf 15 °C ändert sich das Moreover, A. islandica possesses a remarkable Muschel. 1 Verhalten der Tiere, sie graben sich nicht länger ein. antioxidant system of biocatalytic enzymes as well Der grau unterlegte Bereich kennzeichnet Was das für die zelluläre Alterung bedeutet wird as chemical antioxidants like glutathione, to mini- die frühe Phase mit hoher Wachstumsrate Wachstumsrate 45 gerade untersucht. mize oxidative stress. The quahog contains four to des Weichkörpers bis zur Geschlechtsreife (33 0 Neben einer geringen Bildungsrate freier Radikale ten times more antioxidant enzymes and twice to Jahre). Während dieser Zeit nehmen Aktivität besitzt A. islandica ein sehr effektives System moleku- ten times as much glutathione when compared to (Enzyme) und Konzentration (Glutathion) der

larer Antioxidantien. Das sind sowohl biokatalytische other bivalves. In our study the oldest animals had Antioxidantien sehr schnell ab. -1 20 Enzyme als auch chemische Substanzen wie das Tri- suffered half as much protein damage as bivalves Danach bleiben die Werte bis an das von uns 0 25 33 50 75 100 peptid Glutathion, welche Sauerstoffradikale unschäd- with much shorter life expectancy. In contrast to untersuchte Alterslimit von fast 200 Jahren auf Alter in Jahren lich machen. Die Islandmuschel besitzt etwa vier bis shorter lived bivalves, mice or frog, the Icelandic einem konstanten Niveau, welches bis zu zehn- zehn Mal mehr entgiftende Enzyme und zwei bis zehn ocean quahog conserves the high antioxidant pro- fach höher liegt als in Muscheln mit kürzerer mal mehr Glutathion als andere Muscheln. Selbst in tection over at least 200 years lifespan (Fig. 17). Lebenserwartung. den Geweben sehr alter Tiere finden wir nur halb so It is presently still unclear what mechanisms control Fig. 17: Life history model for the ocean viele oxidativ geschädigte Proteine wie in anderen the reduction of metabolic rate and whether or not quahog, Arctica islandica from Iceland: modelled Mollusken mit geringerer Lebenserwartung. Anders als this is the only secret of the ocean quahog. This period from 4 to 120 years whereas the Muscheln, Frösche oder Mäuse mit kurzer Lebenser- long lived Icelandic mud clam will help us to unra- complete investigation covered a range from wartung, hält die Islandmuschel die Intensität des anti- vel the effects of environmental factors like oxygen 4 to 192 years. oxidativen Schutzes nach einer frühen Wachstums- and temperature on cellular ageing. It will tell us Black line – animal body growth rate (Weich- phase die mit dem Einsetzen der Geschlechtsreife more about the mechanisms of metabolic down körper)over age. Grey line – shell size over age. nach etwa 33 Jahren beendet ist, über die Lebenszeit regulation in cold adapted animals and, perhaps, Red line – activity of metabolic enzymes and der erwachsenen Tiere konstant (Abb. 17). also help us to better understand how our own cells antioxidants in bivalve gill and mantle tissue Noch ist weder klar, wie diese Mechanismen im react to variable oxygen levels. The grey area marks the early phase with high Einzelnen gesteuert werden, noch ob sie das ganze growth rate of the soft body until the time of Geheimnis der Islandmuschel darstellen. Die langle- complete sexual maturity (33 years) is reached. bige A. islandica wird uns dabei helfen, den Einfluss Within this period the activity of antioxidant and von Umweltfaktoren, speziell von Sauerstoff und Tem- metabolic enzymes and the concentration of glu- peratur, auf die zelluläre Alterung besser zu verstehen. tathione fall rapidly. In mature animals (> 33y) So kommen wir dem Verständnis der Stoffwechselre- all parameters remain on constant levels up to gulation bei kalt-angepassten Tieren näher und lernen the end of the investigated age range of nearly 200 vielleicht auch etwas über die Alterung unserer eige- years. All parameters were higher in mature Arctica nen Zellen. islandica than in bivalves with shorter lifespans. 56 2. Ausgewählte Forschungsthemen Selected research topics 57 Long-Term Ecological Research at Helgoland and Sylt: Keeping a Finger at the Pulse of the North Sea Langzeitforschung auf Helgoland und Justus E.E. van Beusekom, Maarten Boersma, Karsten Sylt: Ein Finger am Puls der Nordsee Reise and Karen H. Wiltshire

Justus E.E. van Beusekom, Maarten Boersma, Karsten Reise Our global climate is changing at an unprecedented and Karen H. Wiltshire rate. Storms, higher temperatures and sea level rise will probably have a large impact on coastal infra- Das Weltklima ändert sich rasant. Stürme, höhere structure and coastal ecosystems. Global transpor-

Temperaturen und der Meeresspiegelanstieg werden tation and mariculture aggravate this situation by 100 km² die Ökosysteme und die Infrastruktur an den Küsten unintentional introduction of species that are new verändern. Der globale Handel und Aquakulturen to the area. Given the dynamic nature of coastal eco- werden die Situation durch unbeabsichtigte Einschlep- systems, the prediction with regard to their future 75 pung fremder Arten noch verschärfen. Basierend auf state is difficult. The long research tradition of the der langen Forschungsgeschichte der Biologischen Biologische Anstalt Helgoland (founded in 1892) and Anstalt Helgoland und der Wattenmeerstation Sylt the Wadden Sea Station on Sylt (1924) provides a 50 können Änderungen im Küstenökosystem dokumen- unique view on the coastal change in the German tiert und in Bezug zu veränderten Umweltbedingun- Bight and adjacent Wadden Sea. 25 gen gesetzt werden. In Anbetracht der großen Dyna- Water temperature data of the Helgoland Roads mik von Küstensystemen sind Vorhersagen schwer, time series -one of the longest marine time series

aber begründete Zukunftsszenarien durchaus möglich. world-wide- document a warming trend of about 0 Seit 1962 werden auf der Reede der Insel Helgo- 1.5 °C during the past 45 years. Summer temperatu- 1978 1991 94 96 98 00 02 04 06 land werktäglich Wasserproben genommen, eine der res often exceeding 20 °C during the past decade are längsten marinen Untersuchungsreihen weltweit. Die above average for the records since 1873. During the Daten dokumentieren die Erwärmung der Nordsee past two decades a similar warming trend was obser- Abb. 18: Zunahme von Seegras im nördlichen Fig 18. Recent increase of seagrass in the von etwa 1,5 °C während der letzten 45 Jahre. Som- ved around Sylt where particularly invaders have Wattenmeer nach einer Dezimierung durch Krank- northern Wadden Sea after decimation by mertemperaturen übersteigen häufiger 20 °C und lie- profited from a warmer Wadden Sea even though heit in den 1930er Jahren und eine Abnahme diseases during the 1930’s and decreases gen damit deutlich über den seit 1873 gemessenen many of them have been present for several more durch schlechte Wasserqualität seit den 1950er due to low water quality since the 1950’s. Werten. Im Sylter Wattenmeer gibt es einen ähnli- decades. The invaded species strengthen the filter Jahren. Seegras ist ein Qualitäts-Indikator von Seagrass is a quality indicator of coastal chen Temperaturanstieg. Dort profitieren vor allem feeding guild and higher temperatures during winter Küstenökosystemen. Das Foto in der Grafik zeigt ecosystems. The picture in the graph shows eingewanderte Arten – viele davon schon seit langem and spring keep the activity of these organisms (like das große Seegras (Zostera marina) und das the large eelgrass Zostera marina and the in der Nordsee beheimatet –vom wärmeren Wasser. the Pacific Oyster) and zooplankton at a high level kleine Seegras (Z. noltii). Letztere Art dominiert small eelgrass Zostera noltii. The latter domi- Insbesondere die Zahl der filtrierenden Organismen, thereby suppressing spring phytoplankton blooms. heute im Wattenmeer. Die Zunahme in 1991 nates in the Wadden Sea. The high 1991 wie zum Beispiel die Japanische Auster oder die Ame- war auf eine plötzliche Ausbreitung des großen values were due to a unique spread of rikanische Pantoffelschnecke, nimmt deutlich zu. Die Seegrases (Z. marina) zurückzuführen. Zostera marina. wärmeren Wintertemperaturen begünstigen die Akti- (Photo and Graphic: K. Reise) vität dieser und weiterer tierischer Kleinstorganismen, 58 2. Ausgewählte Forschungsthemen Selected research topics 59

In 2006, the ctenophore Mnemiopsis leidyi (Fig. 2) was observed for the first time near Helgoland, in 2007 near Sylt. This gelatinous zooplankter is origi- nally from the American east coast. It was introdu- dem Zooplankton, was wiederum direkte Auswir- ced in the Black Sea by ballast water and had a kungen auf die Entwicklung der Frühjahrsblüten von devastating effect on the pelagic ecosystem of all Algen hat. the seas in the Ponto-Caspian region. We do not Die Rippenqualle Mnemiopsis leidyi wurde 2006 know yet, how this species will change the regional erstmals bei Helgoland beobachtet, auf Sylt nur ein pelagic food web and how global change will Jahr später. Die Qualle ist ursprünglich an der ame- change its population dynamics. Other studies indi- rikanischen Ostküste beheimatet und wurde in den cate that warmer water will stimulate this organism. 1980er Jahren vermutlich im Ballastwasser von As it preys on small copepods that are otherwise Schiffen in das Schwarzen Meer eingeschleppt. Da eaten by fish larvae and fish, we expect that Mnemi- sich die Qualle auch von Fischlarven ernährt, sind opsis will have a profound effect on the pelagic die Fischbestände mit einem Massenauftreten der food web in the German Bight and Wadden Sea Quallen im Schwarzen Meer deutlich zurückgegan- with yet unknown repercussions for local fish dyna- gen. Ein ähnliches Szenario wird auch in der Nord- mics. see und im Wattenmeer erwartet. Weil Mnemiopsis During the past century, riverine nutrient loads bei höheren Temperaturen besser wächst, wird der increased, reached a maximum during the 1980’s globale Klimawandel die Ausbreitung dieser neuen and now we see first signs of a de-eutrophication: Art verstärken. Nutrient concentrations decrease, nutrient limita- Während des letzten Jahrhunderts nahm der Nähr- tion increases and leads to low phytoplankton bio- stoffeintrag durch Flüsse in die Nordsee stark zu und mass during summer. The de-eutrophication pro- erreichte ein Maximum während der 1980er Jahren. bably supported the recent increase in the northern Derzeit gehen diese Einträge aber wieder zurück: Wadden Sea of seagrass – a quality indicator of a Nährstoffkonzentrationen sinken und die Biomasse healthy ecosystem. des pflanzlichen Planktons geht zurück. Dieser Sea level rise will be an important issue for the Rückgang an Nährstoffen hat wahrscheinlich auch future development of the Wadden Sea and higher dazu beigetragen, dass sich das Seegras – ein Quali- water levels in the Wadden Sea probably contri- tätsindikator des Wattenmeeres - im nördlichen Wat- buted to the loss of muddy habitats in parts of the Abb. 19. Die Rippenqualle Mnemiopsis leidyi Fig. 19. The ctenophore Mnemiopsis leidyi has tenmeer wieder ausbreitet. Wadden Sea. Given the accelerated temperature ist in die Deutsche Bucht und in das Wattenmeer invaded the German Bight and the Wadden Sea. Der Meeresspiegelanstieg wird in der Zukunft ein and sea level rise, and given the multitude of new eingeschleppt worden. Eine wärmere Nordsee This organism will take advantage of an increa- wichtiges Thema für die Entwicklung des Watten- introduced species we believe that despite cleaner wird die Verbreitung dieser Art verstärken. Die singly warmer North Sea. It preys on small cope- meeres sein. Durch den Anstieg der Temperatur, des rivers the Wadden Sea ecosystem will never again Qualle lebt von kleinen Copepoden (Ruderfuss- pods and possibly it will compete successfully Meeresspiegels sowie einer Vielzahl eingeschleppter return to its previous, pre-industrial state. krebschen) und wird möglicherweise erfolgreich for food with fish larvae and fish. Arten, wird erwartet, dass das Wattenmeer niemals mit Fischlarven und Fischen um diese Nahrungs- (Photo: A. Malzahn). zu seinem ursprünglichen, vor-industriellen Zustand quelle konkurrieren. zurückkehren wird. 61

3. Forschung Research 62 3. Forschung Research 63

MARCOPOLI Marine Coast Polar Infrastructure

(Stand 31.12.2007)

The scientific goals of AWI have been achieved since the beginning of 2004 within a 5 year cycle of program-oriented funding within the Helmholtz research Mit Beginn 2004 verfolgt das AWI seine wissenschaft- area “Earth and Environment“. This research program lichen Ziele im Rahmen der so genannten programm- with the acronym MARCOPOLI (Marine, Coastal orientierten Förderung innerhalb des Forschungs- and Polarsystems and Infrastructure) is designed to bereichs „Erde & Umwelt“ der Helmholtz-Gemein- address the urgent questions of the polar and coastal schaft. Hierfür wurde ein 5-Jahresprogramm ausgear- systems, which are interlinked by the oceans. The beitet, das in seinen Schwerpunkten die drängenden program topic I provides larges scale research infra- Fragen der Marinen-, Küsten- und Polarsysteme auf- structure for the wider scientific community. The greift. Hinter dem Akronym MARCOPOLI (Marine, ”Coast“ program topic in particular is carried out Coastal and Polarsystems and Infrastructure) verbirgt jointly with the GKSS Research Centre Geesthacht sich auch die große Infrastruktur, die das AWI für die through a number of interlinked work packages. The Forschung insgesamt zur Nutzung vorhält. Der Pro- reports from the research departments and the short grammteil „Küste“ wird gemeinsam mit dem GKSS- research highlights should show the wide scope and Forschungszentrum Geesthacht in mehrfach vernetz- provide an impression of our research. ten Forschungsthemen bearbeitet. Die Berichte aus den Fachbereichen wie auch die kurzen Darstel- lungen einzelner Forschungsthemen zeigen deren weite Spannbreite und sollen einen Eindruck unserer Arbeit vermitteln. 64 3. Forschung Research 65

3.1 MARINE Der Einfluss von Transportprozessen auf die Ozonge- Extreme anomalies and climate change samtsäule im arktischen Frühling wurde quantifiziert. The Warm Deep Water of the Weddell Sea is cooling The global ocean plays an important role for urgent Die interannuelle Variabilität wird zu etwa gleichen again after a warming until the mid-1990s. Salinity, environmental problems. It provides a link between Teilen durch dynamische Transportprozesse und che- which was rising until the mid-1990s, has remained 3.1 MARINE polar and extra-polar parts of the climate system. On mische Ozonzerstörung verursacht. constant since then. Our measurements indicate that small time scales up to decades, ocean and atmos- the anomaly resulted from an increased or modified Der globale Ozean spielt eine bedeutende Rolle in phere contribute to climate variability. For time sca- Extreme Anomalien und Klimawandel inflow from the Antarctic Circumpolar Current. The vielen Umweltprozessen und ist ein wichtiges Ver- les of tens to a few thousands of years, the ocean is Das Warme Tiefenwasser im Weddellmeer kühlt sich additional heat was lost to the atmosphere and the salt bindungsglied zwischen polaren und extra-polaren considered the key component. On the even longer nach einer Erwärmung bis in die Mitte der 1990er- is injected in the mixed layer. This decreases the stabi- Regionen. Für kurze Zeitskalen – bis zu Dekaden – time scales polar ice sheets come into play. On time Jahre inzwischen wieder ab. Der bis in die Mitte der lity of the water column and is favourable to the future tragen sowohl der Ozean als auch die Atmosphäre scales of tectonic changes, with opening or closing neunziger Jahre ansteigende Salzgehalt blieb seitdem formation of a large polynya in the area of Maud Rise. zum veränderlichen Klimageschehen bei. Längerfri- of water passages, the ocean circulation adjusts to konstant. Unsere Messungen weisen darauf hin, dass Model simulations aimed at the effects of massive stige Schwankungen – bis zu Jahrtausenden – sind the changing continental geometry. Changes in the die Anomalie im Weddellmeer durch erhöhten oder polynyas show large-scale spreading of temperature dagegen vorzugsweise durch ozeanische Effekte be- abundance and isotopic composition of marine bio- veränderten Einstrom aus dem Antarktischen Zirkum- anomalies. With a delay of four years, cold waters dingt. Dann kommen die Eisschilde mit ihrer enor- mass are affected by climate conditions and docu- polarstrom verursacht wurde. Nun wird die Wärme reach the continental slope of the Bellingshausen Sea. men Trägheit ins Spiel. Auf den sehr langen Zeitska- ment climate change in the oceanic sediment, provi- an die Atmosphäre abgegeben und das Salz in die From here the temperature signals continue westward len der tektonischen Veränderung der Erde – Jahrmil- ding an archive of climate history. Deckschicht eingemischt. Dies begünstigt die Bil- and onto the continental shelves of Amundsen and lionen – stellt sich die Ozeanzirkulation auf die sich dung einer Polynja bei der Maudkuppe. Ross Seas where they interact with the base of the ändernde kontinentale Gestalt und Bodentopogra- Modellsimulationen zu den Auswirkungen von floating margins of the Westantarctic Ice Sheet and phie. Die isotopische Zusammensetzung der leben- massiven Polynien zeigen großräumige Ausbreitung potentially affect ice shelf melting and the composi- den Organismen wird durch die jeweiligen Klimazu- MAR1: Decadal variability von Temperaturanomalien. Mit einer Verzögerung von tion of deep and bottom waters.

stände erzwungen und manifestiert sich in ozea- and global change vier Jahren erreichen kalte Wassermassen den Konti- SW AWI - 20050016 NE nischen Sedimenten und in den polaren Eisschilden. nentalhang des Bellingshausenmeers. Von hier aus 500 9500 9000 2000 2500 8000 6500 4000 6000 4500 7000 7500 3000 8500 3500 1500 1000 5500 Atmospheric decadal-scale climate variability breiten sich die Temperaturanomalien nach Westen 5000 Using a simple model of the atmospheric circu lation und auf den Kontinentalschelf des Amundsen- und 5.8 5.8 of the Northern Hemisphere in a 1000-year perpe- Rossmeeres aus, wo sie in Kontakt mit den schwim- MAR1: Dekadische Variabilität 6.0 6.0 tual winter simulation we gained insights into the menden Ausläufern des Westantarktischen Eisschil- und globale Veränderung non-linear dynamics of decadal atmospheric variabi- des kommen und Einfluss auf das Schmelzen von 6.2 6.2 lity. Two dominant circulation regimes could be iden- Schelfeis und die Zusammensetzung des Tiefen- und TWT [s]

Atmosphärische Klimavariabilität tified, which could not be explained as a switch bet- Bodenwassers nehmen können. 6.4 6.4

auf dekadischen Skalen ween two steady states. TWT [s]

Ein einfaches Modell der atmosphärischen Zirku- The influence of transport processes on the Arctic 6.6 6.6 lation der Nordhemisphäre lieferte in einer Simu- total ozone column during spring was quantified. lation über 1000 Jahre Einblicke in die nichtlineare Its interannual variability is equally caused by dyna- 6.8 6.8 Dynamik der dekadischen atmosphärischen Varia- mical transport processes and by chemical ozone bilität. Zwei Zirkulationsregime konnten identifi- depletion. Abb. 1: Dominierendes Muster der Variabilität 7.0 7.0 ziert werden, die aber nicht als Wechsel zwischen des Bodensalzgehalts im südlichen Ozean Fig. 1: Dominant pattern of bottom salinity zwei stationären Zuständen erklärbar sind. aus einer Ozean-Meereissimulation für den variability in the Southern Ocean from an ocean- Zeitraum 1900 bis 2100 sea ice simulation for the period 1900 to 2100 66 3. Forschung Research 67

Oceanic subpolar exchanges in both hemispheres The impact of global change on marine organisms and For the last decade oceanic fluxes have been measu- consequences for marine biogeochemistry red in Fram Strait. Data from the mooring array and In order to assess the potential responses of phyto- hydrographic sections revealed an increase of the plankton to global change (‘ocean acidification’) Ozeanischer subpolarer Austausch Atlantic Water temperature in the northern Nordic Der Einfluss globaler Veränderungen auf marine species from different phytoplankton groups were

auf beiden Halbkugeln Seas and in Fram Strait during the decade 1997 to Organismen und Folgen für marine Biogeochemie grown under CO2 concentrations reflecting past, Inzwischen werden die ozeanischen Flüsse durch 2006. The increase was about 0.5 °C between 1998 Um die potentiellen Auswirkungen des Klimawan- present and future levels. Species responded diffe-

die Framstraße 10 Jahre lang gemessen. Die Daten and 2000 and again about 0.5 °C from 2003 to dels, insbesondere der ‘Ozeanversauerung’, auf das rently to changes in CO2 suggesting that the pre- zeigten von 1997 bis 2006 die Temperaturzunahme 2006. After reaching a peak in late autumn and win- Phytoplankton zu untersuchen, wurden Schlüssel- dicted changes in carbonate chemistry will have

der Wassermassen atlantischen Ursprungs im Euro- ter 2006, temperatures started to decrease slowly. arten verschiedener Gruppen unter CO2-Konzen- profound effects on phytoplankton communities, päischen Nordmeer und der Framstraße. Die Zunahme Warm anomalies propagating through Fram Strait trationen angezogen, die vergangenen, heutigen und oceanic productivity and global biogeochemical erfolgte in zwei Stufen und betrug jeweils von 1998 and traced farther in the polar basins were recog- zukünftigen Bedingungen entsprechen. Die Arten cycles. Applying different in vivo techniques, the

bis 2000 und von 2003 bis 2006 etwa 0,5 °C. Seit nised as advective features and their origin was reagieren unterschiedlich auf veränderte CO2-Kon- modes of carbon acquisition have for the first time Winter 2006 geht die Temperatur langsam wieder related to the strength of the subpolar gyre. zentrationen, was nahelegt, dass die prognostizier- been characterised for the N2-fixing cyanobacteria zurück. Die Ausbreitung der warmen Anomalien legt ten Veränderungen in der Karbonatchemie gravie- Trichodesmium. The results from this detailed study nahe, dass es sich um advektive Ereignisse handelt, Ocean, ice sheets and sea level in a changing climate rende Auswirkungen auf die Zusammensetzung der point to an improved resource allocation between

die durch Veränderungen im Subpolaren Wirbel des Assimilation of sea level data from the period 1986 Phytoplanktongesellschaften und auf die marine Pro- carbon acquisition and N2-fixation under elevated Nordatlantiks ausgelöst werden. - 2003 into a comprehensive global ocean model is duktivität sowie die globalen Stoffkreisläufe haben CO2. The results from these studies are implemen- used to quantify the processes that are responsible werden. Mittels verschiedener in-vivo-Methoden ted into biogeochemical models to assess their

Ozean, Eisdecken und Meeresspiegel in einem for global sea level rise as well as regional changes wurde erstmals der Kohlenstofferwerb des N2-fixie- effects on the global cycling of elements, especially sich wandelnden Klima in sea level. The trend in global mean sea level rise renden Cyanobakterium Trichodesmium charakteri- carbon. Mithilfe der Assimilation von Meeresspiegeldaten of 3.0 - 3.5 mm/year remains more or less constant siert. Die Ergebnisse dieser detaillierten Studie deu- aus dem Zeitraum 1986 - 2003 in umfassende glo- over the whole period. However, the relative contri- ten auf eine verbesserte Ressourcenausnutzung bale Ozeanmodelle quantifizieren wir die Prozesse, butions of steric expansion and fresh water budget zwischen Kohlenstofferwerb und Stickstofffixierung

die für den globalen Meeresspiegelanstieg und für of the ocean change. During the first half of the unter erhöhtem CO2 hin. Die Resultate dieser Stu- regionale Veränderungen verantwortlich sind. Der period 1989-2003, the fresh water budget contribu- dien finden Eingang in biogeochemische Modelle, Trend des global gemittelten Meeresspiegels bleibt tes roughly two thirds of the global mean sea level um die Auswirkungen der beobachteten Veränderun- über den gesamten Zeitraum mit 3,0–3,5 mm/Jahr rise while steric expansion is responsible for only gen auf globale Stoffflüsse abschätzen zu können. weitgehend konstant. Dabei ändern sich aber die one third. In the second half of the period, this rela- relativen Beiträge der sterischen Ausdehnung und tionship reversed. Abb. 2: Aggregierte Filamente von Trichodes- des Süßwasserhaushalts des Ozeans. Während zu mium erythraeum. Dieses Cyanobakterium gilt als

Beginn des Zeitraums die Meeresspiegeländerungen einer der wichtigsten N2-Fixierer im heutigen im globalen Mittel zu etwa zwei Drittel ihre Ursache Ozean und zeigt eine hohe Sensitivität gegenüber 200µm im Süßwasserhaushalt und zu einem Drittel in der veränderten CO2-Konzentrationen. sterischen Ausdehnung haben, dreht sich dieses Ver- Fig. 2: Aggregated filaments of Trichodesmium hältnis in der zweiten Hälfte des Zeitraums um. erythraeum. This cyanobacteria is one of the most

important N2-fixing organisms in the contemporary oceans and appears to be highly sensitive to

changes in CO2 concentrations. (Photo: S. Kranz) 68 3. Forschung Research 69

MAR2: Palaeoclimate mechanisms and variability MAR2: Paläoklima: Mechanismen Infrastructure at the AWI offers a unique research und Variabilität environment to study past, present and future variations of climate change whereby science benefits ral precipitation (e.g. Mg, Sr, etc.). Classical crystal Die bestehende Forschungsinfrastruktur am AWI from the interactions between the groups. One focus growth theory, relates the rate of calcite precipita- bietet eine einzigartige Umgebung, um vergan- of MAR2 is on the reconstruction and modelling of tion to the degree of supersaturation. However, the genen, gegenwärtigen und künftigen Klimawan- past climate change from a marine perspective. Geo- aqueous composition itself (solution stoichiometry) del zu studieren, wobei die Wissenschaft vom physical data and proxies are used as model input die Elementzusammensetzung von Karbonaten bestim- may also affect the growth rate. Hence, we have Zusammenspiel der Gruppen profitiert. Ein and for validation, respectively. men, verstehen. Zweiwertige Metallionen mit ähnli- studied growth rates of single calcite crystals as a Schwerpunkt von MAR2 liegt auf Rekonstruktion chem Ionenradius wie Ca2+ können während der function of solution stoichiometry, at fixed degree und Modellierung von früheren Klimaverände- Mechanistic models of palaeoproxies Mineralausfällung (z.B. Mg, Sr, usw.) als „Verunrei- of supersaturation and measured the incorporation rungen mit Schwerpunkt im maritimen Bereich. Various sediment properties deliver useful informa- nigung“ in das Kalzit eingebaut werden. Die klassi- of Sr during calcite precipitation. We found that the Geophysikalische Daten und Proxies werden tion for reconstructing environmental parameters. sche Wachstumstheorie von Kristallen erklärt die calcite growth rate and the incorporation of Sr in jeweils zu Modelleingabe und Validierung Those properties that have a close relationship to Kalzitausfällungsrate als Funktion des Übersätti- the growing crystals strongly depended on the solu- genutzt. environmental parameters are called “proxy variab- gungsgrades. Die Zusammensetzung des Mediums tion stoichiometry. les” (“proxies” for short). Proxies are thus measu- könnte die Wachstumsrate aber auch beeinträchti- This provides important clues to understand the Mechanistische Modelle von Paläoproxies rable descriptors for desired (but unobservable) gen. Daher haben wir die Wachstumsrate von ein- incorporation of e.g. strontium, and by analogy Verschiedene Sedimenteigenschaften liefern variables such as temperature, salinity, nutrients zelnen Kalzitkristallen bei konstanter Übersättigung other elements, into biogenic calcites contributing nützliche Informationen zur Rekonstruktion von etc. The chemical make-up of fossilised remains als Funktion der Lösungszusammensetzung unter- to the readability of the sedimentary archive. Umweltparametern. Diese Eigenschaften, die in of marine protozoans, such as foraminifera, are a sucht und die Aufnahme von Sr während der Kalzit- enger Verbindung zu Umweltparametern stehen, major source of information for palaeo-environmen- ausfällung gemessen. werden „Proxy-Variablen“ (kurz: „proxy“) ge- tal and climatic reconstructions. Wir fanden heraus, dass die Kalzitwachstumsrate nannt. Proxies sind also messbare „Platzhalter“ The “Marine Biogeosciences” section studies the und die Aufnahme von Sr in den wachsenden Kri- für gewünschte (aber nicht beobachtbare) relationship between proxies and their target variab- stallen abhängig sind von der Lösungszusammenset- Umweltparameter, wie z.B. Temperatur. Der che- les. In order to translate variations in the geochemi- zung. Dies liefert wichtige Hinweise zum Verständ- mische Aufbau von fossilen Resten mariner cal signals into information on variations in the nis der Strontiumaufnahme in biogene Kalzite und Protozoen, wie z.B. Foraminiferen, ist eine Haupt- target parameters, we not only need to understand trägt zur Lesbarkeit der Sedimentarchive bei. informationsquelle für die Rekonstruktion der the biology of the foraminifera but first of all the Paläoumwelt und des Klimas. inorganic processes that determine for instance the Die Sektion „Marine Biogeologie“ untersucht elemental composition of carbonates. Divalent die Beziehungen zwischen Proxies und ihren metal ions of similar ionic radius as Ca2+ may be Zielvariablen. Um Änderungen in den geochemi- incorporated as impurities into calcite during mine- schen Signalen in Informationen über Verände- rungen in den Zielparametern zu übersetzen, müssen wir neben der Biologie der Foraminife- ren auch die inorganischen Prozesse, die z.B. 70 3. Forschung Research 71

Palaeoclimate simulations and climate reconstruction We have investigated statistical relationships between atmospheric phenomena and snow accumulation over Greenland. It is shown that enhanced Paläoklimatische Simulationen und moisture transport toward Greenland during high fre- Klima-Rekonstruktionen quency of atmospheric blocking in the Atlantic-Euro- Wir erforschten statistische Beziehungen zwischen pean region is related with high accumulation in atmosphärischen Prozessen und der Schneeakku- Greenland ice cores. This relationship can be used to mulation über Grönland. Es zeigt sich, dass in Zeiten reconstruct atmospheric phenomena during the past mit häufig auftretenden blockierenden Strömungen in order to put the variability of extreme phenomena in der atlantisch-europäischen Region ein verstärk t er during observational period into a long-term context. Feuch tigkeits transport in Richtung Grönland mit er- The “Paleoclimate Dynamics” section studies the höhter Akkumulation in grönländischen Eiskernen evolution of palaeoclimate tracers. A critical problem verbunden ist. Diese Beziehung kann genutzt wer- in radiocarbon (14C) dating is the spatial and tempo- den, um anhand von Eiskernrekonstruktionen die ral variability of marine 14C reservoir ages (MRA). To Häufigkeit dieser atmosphärischen Situationen in der assess the evolution of MRA during the last deglacia- Vergangenheit abzuschätzen und die Veränderlich- tion, we have proposed a scheme in which existing keit extremer Phänomene in der instrumentellen 14C chronologies can be re-adjusted by tran sient, Periode in einen langfristigen Zusammenhang zu three- dimensional simulations of marine and atmo- bringen. spheric ∆14C. The re-adjustment leads to enhanced Die Sektion „Paläoklimadynamik“ studiert die zeit- variability of atmospheric ∆14C and increases the myste- liche Entwicklung paläoklimatischer Isotopenindika- rious drop of atmospheric concentrations between 17.5 toren. Ein entscheidendes Problem bei der Kohlen- and 14.5 cal ka BP. We conclude that the estimation of stoffdatierung (C-14) ist die räumliche und zeitliche MRA through our new modelling approach is essential Veränderlichkeit mariner C-14-Reservoiralter (MRA). for the timing of marine proxy data. Um die Entwicklung von MRAs während der letzten Termination einzuschätzen, schlugen wir ein Schema Abb. 3: Bildausschnitt oben: Zwei Flüssigkeiten Fig. 3: Top panel: Two solutions are pumped vor, in dem bestehende C-14-Chronologien durch werden über eine Pumpe dem Reaktionsgefäß towards a reaction vessel containing a pre- dreidimensionale Simulationen mariner und atmo-

zugeführt, welches ein CaCO3-Kristall enthält weighed CaCO3 crystal (lower left). Depending sphärischer 14-C-Konzentrationen angepasst werden (links unten). In Abhängigkeit der Stöchiometrie on the stoichiometry and saturation state können. Dieses Verfahren liefert eine starke und der Sättigung der gemischten Lösung of the mixed solution, the crystal will grow Ver änderlichkeit des atmosphärischen ∆14C und wächst der Kristall (Kalziumkarbonat Ausfällung) (i.e. calcium carbonate precipitates) slower MRA. Das bislang unerklärte Abfallen atmosphär - schneller oder langsamer. Zeitgleich werden or faster and more or less of elements other ischer Konzentrationen zwischen 17,5 und 14,5 auch noch andere Elemente als Ca2+ eingebaut than Ca2+ co-precipitate (e.g. Sr2+). Using cal ka BP wird durch die neue Berechnung sogar (z.B. Sr2+). Mittels Laserablations-ICP-MS laser-ablation ICP-MS the concentration of noch verstärkt. Wir zeigen, dass die Modellierung kann die Konzentration dieser Elemente im these elements can be determined in the “over- MRA ein geeignetes Verfahren liefert, um die zeitli- zusätzlich gewachsenen Karbonat (links im Bild growth” (left side of the lower right hand panel). che Zuordnung mariner Proxydaten abzuschätzen. unten rechts) gemessen werden. 72 3. Forschung Research 73

1900 1 1 Ocean gateway and basin evolution The results of the Arctic Coring Expedition (ACEX) and geophysical surveying over several years lead to new evidence for the environmental conditions Entwicklung von Meeresengen und Ozeanbecken of the young Arctic Ocean. At least 17.5 million Die Ergebnisse der Arctic Coring Expedition (ACEX) years ago, the Arctic Ocean changed from an oxy- und mehrjähriger geophysikalischer Untersuchun- gen-starved ocean to the condition we have today gen ergaben ein neues Bild der Umweltbedingungen as a result of a developing shallow gateway to the des jungen arktischen Ozeans. Der arktische Ozean Atlantic Ocean. New data demonstrate that existing wurde spätestens vor 17,5 Millionen Jahren von einem models of the timing and processes involving conti- sauerstoffarmen Ozean zu heutigen Bedingungen nental rifting and break-up as well as the generation durch eine wahrscheinlich flache Seestraße zum of oceanic crust in the North Atlantic region, in the Nordatlantik verändert. Neue Daten zeigen, dass die Indian Ocean and in the Southern Pacific must be bisherigen Modelle zu den Zeiten und Prozessen der revised. Deep crustal seismic data reveal for the kontinentalen Rifting und Aufbrüche sowie zum Ent- first time the structure of the sheared continental stehen der ersten ozeanischen Kruste in der nordat- margin of South Africa and its relevance for the lantischen Region, im Indischen Ozean und im uplift process of the southern African continent. Südpazifik revidiert werden müssen. Tiefenseismi- Through the analysis of seismic data from the Agul- sche Daten zeigen zum ersten Mal den Aufbau des has Drift in the southwestern Indian Ocean, a Abb. 4: Seismisches Profil aus dem Transkei gescherten Kontinentalrandes vor Südafrika und palaeo-bottom current (from about 34 million years Becken südöstlich Südafrikas. Der Aufbau der seine Bedeutung für Hebungsprozesse des südlichen ago) could be identified, which was active in a simi- ostwest-orientierten M-Drift seit dem Oligozän afrikanischen Kontinents. Die Analyse seismischer lar way to the Antarctic Bottom Water of today. This (Reflektor O) deutet auf eine Bodenstromak- Daten von der Agulhas Drift im Südwest-Indik führte infers a significant ice cover of East Antarctica tivität bereits in dieser Periode. Diese Boden- zur Identifizierung einer dem heutigen Antarktischen already at that time. The closing of the Isthmus of strömung floss von Westen durch die Agulhas Bodenwasser ähnlichen Bodenströmung bereits vor Panama seemed to have affected also the regional Passage und weiter durch das Transkei Becken ca. 34 Mio. Jahren. Dies deutet auf eine signifikante current system and sediment transport south of nach Süden. Damit zeigte die Paläoströmung -2.1000E-02 -9.0000E-03 3.0000E-03 1.5000E-02 2.7000E-02 Eisbedeckung der Ostantarktis schon zu diesem Zeit- Africa. These projects provide important boundary einen dem heutigen Antarktischen Bodenwasser -2.7000E-02 -1.5000E-02 -3.0000E-03 9.0000E-03 2.1000E-02 punkt. Starke Auswirkungen auf das regionale Strö- conditions for detailed palaeo-geographic recon- ähnlichen Pfad. mungssystem und damit den Sedimenttransport süd- structions for palaeo-climate models of tectonic Fig. 4: Seismic profile from the Transkei Basin lich Afrikas hatte auch die Schließung des Isthmus time-scales. southeast of South Africa. The build-up of the von Panama. Die Ergebnisse aller dieser Projekte east-west oriented M-Drift starting in Oligocene liefern wichtige Randbedingungen für eine detail- times (reflector O) indicates an active seabed lierte globale paläo-geographische Rekonstruktion current already for that period. This seabed für paläoklimatische Modellierungen auf tektoni- current took a path from the west through the schen Zeitskalen. Agulhas Passage and onwards through the Transkei Basin towards the south. With this the seabed current showed a path similar to the Antarctic seabed-water of today. 74 3. Forschung Research 75

3.2 COAST We have already attained significant insights into the fundamental processes of coastal diversity, food web Coastal ecosystems encompass living and non-living dynamics, and chemical-biological interactions par- components and both are subject to global and regio- ticularly for the North Sea and Wadden Sea coasts. 3.2 COAST nal changes. The coastal zone and its estuaries are Wir verfügen bereits über weitreichende Erkennt- We are proceeding with interpreting the functional experiencing increasing societal pressures. Depen- nisse und Einblicke in fundamentale Prozesse zur interactions of the coastal elements to generate sce- Küstenökosysteme mit ihren biotischen und abioti- dent upon the forcing functions, these changes include Diversität, zur Dynamik von Nahrungsnetzen und narios and hypotheses to model the consequences of schen Bestandteilen sind sowohl globalen als auch the consequences of manifold human activities, ran- zu chemisch-biologischen Interaktionen in Küsten- accelerated or mitigated coastal changes. In the AWI regionalen Veränderungen ausgesetzt. Auf Küstenzo- ging from input of chemical compounds (e.g. nutri- gebieten, insbesondere der Nordsee und des Wat- partnership with GKSS, we are delivering the neces- nen und ihren Ästuaren lastet ein immer weiter ents and contaminants) to alteration of coastal topo- tenmeeres. Dadurch werden laufend Fortschritte in sary tools, operational systems and integration of zunehmender gesellschaftlicher Druck. Diese Verän- graphy via the building of dykes, jetties and breakwaters. der Interpretation funktioneller Interaktionen erzielt, information necessary for policy makers and society derungen, in Abhängigkeit der treibenden Kräfte, In addition, the combination of human-induced and um letztendlich mit Hilfe von Szenarien und Hypo- at large with a view towards understanding and umfassen die Konsequenzen zahlreicher menschli- natural climatological changes have led to increa- thesen die Auswirkungen eines beschleunigten oder managing coastal resources. cher Aktivitäten, von der Einleitung chemischer sing temperature and salinity changes with conse- auch veränderten Wandels der Küstengebiete zu Substanzen (z.B. Nähr- und Schadstoffe) bis hin zu quences for altered wind fields, wave heights and modellieren. Durch die Zusammenarbeit von AWI Änderungen der Küstentopographie durch den sea level rise. Increased use of the coastal areas und GKSS sind wir in der Lage, die notwendigen Bau von Deichen, Buhnen oder Wellenbrechern. through population growth and attendant increased Werkzeuge, die operationellen Systeme und die CO1: Coastal Change: Long-term Zusätzlich hat die Kombination anthropogener und economic activities including fisheries, aquaculture Integration von Information bereitzustellen, um die natürlich-bedingter Klimaänderungen zu steigenden and tourism all lead to enhanced pressures on coastal benötigten Informationen für politische Entschei- Trends and Extreme Events Veränderungen von Temperatur und Salzgehalt systems. Climate change and sea level rise are pro- dungsträger und für die Gesellschaft insgesamt mit geführt mit weitreichenden Konsequenzen für verän- minent threats to our coasts and new forms of coastal Blickrichtung auf ein grundlegendes Verständnis und Increasing temperatures and sea level rise have derte Windfelder, Wellenhöhen und Meeresspiegelan- use, such as offshore wind parks, may lead to further ein nachhaltiges Management von Küstenressourcen pushed the North Sea coastal ecosystem into a phase stieg. Eine zunehmende Nutzung der Küstengebiete habitat loss. Global transportation by ships and aqua- zu liefern. of dramatic change. This is apparent when pheno- durch eine wachsende Bevölkerung und der damit culture are responsible for the unintentional introduc- mena of the last few years are compared to those of verbundene Anstieg ökonomischer Aktivitäten wie tion of new species. These invasions of new species, the preceding decades. Water temperatures in sum- Fischerei, Aquakultur und Tourismus hat zu einem as well as migration of others, affect the structure of mer have become markedly higher and winters unu- steigenden Druck auf Küstengebiete geführt. Klima- coastal food webs. CO1: Küste im Wandel: Langfristige sually milder. This has caused species from the Eng- veränderung und Meeresspiegelanstieg sind die lish Channel to immigrate into North Sea areas herausragenden Bedrohungen für unsere Küsten und Entwicklungen und extreme Ereignisse around the island of Helgoland. Species richness has neue Nutzungsformen, wie z.B. die Einrichtung increased on rocky bottoms. Among fish, the red von Windparks in Offshore-Gebieten, können zu Steigende Temperaturen und Wasserstände haben mullet (Mullus surmuletus) is the most conspicuous weiteren Verlusten von Habitaten führen. Globale das Ökosystem der Nordseeküste in eine Phase immigrant to the kelp forests surrounding the island. Transporte durch Schiffe und Aquakultur führen zur rascher Veränderungen gestürzt. Dies wird deutlich, In any case, thus far, few cold water species have unbeabsichtigten Einführung neuer Arten. Diese ein- wenn die Ereignisse der letzten Jahre mit den vor- vanished from this habitat but among fish species, geschleppten neuen Arten, zusammen mit anderen hergehenden Jahrzehnten verglichen werden. Extrem the eelpout (Zoarces viviparous) is on the retreat. In eingewanderten Arten, beeinflussen die Struktur der hoch waren die Wassertemperaturen in den letzten Nahrungsnetze in Küstensystemen. Sommern und die Winter ungewöhnlich milde. Das hat dazu geführt, dass sich um Helgoland zunehmend Arten aus dem Bereich der Kanalküste 76 3. Forschung Research 77

the increasingly warmer waters of the Wadden Sea the juveniles are running into an oxygen deficit. The sudden introduction of exotic organisms is even more significant than gradual immigrations and etablieren konnten. Die Artenzahl ist dadurch gestie- emigrations in response to temperature from and to gen. Nur wenigen Arten wurde es zu warm und sie adjacent regions. Certain species have been uninten- verschwanden. Unter den Fischen ist die Streifen- tionally introduced via shipping (deballasting) or barbe Mullus surmuletus die auffälligste Zuwanderin transfers of stock for mariculture. Most originate in den Algenwäldern um Helgoland. Ein anderer from warmer waters and had been limited by the Fisch, die lebend gebärende Aalmutter Zoarces vivi- coldness in the North Sea. This hurdle is now a lower parus, ist dagegen auf dem Rückzug. Im wärmer level. The warming of the North Sea has created an gewordenen Wasser des Wattenmeeres geraten ihre “Eldorado” for introduced species. In the deeper Jungen in ein Sauerstoffdefizit. zones of the Wadden Sea, these aliens now comple- Mehr noch als graduelle Zu- und Abwanderungen tely dominate. Above all, the Pacific oyster (Cras- fallen die exotischen Organismen ins Gewicht. Sie sostrea gigas) has become a key component in the gelangen unbeabsichtigt von fernen Küsten mit Schiffen ecosystem (Fig. 5). Other exotic species, such as the oder Seetiertransporten in die Nordsee. Fast alle stam- American slipper limpet, Sargassum seaweed and men aus wärmeren Gewässern und waren daher in der tunicates from Japan, and barnacles from Australia Nordsee an die Kälte weniger gut angepasst. Das spielt grow upon the on the oyster shell beds. The introdu- jetzt kaum noch eine Rolle. Die erwärmte Nordsee ist ced oyster is carpeting the Wadden Sea and comple- 2000 zum Eldorado eingeschleppter Arten geworden. In den tely changing the benthic habitat with severe conse- Oysters m-2 tiefer gelegenen Wattbereichen beherrschen sie voll- quences for native blue mussel (Mytilus edulis) kommen das Bild. Allen voran ist eine aus dem Pazifik communities. This globalisation in combination with stammende Auster Crassostrea gigas zur dominanten climatic warming is profoundly altering the ecologi- 1500 Lebensform geworden (Abb. 5). Auf ihren Schalen wach- cal web of the North Sea coast. sen die ebenfalls eingeschleppten Pantoffelschnecken

aus Amerika, Beerentang und Manteltiere aus Japan und 1000 Seepocken aus Australien. Diese Globalisierung hat Abb. 5: Pazifische Austern konnten sich im zusammen mit der Erwärmung das ökologische Bezie- Sylter Wattenmeer durch die warmen Sommer hungsnetz an der Nordseeküste revolutioniert. der letzten Jahre rasant vermehren. 500 Fig. 5: Invasive Pacific oysters around the island of Sylt have proliferated enormously in the warm summers of the past few years. 0 1995 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 78 3. Forschung Research 79

CO2: Coastal Diversity: Key Species Experimental analysis of food web interactions revealed that nutrient limitation signals in phyto- and Food Webs plankton are transferred up the food chain through CO2: Küstendiversität: Schlüsselarten zooplankton to larval fish. In particular, phosphorus The objective of the coastal diversity work package Die experimentelle Analyse von Interaktionen im limitation in algae leads to decreased condition of und Nahrungsnetze is to obtain fundamental understanding of ecosystem Nahrungsnetz hat gezeigt, dass Nährstofflimitations- larval fish feeding on zooplankton that had fed on complexity, structure and function, to appraise effekte in Mikroalgen durch die Nahrungskette über these algae. This probably also explains the much Das Ziel dieses Arbeitspakets ist es, unser Wissen coastal biodiversity and reveal both its dependence das Zooplankton an Fischlarven weitergegeben wer- stronger recycling of phosphorus relative to nitrogen über Komplexität, Struktur und Funktion unserer and its impact on ecosystem functioning. This is den. Vor allem Phosphorlimitation in Algen führt zu and carbon in the ecosystem of the Sylt–Rømø Bight. Küstenökosysteme zu erweitern, die Biodiversität die- achieved by combining long-term observations with einer stark verringerten Kondition der Fische, die Only 17 % of carbon, 43 % of nitrogen, but 81% of ser Systeme zu quantifizieren und deren Bedeutung laboratory and field experiments on the ecology of Zooplankton aufgenommen haben, welches sich von phosphorus is cycling between trophic levels. As a und Abhängigkeit für das Funktionieren des Systems coastal communities. diesen limitierten Algen ernährt hatte. Dies könnte result of the currently decreasing nutrient loadings, zu erfassen. Diese Ziele werden durch eine Kombi- Our research on hidden diversity in both macro- die starken Unterschiede im Recycling von Phosphor nutrient limitation of secondary consumer produc- nation von Langzeitstudien, Labor- und Freilandun- and microalgae revealed a completely new marine im Vergleich zu Stickstoff und Kohlenstoff im Öko- tion could well become stronger in years to come. tersuchungen an Küstengemeinschaften erreicht. picoplanktonic algal group with unknown affinities system der Sylt-Römö-Bucht erklären. Nur 17% des Unsere Untersuchungen der Diversität von Makro- to other plant and animal groups (eukaryotes), as Kohlenstoffs, 43% des Stickstoffs, dafür 81% des und Mikroalgen führte zu der Entdeckung einer voll- well as hitherto unrecognized new arrivals of Phosphors werden wieder ins System zurückge- ständig neuen Picoplanktongruppe, mit bis jetzt macroalgae in the North Sea. Even though the schleust. Es ist möglich, dass als Folge der sich ver- ungeklärter Verwandtschaft mit anderen Eukaryon- ongoing changes in macroalgal communites are ringernden Nährstoffeinträge die Nährstofflimitatio- ten, sowie zu neu entdeckten eingewanderten Makro- severe, and for instance the recent arrival Japanese nen von Sekundärkonsumenten in Zukunft stärker algenarten in der Nordsee. Obwohl die Änderungen wireweed (Sargassum muticum) has positive influ- werden. in den Makroalgengemeinschaften gravierend sind - ences on habitat structures by providing additional der eingewanderte Japanische Beerentang (Sargas- refuge for animals, the overall function of macroal- sum muticum) zum Beispiel strukturiert Habitate gal communities is remarkably stable. This is not the und bietet zusätzlichen Schutz für Tiere, sind die case in those areas where the Pacific oyster (Cras- Änderungen jedoch ohne großen Einfluss auf Öko- sostrea gigas) has successfully become established. systemfunktionen und beeinflussen nur zeitweise die Diversität und Struktur sublitoraler Hartbodenge- meinschaften. Im Gegensatz zu den Algengemein- schaften sind die Effekte in der Muschelgemeinschaft viel stärker, da die eingeschleppte Pazifische Auster (Crassostrea gigas) massiv die einheimische Miesmu- schel (Mytilus edulis) verdrängt. 80 3. Forschung Research 81

CO3: Chemical Interactions: tive organism of AZP – a small marine dinoflagellate. We have confirmed that the previous attribution of Ecological Function and Effects AZP to another larger dinoflagellate was likely due to predatory consumption of the causative species, e.g. CO3: Chemische Interaktionen: Marine organisms produce a vast array of natural sub- esse. Durch unsere Forschungen mit Feldkampagnen tropic transfer. Ökologische Funktion und stances with high biological activity against other in schottischen, norwegischen und dänischen Küsten- The global distribution and range of other toxige- species or which act as chemical messengers within a gewässern konnte inzwischen ein entscheidender nic organisms, such as the cnidaria (jellyfish and Auswirkung population of a given species. In addition, man-made Durchbruch für das Verständnis dieses Phänomens allies), also appears to be expanding in the North chemicals (pesticides, herbicides, industrial waste) erzielt werden. Im Besonderen konnten wir durch Sea. Probably due to climate change, jellyfish spe- Marine Organismen produzieren eine breite Palette are contributed to the coastal oceans and which can den Einsatz sensitiver chemischer Analytik an Bord cies originating from warmer regions are now detec- natürlicher Substanzen, die eine hohe biologische have profound effects on the health and functioning die biogeographische und ökologische Verbreitung ted more often in cold-moderate temperature seas. Aktivität gegenüber anderen Arten aufweisen oder of organisms in coastal and shelf sea areas. und Verteilung der Toxine in der Nordsee bestim- Only recently, a swarm of a bioluminescent jellyfish die als chemische Botenstoffe innerhalb von Popula- Harmful algal blooms (HABs) are responsible for men. Von besonderer Bedeutung ist, dass wir letzt- (Pelagia noctiluca) killed and digested the whole sal- tionen der Art fungieren können. Zusätzlich werden causing devastating consequences to coastal ecosy- endlich den Azaspirazid-produzierenden Organis- mon crop of a fish farm. The origin and chemical anthropogene Chemikalien (Pestizide, Herbizide, stems, social and economic damage to communities mus, ein kleiner mariner Dinoflagellat, identifizieren structure of cnidarian toxins are still open questions. industrielle Abwässer) in Küstenbereiche eingetra- dependent upon fisheries and aquaculture resources und ihn für weitere Studien kultivieren konnten. Die We have focussed attention on the identification of gen und diese Substanzen können schwerwiegende and can also result in human illness via consumption frühere Zuordnung von Azaspiraziden mit einem endobiotic bacteria, analysis of toxin structures (with Auswirkungen auf Gesundheit und Funktion der of contaminated seafood. Among these negative anderen großen Dinoflagellaten beruht somit höchst- GKSS partners) and the investigation of biological Organismen in Küsten- und Schelfmeergebieten human health effects caused by toxic algae, azaspir- wahrscheinlich auf einem trophischen Transfer, d.h. effects at the cellular level. The sample material has haben. acid poisoning (AZP) has been one of the most pro- durch Konsumption der eigentlich produzierenden been collected from waters around Helgoland, the Harmful Algal Blooms (HABs) sind verantwortlich blematic for northern European waters since its new Art. Hebrides, the Shetland and Orkney Islands. Endo- für verheerende Auswirkungen auf Küstengebiete type of appearance in consumers of Irish mussels Die globale Verbreitung und das Ausmaß anderer biotic bacteria were detected in all of the nine cni- und für soziale und ökonomische Schäden in Gebie- eaten in the Netherlands in 1995. The associated toxischer Organismen, wie der Nesseltiere (Quallen darian species (e.g. Lion’s Mane jellyfish, sea ane- ten mit Fischerei und Aquakultur. Daneben sind toxins (azaspiracids) have now been characterised und deren Verwandten), betrifft ebenfalls die Nord- mones, stony corals, sea pens, Hydrozoa). Some of HABs als Ursache schwerer Schädigungen der but the toxin syndrome has reappeared sporadically see. Zunehmend werden, wohl infolge des Klima- the sea anemones harboured organ-like, tightly pak- menschlichen Gesundheit über den Verzehr konta- throughout Europe over the last decade and is of wandels, Cnidaria-Arten wärmerer Gebiete in den ked bacterial aggregates, which are enwrapped by minierter Meeresfrüchte bekannt. Seit einem neuar- extreme regulatory concern for seafood safety. Our kalt-gemäßigten Zonen entdeckt. Jüngst tötete und fraß envelopes (Fig. 6). DNA sequence data of endobiotic tigen Auftreten von Vergiftungserscheinungen bei research efforts based upon field expeditions to the ein Leuchtquallen-Schwarm (Pelagia noctiluca) den bacteria derived from cultures suggest the existence Menschen nach dem Verzehr irischer Muscheln in coastal waters of Scotland, Norway and Denmark gesamten Bestand einer Lachsfarm. Ursprung und che- of an exceptional habitat inside the tentacles, with den Niederlanden 1995 ist die sogenannte Azaspi- have led to significant breakthroughs in understan- mische Struktur der Nesseltier-Toxine sind ungeklärt. circa 50% of the endobiotic bacteria described razid-Vergiftung (AZP) eine der problematischsten ding this phenomenon. In particular, we have deter- Wir haben uns auf die Identifizierung endobiontischer recently as novel species. Literature data of their Schädigungen der menschlichen Gesundheit durch mined the biogeographical and ecological distribu- Bakterien, die Analyse der Toxinstrukturen (mit Part- potential physiological traits refer to a wide pathoge- toxische Algen in nordeuropäischen Gewässern. tion of these toxins in the North Sea by means of on nern der GKSS) und die zell-biologischen Wirkungen nic spectrum and comprising the production of vastly Wenn auch die verantwortlichen Toxine (Azaspi- board chemical analysis. More importantly, we have konzentriert. Das Tiermaterial stammt aus den different toxins (i.e. cytotoxins, tetrodotoxin, and razide) inzwischen charakterisiert sind, waren die finally identified and brought into culture the causa- Gewässern um Helgoland, den Hebriden, den Shet- fish-specific R-toxin). toxischen Syndrome in den letzten 10 Jahren in land- und Orkney-Inseln. Endobiontische Bakterien Europa immer wieder zu beobachten; Azaspirazide wurden in den Tentakeln aller neun untersuchten sind deshalb für die Muschel-Industrie unter regula- Nesseltier-Spezies (u. a. Feuerquallen, Seenelken, torischen Gesichtspunkten von herausragendem Inter- Hardkorallen, Seefedern, Hydrozoen) gefunden. 82 3. Forschung Research 83

CO4: Observation and Information CO4: Beobachtungen und Information for Coastal Zone Management Einige Seenelken-Spezies enthalten organähnliche, für das Küstenmanagement von einer Hülle umgebene, dicht gepackte Bakterien- Integrated coastal zone management aims at a sustai- aggregate in der Epidermis ihrer Tentakeln (Abb. 6). Küsten und ihre Flussmündungen entwickeln sich nable use of the coastal ecosystem and must rely Die DNA-Sequenzdaten endobiontischer Bakterien zunehmend zu Brennpunkten unserer Gesellschaft. on science-based information about the status of aus Kulturen deuten auf einen besonderen Standort Flüsse verfrachten Nährstoffe und toxische Sub- the coastal ecosystem and on scenarios of future innerhalb der Tentakeln hin; etwa 50% der Endo- stanzen in das Küstenwasser. Durch Schifffahrt und coastal developments. The goal of the European bionten wurden erst kürzlich als „neue Spezies“ Aquakultur wandern neue Arten von Übersee ein Water Framework Directive is a good ecological sta- beschrieben. Literaturdaten ihrer potentiellen phy- und breiten sich aus. Klimawandel und der Anstieg tus of our coasts by the year 2015. An important siologischen Eigenschaften zeigen ein vielfältiges des Meeresspiegels bedrohen die Küsten und for- aspect of the evaluation of the present status is the pathogenes Spektrum, welches die Produktion dern Schutzmaßnahmen. Diese Maßnahmen sowie compari son with historic reference conditions. The äußerst verschiedener Toxine (Cytotoxine, Tetrodoto- weitere Nutzungsformen wie Windkraftanlagen kön- analysis of our long-term observations yields a base- xin, fisch-spezifisches R-Toxin) einschließt. nen zu Habitat-Verlusten führen. Ziel eines inte- line for such evaluations. A comparison of the ben- grierten Küstenmanagements ist eine nachhaltige thic community of the 1930’s in Königshafen (a small ABCNutzung der Küste und das Küstenmanagement ist bay in the Wadden Sea near Sylt) with recent obser- auf wissenschaftlich fundierte Informationen über vations shows irreversible changes: a higher sea level den ökologischen Status der Küste und dessen probably lead to a loss of mud flats, increased rezente und zukünftige Entwicklung angewiesen. riverine nutrient loads enhanced growth of green Die europäische Wasserrahmenrichtlinie fordert bis macroalgae and invaders increased species richness. zum Jahre 2015 einen guten ökologischen Zustand Nowadays about five times more organic matter is der Küstengewässer. Die Bewertung basiert häufig auf being turned over in the Wadden Sea due to increased der Abweichung vom historischen Zustand. Unsere nutrients loads during the last century. Political Langzeitbeobachtungen bilden hier eine wichtige measures during the 1970s and 1980s to combat Grundlage. Ein Vergleich der Benthos-Gemeinschaft coastal eutrophication are successful and nutrients, der 1930er Jahre im Königshafen (Sylter Wattenmeer) phytoplankton and green macroalgae decrease. mit dem heutigen Zustand zeigt irreversible Verände- rungen: Höhere Wasserstände führten wahrscheinlich zum Verlust von Schlickwatt, höhere Nährstof- Abb. 6: Rasterelektronenmikroskopische Fig. 6: Scanning electron micrograph of the feinträge durch Flüsse förderten das Wachstum von Aufnahme von Tentakeln der Seenelke Metridium tentacles of the sea anemone Metridium Grünalgen, und eingeschleppte Tiere und Pflanzen senile. (A) Entfernte Tentakel-Spitze; senile. (A) The tip of one tentacle is broken; bereicherten das Artenspektrum. Nährstoffeinträge (B) Aggregate in einer Kaverne der Epidermis; (B) aggregate in a cavern of the epidermis; haben im letzten Jahrhundert schätzungsweise zu (C) filamentartige Strukturen verbinden die (C) filamentous structures connect bacterial cells einem etwa fünffach höheren Eutrophierungsstatus Bakterien-Zellen (Photo: M. Gedde) geführt. Politische Maßnahmen haben aber gegriffen und wir beobachten einen langsamen Rückgang der Nährstoffe, des Phytoplanktons und der Grünalgen. 84 3. Forschung Research 85

New methods for a cost-effective monitoring of the ecological status of coastal seas are being develo- Neue Beobachtungsmethoden wurden entwickelt für ped. For example, biosensors for the parallel detec- eine kostengünstige und umfassende Überwachung tion of up to 14 toxic algal species were recently des ökologischen Zustands unserer Küsten. In einem produced and this work is being pursued with respect von der EU geförderten Projekt (ALGADEC) wurden to full commercialisation. A video plankton recorder Biosensoren für die gleichzeitige Erkennung von has also been optimised and now delivers on-line bis zu 14 toxischen Algen entwickelt, die in einem high resolution in situ zooplankton images. In ano- Folgeprojekt zur Marktreife gebracht werden. Geo- ther project, geological methods were adapted and logische Methoden wurden angepasst und ermögli- tested near Helogland to enable underwater map- chen nun die Unterwasserkartierung von Makroal- ping (Fig. 7) of macroalgal beds such as those domi- gen im Helgoländer Felswatt mit hydroakustischen nated by the seaweed Laminaria (Fig. 8). Techniken. Die optische Einheit eines Videoplank- tonrecorders wurde optimiert. Das Gerät wertet die Aufnahmen in Echtzeit aus und übermittelt die Bil- Abb. 7: Darstellung zur Verteilung sublittoraler der automatisch mittels eines Internet-Protokolls. In Makroalgen bei Helgoland mittels hydro-akusti- einem weiteren Projekt wurden vor Helgoland geo- scher Verfahren logische Methoden zur Unterwasserkartierung (Abb.7) Fig. 7: Distribution of the subtidal macroalgae von Makrophytenaufwuchs, wie z.B. die von Laminaria vegetation near Helgoland as observed with hydro (Abb. 8) dominierten Bestände, angepasst und geprüft. acoustic techniques (Hass and Bartsch submitted)

Abb. 8: Makroalgen (Laminaria digitata) im Helgoländer Felswatt Fig. 8 The seaweed Laminaria hyperborea at low tide (Photo: A. Enge, AWI) 86 3. Forschung Research 87

3.3 POLAR A series of sensitivity experiments with the model system HIRHAM-NAOSIM showed that the ability of This part of the AWI research programme deals with the model to reproduce observed summer sea ice processes and interactions in the polar region of anomalies depends largely on a realistic ice volume 3.3 POLAR the Earth System using interdisciplinary observations Sensitivitätsexperimente mit dem Modellsystem at the beginning of the melt period. While summer and model simulations on time scales ranging from HIRHAM-NAOSIM für Atmosphäre, Meereis und ice retreat is strongly affected by the parameterisa- In diesem Teil des AWI-Forschungsprogramms wer- years to millions of years. Ozean zeigten, dass zur realistischen Simulation tion of the sea ice albedo, winter ice growth depends den Prozesse und Wechselwirkungen im polaren von Meereisanomalien ein mit Beobachtungen über- significantly on the parameterisation of lateral free- Bereich des Erdsystems anhand von Beobachtungen einstimmendes Meereisvolumen zu Beginn der zing. The results further suggest that uncertainties in und Modellsimulationen auf verschiedenen Zeitska- Schmelzperiode vorliegen muss. Der sommerliche the simulation of clouds and radiation contribute to len von Jahren bis zu Jahrmillionen interdisziplinär POL1: Processes and Interactions Meereisrückgang wird durch die Meereisalbedopa- deviations in the sea ice simulation. untersucht. rametrisierung beeinflusst, während im Winter das Simulations with the regional model HIRHAM indi- in the Polar Climate System Meereiswachstum stark durch die Parametrisierung cate connections between the cyclone dynamics and des seitlichen Gefrierens beeinflusst wird. Weiterhin ice sheet accumulation changes. Modelling studies Sea ice activities focused on the observations of ice zeigte sich, dass Fehler in der Simulation von Wol- on cloud and precipitation formation in Dronning POL1: Prozesse und Wechselwirkungen thickness during several campaigns in the Baltic Sea ken und Strahlungsflüssen zu Fehlern der Meereissi- Maud Land with the COSMO model revealed that and Arctic regions. Data were used e.g., for valida- mulation beitragen. Simulationen mit dem Modell the precipitation during special weather episodes im polaren Klimasystem tion of Radarsat and in preparation of CryoSat-2 as HIRHAM für die Antarktis zeigten, dass Änderungen does not decrease monotonically towards the interior well as for the determination of the sea ice mass der Akkumulation des Eisschildes mit der Zyklonen- of the continent, as in the climatological average. Aktivitäten im Bereich Meereiserkundung konzentrier- budget. Long-term observations of the sea ice thick- dynamik zusammenhängen. Studien mit dem Modell Polar ozone loss processes are recently under ten sich auf Beobachtungen der Eisdicke während ness were continued during the ‘Polarstern‘ Cruise COSMO zur Wolken- und Niederschlagsbildung in debate following new laboratory measurements of a zahlreicher Kampagnen im Bereich Ostsee und Arktis. ARK XXII-2 in the North Pole region. First results Dronning Maud Land belegten, dass der Nieder- key kinetic parameter performed by American sci- Die Daten dienen u.a. der Validierung von Radarsat, indicate a thinning of more than 50% since 2001, schlag während einzelner Wetterepisoden anders als entists. Use of the new parameter values by AWI in der Vorbereitung auf CryoSat-2 sowie der Bestimmung which is related to the replacement of multi-year im klimatologischen Mittel nicht monoton zum Kon- numerical models revealed that neither the obser- der Eismassenbilanz. Langzeitmessungen der Eisdicke ice by first year ice due to unusually rapid ice drift. tinentinneren abnimmt. ved polar ozone loss nor the measured budget of wurden während der ‚Polarstern‘-Fahrt ARK XXII/2 in Sea ice retreat during spring 2007 occurred also in Das bisherige Verständnis von Ozonabbauprozes- the ozone destroying chlorine species can be repro- der Nordpol Region fortgeführt. Ergebnisse deuten auf the Svalbard region and hampered the conduction sen in der polaren Stratosphäre wurde kürzlich von duced. Such loss rates were determined e.g. by two eine Verringerung der Eisdicke um mehr als 50% seit of a joined AWI/ESA campaign with the aircraft amerikanischen Wissenschaftlern durch neue Labor- ozone-sonde campaigns (Match), which were con- 2001 hin, was durch das vermehrte Auftreten einjähri- ‘Polar 2‘, since it was more difficult to reach the far messungen eines wesentlichen kinetischen Parame- ducted in the Arctic (2006/07) and in the Antarctic gen Eises infolge ungewöhnlich schneller Eisdrift sea ice covered region. The campaign was aiming at ters in Frage gestellt. Am AWI wurde durch Verwen- (2007). In April 2007 the international ASTAR2007 erklärbar ist. Wegen der relativ geringen Reichweite the simultaneous observation of meteorological pro- dung der neuen Parameterwerte in numerischen campaign took place in the vicinity of Spitsbergen, des Flugzeugs ‚Polar 2’ erschwerte der Rückgang des cesses, sea ice cover (see chapter 2: Lüpkes et al. : Modellen gezeigt, dass damit weder der beobach- employing AWI’s ’Polar 2‘ aircraft and the DLR Fal- Eises im Bereich Spitzbergen im Frühjahr 2007 die Leads in Sea Ice: Heating the Atmosphere?) and tete polare Ozonabbau noch das gemessene Budget con. During the very clean atmospheric conditions Durchführung einer AWI/ESA Kampagne mit ‚Polar 2’, roughness with high resolution and to use the data der Ozon abbauenden Chlorspezies reproduzierbar observational data of background aerosol, cirrus die zum Ziel hatte, meteorologische Prozesse und Eis- e.g. for validation of satellite-based observations. ist. Ozonabbauraten wurden z.B. durch die sog. and mixed-phase clouds were collected. rauigkeit sowie Eisbedeckung (siehe Kap. 2, ,Christof Match-Koordination während zweier Ozonsonden- Lüpkes et al.: Rinnen im Meereis: Heizung für die Atmo- kampagnen bestimmt (Arktis, 2006/07 und Antarktis, sphäre?) gleichzeitig hochaufgelöst zu erfassen und u.a. 2007). zur Validierung von Satellitenmessungen zu nutzen. 88 3. Forschung Research 89

In 2007 modeling studies and the reconstruction of chemical and biological data were assimilated into the palaeo snow accumulation rate between Koh- a coupled ocean circulation – ecosystem model set nen and Dome Fuji were continued and refined. up for the eddy in which the experiment was con- Furthermore the ice chronology and non-climatic ducted. The model runs are currently being dia- Im April 2007 fand die internationale ASTAR2007 biases for the isotopic data in the lower part of the für Kohlenstoff, Nährsalze und Plankton errechneten gnosed to better understand the processes involved Kampagne von Spitzbergen aus statt mit dem AWI- EDML ice core was reconstructed using a 3-D nested Bilanzen weisen übereinstimmend auf einen starken in the sedimentation event. Flugzeug ‚Polar 2’ und dem DLR-Jet Falcon. Unter Antarctic model. To determine the accumulation Exportfluss hin. Da die Daten während des Zeitrau- Annual mean net carbon uptake by the plankton sehr sauberen atmosphärischen Bedingungen wurden rate on Halfarryggen and Søråsen as well as its local mes des Experiments in ein und demselben Wasser- community (net community production; NCP) for Daten des Hintergrundaerosols sowie von Cirrus- variation, an expedition was carried out in the region körper gewonnen wurden, bildeten sie überdies eine the central Weddell Sea was found to be relatively und gemischt-phasigen Wolken gewonnen. south of Neumayer Station, Antarctica. ideale Grundlage für eine Untersuchung zur Deck- low with 1.8 mol C m-2 yr-1. This does not agree Im Jahr 2007 wurde die Modellierung bzw. Rekon- schicht-Dynamik. Neben der relativen Bedeutung with previous views that marginal ice zones gene- struktion der Paläoakkumulationsrate zwischen Koh- atmosphärischen und ozeanischen Antriebs wurde rally support high productivity. In the inshore regi- nen und Dome Fuji weiter fortgeführt und verfeinert. unter anderem die vertikale Diffusivität bestimmt. ons of the Weddell Sea NCP is about twice as high. Des Weiteren wurde u.a. die Eis-Chronologie des POL2: Southern Ocean Climate Physikalische, chemische und biologische Daten wur- In a study of the biogeochemistry of Antarctic poly- unteren Abschnitts des EDML Eiskerns anhand eines den in ein gekoppeltes Zirkulations- und Ökosystem- nyas it was deduced and quantified that the great verfeinerten 3D Antarktismodells rekonstruiert. Zur and Ecosystem Modell assimiliert, welches für den mesoskaligen Weddell Polynya of the 1970s must have been a Bestimmung der Akkumulationsrate auf Halvfarryg- Wirbel, in dem EIFEX durchgeführt wurde, aufgesetzt significant one-time sink for anthropogenic CO2. In gen und Søråsen wurde eine Expedition im Januar/ Close cooperation by marine physicists, chemists wurde. Die Modellergebnisse werden gegenwärtig contrast, present-day open ocean convective pro-

Februar 2007 in die Region südlich der Neumayer and biologists enabled a better understanding of the hinsichtlich der für das Sedimentationsereignis rele- cesses do not seem to contribute much to CO2 Station, Antarktis, durchgeführt. coupling of the climate and ecosystem, especially vanten Prozesse ausgewertet. sequestration. In coastal polynyas, however, the

considering such processes which influence the Die mittlere jährliche Netto-Kohlenstoffaufnahme CO2 drawdown is extremely high and connected to concentration of carbon dioxide in the atmosphere. durch die Planktongemeinschaft (NCP) im inneren newly formed seabed water. The data that had been obtained during the Euro- Weddellmeer wurde mit 1.8 mol C m-2 a-1 als nied- The northward transport of Antarctic Bottom POL2: Klima- und Ökosystem pean Iron Fertilisation Experiment EIFEX, performed rig befunden. Dies widerspricht früheren Annahmen, Water (AABW) was estimated using the adjoint in the centre of the Antarctic Circumpolar Current, dass Eisrandzonen generell hohe Produktivität auf- method in a coarse resolution global model fitted to im Südozean which was the first to reveal an export of carbon- weisen; NCP in den küstennahen Regionen des Wed- hydrographic and tracer data. Radiocarbon and containing plankton particles to the deep ocean dellmeeres ist doppelt so hoch. Aus einer biogeo- chlorofluorocarbon data constrain deep and bottom In enger Zusammenarbeit von physikalischen Ozea- following fertilisation, were analysed in more detail. chemischen Untersuchung antarktischer Polynyas water transport rates as well as spreading pathways. nographen, Meeres-Chemikern und -Biologen konnte Budgets calculated for carbon, nutrients and plank- wurde geschlossen, dass die große Weddell-Polynya The equatorward bottom water transport from the ein besseres Verständnis der Kopplung von Klima- ton all indicate a high export flux. The Lagrangian der 1970er Jahre eine bedeutende Senke für anthro- Southern Ocean (17.9_ 106 m3 s-1 at 50° S) is of

und Ökosystem erreicht werden, insbesondere hin- character of the experiment was also exploited for a pogenes CO2 gewesen sein muss. Im Gegensatz similar magnitude to the deep water transport from sichtlich solcher Prozesse, welche die Konzentration study of the mixed layer dynamics that allowed con- dazu scheint derzeit durch konvektive Prozesse im the North Atlantic (15.7_ 106 m3 s-1 at 50° N).

von Kohlendioxid in der Atmosphäre beeinflussen. clusions to be drawn about the relative importance offenen Ozean keine starke CO2-Sequestierung zu Seabed water formation in the Southern Ocean Die Daten, die während des Europäischen Eisen- of the different atmospheric and oceanic forcing erfolgen. In Küsten-Polynyas jedoch ist die Auf- occurs at multiple sites around the Antarctic conti-

düngungsexperiments EIFEX im Zentrum des factors and to estimate the vertical diffusivity. Physical, nahme von CO2 extrem hoch und an die Neubil- nent. Zirkumpolarstroms gewonnen worden waren und dung von Bodenwasser gekoppelt. erstmalig ein Absinken kohlenstoffhaltiger Plankton- Partikel in den tiefen Ozean in Folge der Düngung gezeigt hatten, wurden detaillierter ausgewertet. Die 90 3. Forschung Research 91

In collaboration with POL5 a comprehensive data buoys were deployed as a joint effort between set was collected during two ‘Polarstern’ expediti- DAMOCLES and other international bodies contri- ons to the Lazarev Sea. The data set is currently buting during the IPY to an international system of being analysed to test the hypothesis that advection POL3: Veränderungen der physikali- buoys that for the first time provides Arctic-wide Die nordwärtige Ausbreitung von antarktischem of water masses from the Antarctic Circumpolar year-round observations of ocean properties and Bodenwasser (AABW) wurde mit einem grob-auflö- Current through the Lazarev Sea accounts for an schen Umwelt im Nordpolarmeer circulation. senden globalen Modell abgeschätzt, welches inflow of krill into the Weddell Gyre. The Weddell Detailed closed balances of Arctic fresh water Modellvariable mittels der adjungierten Methode circulation would then complete the transport back Als zentraler Beitrag zum IPY2007/08 fand im Som- were computed with the ice ocean model NAOSIM an gemessene Hydrographie- und Spurenstoffdaten to the region around the tip of the Antarctic Penin- mer die ‚Polarstern‘-Reise ARK XXII/2 statt, bei der for the period 1948 to 2003. Atmospheric forcing anpasst und Messungen radioaktiver Kohlenstoff- sula, where the known large krill stocks are subject neben Veränderungen der Meereisdecke solche der led to an extreme accumulation of fresh water in the Isotope und Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffe zur Fest- to losses to the Circumpolar Current. ozeanischen Zirkulation und deren Auswirkungen 1960s. The subsequent decrease of the liquid fresh legung der Transportraten und Ausbreitungspfade auf biogeochemische Umsätze in der zentralen Ark- water content is in contrast to what is expected to benutzt. Der äquatorwärtige Transport von AABW tis untersucht wurden. Dabei wurde, eingebunden happen in the future: Analyses of IPCC future scena- aus dem Südozean (17.9_ 106 m3 s-1 bei 50° S) ist in das internationale Programm GEOTRACES, eine rios show an increase of upper layer fresh water. demnach ungefähr gleich hoch wie der Transport POL3: Variation of the Physical intensive Studie zur Verbreitung von Spurenstoffen Reconstructions of atmospheric forcing data from von Tiefenwasser aus dem Nordatlantik (15.7_ 106 und deren Isotopen durchgeführt. Erstmalig konnte 1900 to 1997 were used to simulate the different m3 s-1 bei 50° N). Bodenwasser wird im Südozean Environment of the Arctic in Zusammenarbeit mit dem NIOZ (Niederlande) die warming phases of the past century. In contrast to in mehreren Regionen, um den antarktischen Konti- gesamte Wassersäule unter ausreichend sauberen the present warming, the warming during the 1930s nent herum verteilt, gebildet. A central contribution to the IPY 2007/08 was the Bedingungen beprobt werden, um ein breites Spek- and 1940s showed no sea ice reduction in the In Zusammenarbeit mit POL5 wurden auf zwei ‘Polarstern’ cruise ARK XXII-2 in summer 2007 trum von Spurenstoffen zuverlässig nachzuweisen. Canadian/East Siberian region. ‚Polarstern‘-Expeditionen in die Lazarew-See umfang- aiming at understanding the changes of sea ice, Erste Ergebnisse (von POC und 234Th) zeigen, dass From model simulations and observations it is reiche Datensätze gewonnen, auf deren Basis die ocean circulation, biogeochemical cycles and ecosy- extrem wenig Partikel (und damit auch Kohlenstoff) obvious that the density of the Atlantic layer in the Hypothese getestet wird, dass hier durch Advektion stems. For the first time the distribution of a compre- im gesamten zentralen arktischen Ozean aus dem Arctic Ocean was decreased in the last 15 to 20 von Wassermassen aus dem Zirkumpolarstrom hensive set of tracers and their isotopes was studied Oberflächenwasser absinken. Die Aktivität von years as a consequence of the higher temperatures ein Eintrag von Krill in den Weddellwirbel erfolgt. systematically, partly using an ultra-clean system Radiumisotopen (224Ra, an Bord gemessen als Stell- of the inflow. It is expected that this anomaly will Der Weddellwirbel würde dann im Anschluss eine (NIOZ, Netherlands). As part of the international pro- vertreter für 228Ra) im Oberflächenwasser hatte ein leave the Arctic Ocean within the next years and Rückführung zu den großen Krill-Beständen an der grammes DAMOCLES (EU) and GEOTRACES these Maximum am Alpharücken und zeigte den Einfluss reach the Denmark Strait. There it has the potential Spitze der Antarktischen Halbinsel bewirken. Durch substances will be used to quantify biogeochemical der Einträge aus sibirischen Flüssen und Schelfsedi- to reduce the strength of the overflows and thus diese Rückführung könnte ein teilweiser Ausgleich balances and exchange between shelf seas and cen- menten, die mit der Transpolardrift verfrachtet wer- impact on the meridional overturning. für Bestandsverluste an der Halbinselspitze durch tral basins. First results from POC and 234Th measu- den. Im Rahmen von DAMOCLES wurden mehrere Water of Pacific origin, entering the Arctic Ocean Abtransport mit dem Zirkumpolarstrom erfolgen. rements show very low vertical particle (and thus eisgetragene Bojen ausgebracht, die zu einem arktis- through the Bering Strait, exits the Arctic Ocean carbon) flux in the deep basins. The activity of radium weiten Bojennetz beitragen und erstmalig im IPY through the Canadian Archipelago and the Fram isotopes (224Ra) was extremely large at the Alpha großräumig eine ganzjährige Beobachtung des Oze- Strait. Nutrient and hydrographic data from ‘Polar- Ridge, demonstrating the transpolar drift of material ans unter dem Eis erlauben. stern‘ cruises north of the Fram Strait in 1984, 1990, form the Siberian river runoff. Several ice-tethered Mit dem Ozean-Meereis-Modell NAOSIM wurden 1997 and 2004 have shown that substantial changes detaillierte, geschlossene Bilanzen des arktischen Süßwassers für die Periode 1948–2003 gerechnet. Eine starke Zunahme des Süßwassergehalts in den 1960ern war ein atmosphärisch angetriebenes 92 3. Forschung Research 93

have occurred lately in the amount of Pacific Waters POL4: Response of Higher Marine delivered to the Atlantic Ocean through the Fram Strait. While in 1984, 1990 and 1997 considerable Life to Change amounts of Pacific Water were found above the Extremereignis. Der danach einsetzende Rückgang shelf and slope northeast of Greenland, nothing was den. Wir schließen daraus, dass es zwischen 1997 Trophic relations of key species play a crucial role des Süßwassergehalts steht im Gegensatz zu der observed in 2004. Obviously, between 1997 and und 2004 zu einer Veränderung der Strömungsver- in polar ecosystem functioning. Survival and bree- zukünftig zu erwartenden Entwicklung: Erste Analy- 2004 the flow pattern of Pacific Water in the Arctic hältnisse im Arktischen Ozean gekommen sein muss, ding success of the Emperor penguin Aptenodytes sen derselben Parameter in einem IPCC-Zukunfts- Ocean has changed. From our findings we conclude wodurch das pazifische Wasser entweder im Beau- forsteri depend on the synchrony of breeding cycle szenario zeigten eine starke Zunahme des Süßwas- that currently the Pacific Water must either be stored fort-Wirbel gespeichert wurde und/oder durch den and environmental seasonality. Satellite telemetry sers bevorzugt in den oberen Schichten. Basierend in the Beaufort Gyre and/or it must be draining Kanadischen Archipel abfloss. data indicate a flexible feeding strategy with seaso- auf einer Rekonstruktion atmosphärischer Antriebs- through the passages of the Canadian Archipelago. nal changes in diving behaviour and foraging range daten von 1900–1997 wurde mit NAOSIM die Comparison of summer and winter content of that takes into account both the energy require- Warmphase der 1930–40er Jahre mit der jüngsten methane on Arctic shelves reveals a surplus in rela- POL4: Makroorganismen ments of chicks and adults, as well as the availabi- Erwärmung verglichen. Sie wiesen sehr unterschied- tion to the atmospheric equilibrium concentration. lity of the penguin’s prey, i.e. squid, Antarctic silver liche räumliche Strukturen auf: Im Gegensatz zur In summer this surplus is created through in-situ im Klimawandel fish and krill. The Antarctic silver fish Pleuragramma jüngeren Entwicklung war in der früheren Warm- production of methane via the methylothrophic antarcticum holds a central position in the Antarctic phase die Eisbedeckung im kanadisch-ostsibirischen pathway from DMSP as precursor. It seems possible Trophische Beziehungen von Schlüsselarten sind für food web, resembling clupeid swarm fish in upwel- Bereich nicht reduziert. that this process also takes place in lower latitudes, die Funktion polarer Ökosysteme besonders wichtig. ling systems. Owing to its narrow food spectrum, P. Sowohl Modellsimulationen als auch Beobachtun- but it can be detected only in ice-covered oceans Überleben und Bruterfolg des Kaiserpinguins hän- antarcticum is highly sensitive to shifts in prey avai- gen zeigen, dass die Dichte der Atlantischen Schicht since otherwise the in-situ production of methane is gen von der Synchronisation von Brut- und saisona- lability, as caused by environmental change. This im Nordpolarmeer als Folge der höheren Temperatur masked by simultaneous oxidation. Hence the lem Zyklus ab. Hier zeigen satellitentelemetrische implies a high risk of extinction of P. antarcticum des Einstromes in den vergangenen 15–20 Jahren DMSP catabolism might have a warming effect on Untersuchungen, dass der Kaiserpinguin seine and of subsequent strong alterations of the food abgenommen hat. Es wird erwartet, dass diese Ano- the earth’s climate counteracting the cooling effect Ernährungsstrategie der Jahreszeit anpasst. Das web structure. Severe consequences would result malie im Laufe der nächsten Jahre das Nordpolar- of DMS release. Tauchverhalten und die Ausdehnung der Nahrungs- for top predators in particular and for overall ecosy- meer Richtung Dänemarkstraße verlässt. Dort hat sie suche ändern sich mit dem Energiebedarf von Küken stem functioning in general. For a better understan- das Potential, die Intensität der Schwellenüberströ- und Alttieren sowie mit der Verfügbarkeit der wich- ding of food web structure quantitative measures of mungen zu reduzieren und damit Einfluss auf die tigsten Nährtiere Tintenfisch, antarktischer Silber- species’ trophic position and niche size were deve- meridionale Umwälzbewegung zu nehmen. fisch und Krill. Der antarktische Silberfisch Pleura- loped from a diet matrix including 500 species of Pazifische Wassermassen, die durch die Bering- gramma antarcticum hat eine zentrale Stellung im the high Antarctic Weddell Sea shelf ecosystem. straße in den Arktischen Ozean fließen, verlassen den antarktischen Nahrungsnetz, sie entspricht der Posi- This is a first step towards operational indicators Ozean auch durch die Framstraße in den Atlantischen tion pelagischer Schwarmfische in Auftriebsgebie- that will make ecosystems comparable with respect Ozean. Nährstoffkonzentrationen und hydrographi- ten. Wegen seines engen Nahrungsspektrums ist P. to their systemic functioning. sche Daten von ‚Polarstern’-Expeditionen in den Jah- antarcticum außerordentlich empfindlich gegenüber ren 1984, 1990, 1997 und 2004 haben gezeigt, dass Veränderungen in der Verfügbarkeit seiner Beutear- sich der Anteil von pazifischem Wasser in dieser Zeit ten. Solche Veränderungen könnten bis zur Auslö- deutlich verändert hat. Während bis 1997 noch schung der Silberfisch-Bestände und entsprechend erhebliche Mengen dieser Wassermasse auf dem drastischen Verschiebungen im Nahrungsnetz füh- grönländischen Schelf und am Hang vorhanden ren, mit schwerwiegenden Auswirkungen vor allem waren, konnte sie 2004 nicht mehr identifiziert wer- auf die Spitzen der Nahrungskette, aber auch auf die 94 3. Forschung Research 95

A key approach to evolutionary adaptation is to gations of UV tolerance in marine amphipods from compare species from different climatic regions and both polar regions showed higher levels of bioche- thereby identify the molecular and physiological mical defence mechanisms against UV-damage in principles shaping the limited geographic distribu- Antarctic fauna, consistent with the prevailing Funktion des Ökosystems insgesamt. Für ein besse- tion of marine species and their response to envi- das Energiebudget eines Tieres. Sie werden in Reak- ozone hole conditions in the South. res Verständnis des Nahrungsnetzes wurden auf der ronmental change. Available results emphasise the tion auf energetische Insuffizienz in der Kälte verän- Basis einer Nahrungsmatrix von 500 Arten des Wed- relevance of energy efficiency and optimised aero- dert. Hier erfolgt bei der Aalmutter ein vorüberge- dellmeerschelfs quantitative Maßzahlen für die Posi- bic scope for fitness. This principle is illustrated by hender Anstieg des Adenosingehalts, der an der sich tion und die Ausdehnung der trophischen Nische the observation that growth of the Antarctic eelpout anschließenden Modifikation mitochondrialer Eigen- einer Art entwickelt. Dies ist ein erster Schritt zur (Pachycara brachycephalum) is highest at 4 °C (Fig. schaften beteiligt sein könnte. Entwicklung quantitativer Indikatoren, die funktio- 9) where baseline energy demand of isolated cells is Der Zerfall des Larsen-Schelfeises ergab auf ANT nale Unterschiede zwischen Ökosystemen messbar lowest. For the Arctic, a comparison of North Eastern XXIII/8 die Gelegenheit zu einer hochaktuellen Feld- machen. Arctic and temperate cod showed lower efficiency studie von Ökosystemveränderungen durch drasti- Der Vergleich von Tierarten aus verschiedenen Kli- and higher oxygen demand of swimming activity in sche Umweltveränderungen. Die integrierte Ökosy- mazonen hat sich als Methode bewährt, Anpassun- the cold. In pelagic copepods maintenance of neu- stemanalyse dokumentiert die Einzigartigkeit des gen auf evolutionären Zeitskalen zu ermitteln, sowie tral buoyancy is important for minimising energetic marinen Lebens unter dem ehemaligen Schelfeis. die molekularen und physiologischen Prinzipien zu costs. Antarctic copepods which undergo vertical Dabei werden die funktionelle sowie strukturelle identifizieren, die für die limitierte, aber im Klima- migration and display diapause at greater depth, Reaktion der Fauna unter den Aspekten der Ressour- wandel veränderliche geographische Verteilung von replace relevant ions like sodium with ammonium cen-Begrenzung und des Biodiversitätswandels ana- Arten verantwortlich sind. Die Untersuchungen to reduce density of their body fluids. As crucial lysiert. Untersuchungen zur UV Toleranz polarer Abb. 9: Das temperaturabhängige Wachstum belegen die Bedeutung der energetischen Effizienz elements in aerobic energy production, mitochon- Amphipoden aus beiden Polargebieten zeigen in der Antarktischen Aalmutter Pachycara brachyce- sowie der aeroben Leistungsfähigkeit für die Fitness drial functions and costs exert a large impact on Übereinstimmung mit den im Süden vorherrschen- phalum ist maximal, wo der zelluläre Energiebe- einer Art. Dies wird auch am Beispiel der Antarkti- whole animal energy budgets. Elevated adenosine den „Ozonloch“-Bedingungen erhöhte Werte bio- darf ein Minimum zeigt, sichtbar am Sauerstoff- schen Aalmutter (Pachycara brachycephalum) sicht- levels result from energetic insufficiency during chemischer Schutzmechanismen bei Tieren der Ant- verbrauch isolierter Leberzellen. Diese Art lebt bar, die am besten bei 4 °C wächst, der Temperatur, cold exposure in vivo and may serve to modulate arktis. in „warmem“ Tiefenwasser und zeigt daher ein bei der isolierte Zellen den geringsten Energiebedarf the subsequent pattern of mitochondrial adjustments höheres thermisches Optimum als Antarktische aufweisen (Abb. 9). Für die Arktis zeigt der Vergleich to cold. Notothenioiden. von Kabeljau aus der Barents See und aus borealen The recent disintegration of the Larsen ice shelf Fig. 9: Temperature dependent growth of the Gewässern einen erhöhten Sauerstoffverbrauch und provided the opportunity for a real-time study of Antarctic eelpout Pachycara brachycephalum is weniger effiziente Schwimmleistungen der kalt ange- ecosystem response to a dramatic large scale and largest where baseline energy demand of isolated passten Population. Bei pelagischen Copepoden ist rapid environmental change during ANT XXIII/8. hepatocytes is lowest. Note that this species lives neutraler Auftrieb für die Reduktion energetischer Integrated ecosystem analysis documented unique in Antarctic warm deep water and therefore dis- Kosten wichtig. Antarktische Copepoden, die zwi- marine life forms below the former Larsen ice shelf. plays a warmer thermal optimum than Antarctic schen verschiedenen Meerestiefen wandern und in The functional and structural responses of this eco- notothenioids. der Tiefe in Ruhezustand gehen, reduzieren die system to climate-induced disintegration of the ice Dichte ihrer Blutflüssigkeit, indem sie Natrium gegen shelf are monitored with respect to resource limita- Ammonium austauschen. Als zentrale Komponenten tion and biodiversity change. Comparative investi- der aeroben Energieproduktion sind mitochondriale Funktionen und Kosten von zentraler Bedeutung für 96 3. Forschung Research 97

POL5: Autecology of Planktonic indirectly affect its maturation process. The results emphasise the role of the Southern Ocean light Key Species and Groups regime as being essential in governing the seasonal POL5: Autökologie planktischer cycle of krill physiology and give evidence that krill In the last two years the research in POL 5 in Ant- auf den Krill-Lebenszyklus und geben Hinweise, wie have evolved control mechanisms to perceive seaso- Schlüsselarten und Gruppen arctica focused on krill, addressing the following sich die Krillphysiologie im Laufe der Evolution dar- nal variations in light conditions and thereby to questions: Which environmental parameters force auf eingestellt hat. anticipate the succession of the season. This enab- In den beiden letzten Jahren konzentrierte sich die adult krill to reduce their metabolic rates and fee- Im Südlichen Ozean dominieren zwei Salpenar- les krill to regulate its physiology due to the pro- Forschung in POL5 in der Antarktis auf den Krill mit ding activity at the onset of and during the Antarctic ten: Ihlea racovitzai als „echte“ antarktische Art, die nounced seasonal differences in environmental folgenden Fragen: Welche Umweltparameter veran- winter? How does larval krill develop during the bis in hohe Breiten zu finden ist, und Salpa thomp- conditions. Further investigation will focus on the lassen adulten Krill seine metabolische Leistung und Antarctic winter into juveniles in the forthcoming soni, die bis vor einigen Jahren eher als „nördlichere effect of photoperiod on the seasonal development seine Nahrungsaufnahme zu Winterbeginn zu ver- spring and which are the critical phases in their Art“ bezeichnet wurde und hauptsächlich im ACC of Antarctic krill and the molecular mechanisms for ringern? Wie entwickeln sich die Krilllarven im Win- ontogenesis? The respective results broadened our anzutreffen war. Salpen haben durch ihre Fähigkeit, generation of circadian and/or annual rhythms in ter in der Antarktis zu den Juvenilen des nächsten overall understanding of krill population dynamics große Schwärme aufzubauen, ihr hohes Fraßpoten- krill. Frühjahres und welche Phasen in der Ontogenese and recruitment success in the Southern Ocean and zial als Filtrierer und ihre große Bedeutung für den Within the taxon of salps two species dominate in sind dabei besonders kritisch? Die entsprechenden its sensitivity to environmental changes caused by Vertikaltransport von organischem und anorgani- the Southern Ocean: Ihlea racovitzai as a “truly” Ergebnisse haben das Verständnis der Dynamik und climate variations (e.g. sea ice retreat /advance). schem Material durch ihre schnell sinkenden und Antarctic species, which occurs in very high latitudes Bruterfolgs von Krillpopulationen im Südozean Due to the key role of krill the marine Antarctic sehr kompakten Kotballen großen Einfluss auf die des, and Salpa thompsoni, which until now was sowie ihrer Empfindlichkeit gegenüber Klimaände- ecosystem, variability in their abundance, caused Entwicklungen im Pelagial. Sie gehören damit zu considered being a more northern species, mainly rungen erheblich erweitert. Aufgrund der zentralen by different scenarios of climate change, will have a den Schlüsselorganismen des Südlichen Ozeans. occurring in the ACC. The ability of salps to form Stellung, die Krill im antarktischen Nahrungsnetz strong influence on higher trophic levels and hence Untersuchungen der Biologie beider Arten während huge swarms, their potential to create high grazing einnimmt, pflanzen sich Populationsschwankungen the entire marine ecosystem in the Southern des gesamten Jahreszyklus in der Lazarew-See als pressure as filter feeders and their large importance von Krill auf höhere Organismen fort und führen Ocean. Beispiel einer Region in hohen Breiten in Zusam- for the downward transport of organic material via letztendlich zu Verschiebungen in den marinen Öko- Adult krill show considerable physiological adap- menarbeit mit kanadischen Kollegen führten zu fol- fast-sinking large faecal pellets qualifies them as systemen des Südozeans. tations to the highly seasonal environment of the genden Ergebnissen: a) nicht nur die in hohen Brei- important key species in the Southern Ocean. Year- Ausgewachsener Krill zeigt sehr flexible physiolo- Southern Ocean. However, up to now the mecha- ten vorkommende Ihlea racovitzai, sondern auch die round investigations of the biology of both species gische Anpassungen in seinem Lebensraum. Den- nisms causing synchronisation between the seaso- nördlichere Art Salpa thompsoni waren das gesamte in the Lazarew Sea as a high-latitude region gave noch waren bis vor kurzem die Mechanismen der nal development of krill and the seasonal cycles of Jahr über in der Lazarew-See präsent (siehe Abb. 10) first results: a) not only the high latitude species Synchronisation von Krillentwicklung und Saisonali- environmental features are poorly known. We und b) Magenpigment-Untersuchungen zeigten ganz- Ihlea racovitzai but also the more northern species tät unbekannt. Erstmals ist es gelungen zu zeigen, demonstrated for the first time that the seasonal jährige Fraßaktivität beider Arten. Salpa thompsoni showed a year-round presence in dass der Lichtrhythmus in der Antarktis diesen syn- Antarctic light regime has a strong influence on fee- this area (Fig. 10), b) gut pigment measurements chronisierenden Einfluss ausübt. Nahrungsaufnahme ding and metabolic activity on krill (see Chapter 2, indicated a year-round feeding activity within this und Metabolismus werden hierdurch gesteuert (siehe M. Teschke et al.: News in Krill research: Light con- region. Kap. 2, M. Teschke et al.: Neuigkeiten in der Krillfor- trols life functions of krill), and either directly or schung: Licht kontrolliert Lebensfunktionen des Krills, Abb. 14) mit weiteren Folgen auf den Rei- fungsprozess der Gonaden. Diese Ergebnisse belegen den dominierenden Steuerungseffekt von Licht 98 3. Forschung Research 99

Part of the investigations was performed in coopera- Summer 2006 Autumn 2004 Winter 2006 6°W 4° 2° 0° 2° 4° 6°E 6°W 4° 2° 0° 2° 4° 6°E 6°W 4° 2° 0° 2° 4° 6°E tion with US colleagues during a four-week cruise Ihlea racovitzai on the RV LM Gould in the Bransfield Strait. All -60° -60° -60° -60° our investigations indicated a permanent southward Zusätzlich wurden in Kooperation mit US-amerika- extension in the distribution patterns of Salpa -62° -62° -62° -62° nischen Kollegen Experimente während einer vier- thompsoni, which raised the question of the poten-

wöchigen Expedition mit der RV LM Gould an der tial effect of a new intrusion of this species in more -64° -64° -64° -64° Antarktischen Halbinsel im Rahmen einer Disserta- southern regions of the Southern Ocean. Relevant 4000 tion durchgeführt. All diese Ergebnisse weisen auf parameters are currently being assessed. 4000 4000 eine dauerhafte Süd-Verschiebung der Verteilungsmu- -66° -66° -66° -66° ster von Salpa thompsoni hin, was die Frage nach mög- Latitude (South)

lichen Auswirkungen des Eindringens dieser Schlüsselart -68° -68° -68° -68° 00 4000 in südlichere Gebiete des Südlichen Ozeans aufwirft. 4000 40 3000 3000 3000 2000 2000 2000 1000 -70° 10 0 0 -70° -70° -70° 1000

Pakhomov et al. 0 <1 1-10 >10 -72° -72° -72° -72° 6°W 4° 2° 0° 2° 4° 6°E 6°W 4° 2° 0° 2° 4° 6°E 6°W 4° 2° 0° 2° 4° 6°E Longitude Longitude Longitude

Summer 2006 Autumn 2004 Winter 2006 6°W 4° 2° 0° 2° 4° 6°E 6°W 4° 2° 0° 2° 4° 6°E 6°W 4° 2° 0° 2° 4° 6°E Salpa thompsoni -60° -60° -60° -60°

-62° -62° -62° -62°

-64° -64° -64° -64°

4000 4000 4000 -66° -66° -66° -66° Ihlea racovitzai Salpa thompsoni Latitude (South) Abb. 10: a) Verteilungsmuster von Ihlea raco- -68° -68° -68° 0 -68° 4000 400 4000 vitzai in der Lazarew-See; b) Verteilungsmuster 3000 3000 3000

von Salpa thompsoni in der Lazarew-See 2000 2000 2000 10 0 0 00 10 0 0 Fig. 10: a) Distribution pattern of Ihlea raco- -70° -70° 10 -70° -70° vitzai in the Lazarev Sea (Photo: E. Pakhomov);

b) Distribution pattern of Salpa thompsoni 0 <0.5 0.5-3 >3 Pakhomov et al. in the Lazarev Sea (Photo: J. Michels) -72° -72° -72° -72° 6°W 4° 2° 0° 2° 4° 6°E 6°W 4° 2° 0° 2° 4° 6°E 6°W 4° 2° 0° 2° 4° 6°E Longitude Longitude Longitude 100 3. Forschung Research 101

In the Arctic POL 5 research concentrated on pro- Large areas of the polar oceans are covered with duction, modification and sedimentation of organic perennial sea ice. Inside sea ice lives a sometimes matter in the HAUSGARTEN area (Fram Strait) that dense microbial population dominated by diatoms, has been investigated since 2000. Sediment trap which contribute significantly to polar primary pro- Die im AWI Langzeit-Untersuchungsgebiet „HAUS- samples showed a 10% decrease of diatom material Weite Gebiete der polaren Ozeane sind mit einjähri- duction. The aim of our research is to determine the GARTEN“ (Framstraße, Arktis) seit 2000 durchge- compared to previous years with slight increase in gem Meereis bedeckt. Im Eis eingeschlossen lebt (hidden) biodiversity of the sea ice population and führten Untersuchungen zur Produktion, Modifika- coccolithophorides. Thus the ratio of silicate to car- eine dichte Artengemeinschaft dominiert durch Dia- simultaneously their transcriptional activity. We tion und Sedimentation von organischer Substanz bonate material that sinks out of the photic zone tomeen, die erheblich zur Produktion des Südozeans generate 18S rDNA and cDNA libraries from selec- mit verankerten Sinkstofffallen zeigen eine Verände- decreases also. The “swimmers” composition in the beiträgt. Ziel der Forschung ist die Aufklärung der ted Antarctic sea ice samples and correlate biodi- rung in der Organismensedimentation. Es sedimen- trap material showed changes as well. Whether this (versteckten) Biodiversität innerhalb der Meereispo- versity, gene activity and abiotic parameters. An tieren 10% weniger Kieselalgen als in den Vorjahren, is due to climatic change will be the focus of the pulationen. Hierzu werden 18S rDNA und cDNA important detection in sea ice is a large diversity of sodass sich das Verhältnis kieselhaltiger Einzeller zu ongoing data evaluation and further investigations. Bibliotheken von ausgewählten Meereisproben novel anti-freeze proteins from diatoms, which are kalkigen Einzellern (Coccolithophoriden) zu Gun- erstellt und die Biodiversität, genetische Aktivität currently being studied in more detail. One sea ice sten der Coccolithophoriden verschoben hat. Die und abiotische Faktoren ermittelt. Hinzu kommt die diatom genus, /Fragilariopsis/, was chosen for in- Zusammensetzung der „swimmers“ hat sich weiter Vielzahl neuer Frostschutzproteine, die derzeit depth analyses and for /Fragilariopsis cylindrus/ we verändert. Inwieweit das mit Klimaveränderungen genauer studiert werden. Die Alge Fragilariopsis have initiated a whole genome project. Future aims einhergeht, wird weiter untersucht. cylindrus wurde für ein Genomprojekt ausgewählt. are to do a comparison of both hemispheres and to Auf diesen Untersuchungen aufbauend soll ein bi- establish a sea ice metagenome project. polarer Vergleich auf Metagenom Ebene durchge- führt werden. 102 3. Forschung Research 103

POL6: Earth Climate Variability The reconstruction of Pleistocene Southern Ocean variability has now been extended to the Pacific and since the Pliocene the Indian sectors. SST and sea ice reconstructions POL6: Klimavariabilität seit from a meridional transect across the ACC (6 sedi- Further baselines needed for the documentation and südlich von Afrika weisen auf die wichtige Funktion ment cores) in the eastern Pacific sector indicate dem Pliozän the understanding of polar processes that drive and der Front für die Verstärkung und die Verbreitung less glacial sea ice extent compared with the Atlan- amplify the Earth‘s climate variability have been von Klimasignalen hin. All diese Befunde unterstrei- tic in this sector. The reasons for this pattern are still generated from polar continental ice, permafrost, chen die große Bedeutung von im Südozean wirksa- being discussed. Long and high-resolution (up to Die Bearbeitung von Klimazeitreihen aus kontinen- lake and marine sediments (Fig. 11). One highlight men physikalischen und biologischen Prozessen für decadal-scale) sediment cores have also been reco- talem Eis, Permafrost und limnischen und marinen of this research is the synchronisation of northern die globale Klimaentwicklung. vered from the southern Chilean fjords and the adja- Sedimenten hat weitere wesentliche Grundlagen zu and southern hemisphere glacial climate variability Die Rekonstruktion von pleistozänen Klimapara- cent continental margin in the framework of IMA- Dokumentation und Verständnis von Prozessen in via the correlation of methane records obtained metern im Südozean konnte auf den pazifischen und GES-Pachiderme (Feb. 07). This will allow the Polargebieten, die Änderungen des Erdklimas steuern from Greenland (NGRIP) and Antarctic (EDML) ice indischen Sektor ausgedehnt werden. SST und Meer- reconstruction of deglacial and Holocene changes und verstärken, geschaffen (Abb. 11). Von besonderer cores, documenting the phase relationship between eisrekonstruktionen von einem meridionalen Schnitt in the extent of the Patagonian ice-sheet, rainfall Bedeutung ist dabei die erstmalige Synchronisation climate change in two hemispheres at its highest (6 Sedimentkerne) im östlichen pazifischen Sektor variability controlled by the westerly wind belt, and der Klimaentwicklung auf Nord- und Südhalbkugel resolution (see Chapter 2 H. Fischer: Klimaarchiv zeigen allgemein geringere glaziale Meereisausdeh- SST variability in the northern part of the Southern mit Hilfe der Korrelation von Methan-Zeitreihen aus Eis – das European Project for Ice Coring in Antarc- nungen an als im atlantischen Sektor. Die Gründe Ocean, and its relationship with Antarctic climate. grönländischen (NGRIP) und antarktischen (EDML) tica (EPICA). für diesen Unterschied sind noch nicht abschließend The recovery of a 1285m long sediment core from Eiskernen. Damit konnte die Phasenbeziehung von The correlation of Southern Ocean records of sea- geklärt. Lange Sedimentkerne konnten in der chile- the McMurdo Ice Shelf (MIS, Ross Sea sector) during Klimaänderungen auf beiden Hemisphären in höchst- surface temperature (SST) and sea ice extent in the nischen Fjordregion und dem benachbarten Konti- the multi-national ANDRILL Program give first direct möglicher zeitlicher Auflösung beschrieben werden Atlantic sector with Antarctic ice core records (EDC) nentalhang gewonnen werden (IMAGES-Pachiderm, insight into the past 14 Ma history of an Antarctic (siehe Kapitel 2, H. Fischer et al.: Klimaarchiv Eis – over the past seven climate cycles (680 kyr) shows a Feb. 07). Sie erlauben Rekonstruktion von holozä- ice shelf. This is a milestone in our endeavor to bet- das European Project for Ice Coring in Antarctica close relationship between the Southern Ocean sur- nen und deglazialen Änderungen des Patagonischen ter understand the stability of the West Antarctic Ice (EPICA). face and Antarctic temperatures. Changes in sea ice Eisschildes, Niederschlagsänderungen im Bereich Sheet and the large ice shelf areas attached to it, Erstmals konnten Zeitreihen der Oberflächenwas- extent are coupled to changes in ice core dust flux. der südlichen Westwindzone und von SST-Variabili- which have a significant impact on sea level and sertemperatur (SST) und der Meereisverbreitung im We observe increased occurrence of paleobiologi- tät mit einer zeitlichen Auflösung bis in den deka- Southern Ocean hydrography. Repetitive vertical Atlantischen Sektor des Südozeans mit Zeitreihen cal indicators of enhanced organic export when ice dischen Bereich und ermöglichen damit einen successions of facies imply at least 60 fluctuations,

aus antarktischen Eiskernen (EDC) für den Zeitraum core iron flux is high and atmospheric CO2 concen- detaillierten Vergleich mit der antarktischen Klima- of probable Milankovitch-duration, between sub- der letzten sieben Klimazyklen (680 ka) miteinan- trations are low during glacial periods. SST records entwicklung, wie sie u.a. in Eiskernen dokumentiert glacial, ice-proximal and ice-distal open marine der korreliert werden. Es zeigt sich eine enge obtained from a site close to the Subtropical Front ist. environments. More than 25 Pliocene sedimentary Beziehung zwischen Ozean- und Atmosphärentem- south of Africa document the importance of this Die erfolgreiche Bohrung eines 1285 m langen cycles imply changes in ice sheet volume that must peraturen. Änderungen der Meereisverbreitung und frontal system as an amplifier and vehicle for the Sedimentkernes vom McMurdo-Schelfeis (Ross have contributed significantly to eustasy. der Staubkonzentration in Eiskernen sind miteinan- Indian-Atlantic transfer of climate signals. All this Meer), die im Rahmen des internationalen ANDRILL- der gekoppelt. Das Verteilungsmuster von paläobio- points at a strong role of Southern Ocean physical and Projektes abgeteuft worden ist, ermöglicht erstmalig logischen Indikatoren für verstärkten Kohlenstoff- biological processes in global climate development. eine direkte Untersuchung der Entwicklungsge- export im Südozean steht in enger Beziehung zu schichte eines antarktischen Eisschelfes während der erhöhtem Eisenfluss und geringen atmosphärischen letzten 14 Mio. Jahre. Dies ist ein Meilenstein in

CO2-Konzentrationen während Glazialzeiten. SST- unseren Bemühungen, die Stabilität des Westantark- Zeitreihen aus dem Bereich der Subtropischen Front tischen Eisschildes und seiner großen Schelfeisplat- 104 3. Forschung Research 105

Northern hemisphere marine counterparts represent Freshwater Pleistocene high-resolution records obtained in the discharge North Atlantic during IODP legs 303 and 306 (Fig ten und ihre Auswirkung auf den Meeresspiegel 11). We first focused on the (sub-) Milankovitch

sowie die Hydrographie des Südozeans genauer zu variability of IRD, CaCO3, alkenone SST and orga- erfassen. Es wurden über 60 Sedimentzyklen (mit nic-carbon (OC) input at Site U1313, MIS 9 to 16. NAO Moisture transport Sedimentfazies von eisbedeckt bis eisfrei) erbohrt, Within this interval, SST vary between 8 and 20°C, Aleuten via westerlies die möglicherweise eine Milankovitch-Zyklizität with distinct minima coinciding with major IRD r Low te a w aufweisen. Mindestens 25 pliozäne Zyklen weisen events. Well-defined maxima in alkenone concen- e c t fa r T PDO auf stärkere Eisvolumenänderungen hin, die deutli- trations interpreted as a proxy for enhanced primary u y s t l m r a W s che Auswirkungen auf den Meeresspiegel gehabt production, occur during the interstadials of glacial a D , W d A

haben müssen. intervals MIS 12 and 10, collapsing near Terminati- o Marine Klimazeitreihen von der Nordhemisphäre ons V and IV. Isotope data obtained from planktic C werden an Bohrkernen der IOPD-Fahrten 303 und foraminifers (ODP Site 910, Fram Strait, Fig. 11) 306 in den Nordatlantik entwickelt (Abb. 11). Die have been interpreted to indicate that freshwater Arbeiten konzentrierten sich zunächst auf die Erstel- plumes released from collapsing circum-Arctic ice ENSO

lung von Zeitreihen, die IRD-, CaCO3-, und Corg- sheets and ice-dammed lakes were advected to the Gehalte sowie Alkenone-SST in hoher zeitlicher Auf- Arctic Ocean gateway on sub-Milankovitch time Atlantic bipolar seesaw Antarctic Circumpolar Current Southern Ocean lösung im Zeitraum der Isotopenstadien 9-16 an Site scales throughout the past 0.8 Ma. Given the close connects NH and SH U1313 dokumentieren. Dabei wurden SST-Änderun- correspondence of Arctic freshwater pulses and the gen von 8 bis 20 °C gefunden, deren Minima mit strength of North Atlantic Deep Water formation as Abb. 11: Schematische Darstellung klimarele- Fig. 11: Schematic representation of IRD-Schüttungsereignissen einhergehen. Konzentra- inferred from carbon isotope data, we conclude that vanter ozeanischer und atmosphärischer Verbin- atmosphere-ocean tele-connections, climate tionsmaxima von Alkenonen, die als Anzeiger für the freshening of the Arctic Ocean influenced ther- dungsmechanismen und Wechselwirkungen auf signal transfer and seesaw mechanisms on the biologische Produktion genutzt werden, treten in Inter- mohaline circulation more frequently than pre- der Nordhemisphäre. Rote Punkte: Ort/Gebiet northern hemisphere. Red dots mark location or stadialen der glazialen Isotopenstadien 12 und 10 auf. viously recognised. Thus, it is critical for coupled derzeitiger Arbeiten an Klimaarchiven aus konti- area of current POL6 research on continental Isotopenmessungen an planktischen Foraminiferen von atmosphere-ice-ocean general circulation models nentalen Eiskernen, Permafrost, limnischen und ice, permafrost, lake and marine climate archi- ODP Site 910 (Fram Straße, Abb. 11) wurden dahinge- that aim at unraveling climate forcing factors during marinen Abfolgen im Rahmen von POL6. Weiße ves. White dots indicate areas of future research hend interpretiert, dass sie das Auftreten von großen the Pleistocene to consider Arctic freshwater as a Punkte: zukünftige Arbeitsgebiete (2008/09) (2008/09). NAO North Atlantic Oscillation, AO Frischwasserzuflüssen vom Arktischen Ozean in das crucial forcing factor. Arctic Oscillation, PDO Pacific Decadal Oscilla- Europäische Nordmeer während der letzten 0,8 Mio. tion, ENSO El Nino/Southern Oscillation Jahre anzeigen. Die enge Beziehung zwischen diesen (Graphic: R. Gersonde) Süßwasserereignissen und Änderungen der Produktion von Nordatlantischem Tiefenwasser (NADW) zeigen, dass die thermohaline Zirkulation wesentlich öfter durch Süßwassereinstrom aus dem Arktischen Ozean beeinflusst worden ist, als bisher bekannt. Dieser Befund muss nun auch bei der numerischen Simulie- rung der termohalinen Zirkulation im Wechsel von Warm- und Kaltzeiten berücksichtigt werden. 106 3. Forschung Research 107

On land the reconstruction of periglacial landscape POL7: From Permafrost to the development and permafrost dynamics concentrated on a transect from eastern Siberia to the Arctic Deep Sea in the Arctic coasts of northwestern North America. Fieldwork POL7: Vom Permafrost in die Die Rekonstruktion der nordhemisphärischen peri- was carried out at the Laptev Sea coast and offshore This work package aims to identify and understand glazialen Landschaftsgenese und Permafrostdynamik islands, in Central Yakutia, on Kamchatka, and in Tiefsee der Arktis the key processes controlling Arctic coastal dyna- konzentrierte sich auf die zwischen Ostsibirien und northern Alaska and northwestern Canada (Fig. 11). mics and especially the associated material fluxes der nordamerikanischen Arktis angesiedelten Land- Palaeoecological and limnogeological studies in Das Arbeitspaket hat die Untersuchung der Küsten- and methane emissions and their role in the entire massen der Beringia-Region (Abb. 11). Mehrere eastern Siberia point at colder and drier climate dynamik arktischer Regionen, speziell im Hinblick Arctic System. One objective is to study formation, Landexpeditionen fanden statt und führten in die conditions during the last glacial (15-30 ka BP) than auf den Stofftransport von gelösten und partikulären pathways and the fate of organic matter in different Küsten- und Archipelregion der Laptevsee, nach during the Holocene and document more open Komponenten, zum Ziel. Ein Schwerpunkt liegt Arctic terrestrial and marine environments. Zentraljakutien, nach Kamtschatka, sowie an die vegetation and widespread loess accumulation in dabei auf der Untersuchung von Stoffkreisläufen in During the LENA 2006 and LENA 2007 expediti- arktischen Küstenabschnitte Nord-Alaskas und Nord- the areas that are presently covered by boreal terrestrischen und marinen Systemen hoher Breiten. ons, studies on methane fluxes and turn-over pro- west-Kanadas. Paläo-ökologische und limno-geolo- forests. Latest findings from the Laptev Sea coast Eine Zielsetzung der Expedition LENA 2006 and cesses were carried out. They continue the long- gische Befunde aus Ostsibirien deuten im reveal different scenarios of modern and ancient LENA 2007 waren Untersuchungen zum Stofffluss term record started in 1998 at the research station Vergleich zum Holozän auf kältere und trockenere interglacial environmental conditions. In addition und Umsatz von Methan. Diese Arbeiten setzen Samoylov. For the overall balance of methane emis- Bedingungen während der letzten Kaltzeit (10–15 to climate-related processes, the Holocene lands- die Langzeit-Datenreihe fort, die seit 1998 an der sions from the entire delta the first land cover clas- ka v.h.) sowie eine weitere Verbreitung offener Vege- cape development was strongly affected by pro- Forschungsstation Samoylow erhoben wird. Für eine sification was performed on the basis of Landsat 7 tation mit verstärkter Lössbildung in den heutigen von longed tectonic subsidence that led to a wider floo- Bilanzierung der Methanfreisetzung des gesamten ETM+images and applied for an upscaling of borealen Wäldern bedeckten Regionen. Neue Erkennt- ding of the Laptev Sea Shelf and to a stronger Deltas wurde eine Landschaftsklassifizierung auf methane fluxes as inferred from closed chamber nisse zur warmzeitlichen Klima- und Umweltdynamik onshore permafrost degradation compared to the Basis von Landsat Daten durchgeführt und für measurements. The total area of the Lena Delta was belegen, dass während der Eem-Warmzeit (125–115 preceding interglacial. eine Berechnung der gemessenen Methanemissio- quantified with 29,036 km2 with large spatial fluc- ka v.h.) die arktischen Schelfgebiete NO-Sibiriens auf nen (Haubenmesstechnik) genutzt. Die Gesamtflä- tuations in methane emission rates ranging from 0- Grund neotektonischer Bewegungen weniger stark che des Lena Deltas beträgt 29036 km2 mit großen 200 mg m-2 d-1. The annual methane emission of überflutet waren als im Holozän und der Permafrost räumlichen Schwankungen der Methanemissionen the Lena Delta amounts to about 0.03 Tg. nicht so tiefgreifend degradiert war wie heute. zwischen 0 und 200 mg m-2 d-1. Die jährliche First studies on a Holocene permafrost core from Me thanfreisetzung des gesamten Deltas beträgt 0,03 Tg. the Lena Delta (Siberia) indicated in situ activity of Erste Studien an einem holozänen Permafrostkern methanogenic archaea in the perennially frozen des Lenadeltas zeigen in-situ-Aktivität der methan- sediments. The core showed a distinct temperature bildenden Mikroorganismen in den gefrorenen Sedi- profile, reaching from +10 °C near the surface to menten. Das Temperaturprofil des Kerns reicht von 11.5 °C at 800 cm depth. Methane was detected in +10 °C an der Oberfläche bis -11,5 °C in 800 cm all samples of the permafrost core with the highest Tiefe. Methan konnte in allen Proben nachgewiesen concentrations in the upper 450 cm sediment depth. werden mit den höchsten Konzentrationen in 450 The archaeal biomarker (phospholipid ether lipids, cm Tiefe. Die Archaeenbiomarker (Phosphoetherli- PLEL) analyses showed highest concentration in the pide, PLEL) wiesen die höchsten Konzentrationen in dem Bereich mit den höchsten Methangehalten auf, während keine PLELs in den tiefen Bereichen mit geringen Methankonzentrationen nachgewiesen 108 3. Forschung Research 109

zones with high CH4 concentrations, while no Another aspect of the ARK XXII cruise was related to PLELs were determined in the bottom part of the measurements of oxygen fluxes and the biodi- core characterised by traces of methane. The results versity at the “Hausgarten”. A newly developed 3D indicate that microorganisms do not only survive in Im Bereich des „Hausgarten“ lag eine Zielsetzung in-situ-micro-profiler was successfully applied werden konnten. Die Ergebnisse zeigen, dass Mikro- permafrost habitats but also can be metabolic active von ARK XXII auf der Untersuchung von Stoffflüssen (Fig. 12). The system is equipped with 12 oxygen organismen im Permafrost nicht nur im gefrorenen in perennially frozen deposits. It further shows that und der Biodiversität. Der neu entwickelte 3D-in- mi croelectrodes and was designed to measure verti- Zustand überleben, sondern auch stoffwechselaktiv a slight increase of temperature can lead to a sub- situ-Mikroprofiler konnte erfolgreich eingesetzt wer- cal as well as horizontal gradients along biological

sind. Es konnte weiterhin gezeigt werden, dass ein stantial increase of methane production with subse- den (Abb. 12). Das System ist mit 12 O2 Elektroden structures. Together with a sequence of photographs geringer Anstieg der Temperatur zu einem substanti- quent impacts on the total methane budget. ausgestattet. Es ermöglicht erstmals die Messung ver- taken prior, during and after the measurements, the ellen Anstieg der Methanbildung in den gefrorenen In the marine environment the benthic diversity tikaler und horizontaler Gradienten entlang bioge- instrument allows the 3D reconstruction of the pore Sedimenten führt, was sich auf den gesamten atmo- was studied as well as the fluxes of organic matter ner Strukturen. In Verbindung mit vorprogrammier- water oxygen distribution for descriptive geochemi- sphärischen Methanhaushalt auswirkt. and methane during the cruise ARK XXII. At the ten Unterwasserfotografien, die vor, während und cal habitat characterisation, e.g. around biogenic Die meereswissenschaftlichen Arbeiten hatten die Haakon Mosby Mud Volcano (HMMV) sediment nach den Messungen gemacht werden, kann eine structures, as well as for 3D pore water modelling. Untersuchung zur benthischen Biodiversität sowie samples were collected by the ROV QUEST and dreidimensionale Rekonstruktion der Sauerstoffver- zum Stofffluss von organischem Material und Methan successfully transferred at 1260m water depth into a teilung im Porenwasser angefertigt werden, um so zum Ziel. Hierzu wurden Untersuchungen während new develop pressure incubator. This new system das geochemische Mikromilieu des Habitats zu der Expedition ARK XXII durchgeführt. Am Haakon allows long time experiments about the turnover of beschreiben. Mosby Mud Volcano (HMMV) wurden Oberflächen- methane and the incorporation of _13C in carbo- sedimente mit dem ROV Quest beprobt und in einer nate shells. Besides microcosm experiments, the Wassertiefe von 1260 m in einen neu entwickelten geochemical data, video-mosaics and other geo- Druckinkubator überführt. Dieses System ermöglicht data were analysed by geo-information systems for Langzeitmessungen und die Bestimmung von Umsatz- characterisation of geochemical habitats at the raten unter in-situ-Druck- und Temperaturbedingun- HMMV. This task was finalised in 2007 and provi- gen. Ein Schwerpunkt der Experimente ist die Erfas- ded one of the first detailed studies about the spatial sung der Einbindung von _13C in Karbonatschalen. coverage of chemoautotrophic communities at Weiterhin wurden die räumlichen Verteilungsmuster methane rich sediments. der geochemischen Daten, Videomosaike sowie weitere Geodaten mittels Geo-Informationssystem ausgewertet. Die Zielsetzung, das geochemische Habitat am HMMV zu bestimmen, konnte 2007 durch eine der ersten, detaillierten Quantifizierungen zum Vor- Abb. 12: Der neue 3D-Mikroprofiler (links) Fig. 12: The new 3D microprofiler (left) kommen chemoautotropher Organismen im Bereich vor dem Einsatz mit einem Freifallgerät (Mitte) deployed in a bottom-lander during ‘Polarstern‘ methanreicher Sedimente abgeschlossen werden. während der ‚Polarstern‘- Expedition ARK XXII/1 cruise ARK XXII/1 (centre), and an image of sowie ein Foto des Meeresbodens in 2449 m the sediment surface taken at 2449 m water Wassertiefe im „Hausgarten“ Tiefseeobservatorium depth at the “Hausgarten” observatory after nach einem erfolgreichen Messdurchlauf (rechts) the measurements (right) (Photos: D. Wagner, M. Klages) 110 3. Forschung Research 111

3.4 ADDITIONAL FUNDING 3.4 NEUE THEMEN Finite Element Ice-Ocean Model

Ozeanmodellierung mit finiten The Finite Element Sea Ice-Ocean Model (FESOM), For studies of Southern Ocean water mass modi- which has been developed as part of the Commu- fication, a global mesh with a high-resolution focus Elementen nity Ocean Model (COM) project, has evolved into on the southwestern Weddell Sea continental shelf a state-of-the-art research tool and is now used for and slope is developed. This way, an eddy-resolving Das Finite Elemente Meereis-Ozean-Modell (FESOM), studies of high-latitude ocean circulation and water Zum besseren Verständnis der Wassermassenmodi- mesh is obtained for the main areas of Weddell Sea das als Teil des Community Ocean Model-Projek- mass modification. The model consists of a free- fikation im Südpolarmeer wurde in dem globalen bottom water formation and spreading. In this con- tes (COM) entwickelt wurde, ist zu einem Stan- surface, hydrostatic primitive equation ocean model Modell die Auflösung auf dem Kontinentalschelf des figuration, the model will be coupled to local and dardwerkzeug unserer Forschung geworden. Es wird and a newly implemented dynamic-thermodyna- Weddellmeeres stark erhöht. Es erlaubt so die wir- regional atmospheric circulation models. This cou- zunehmend für Untersuchungen der Ozeanzirkula- mic sea-ice model using an elastic-viscous-plastic belauflösende Berechnung der Bodenwasserbildung pled ice-ocean-atmosphere system will allow for an tion und von Prozessen der Wassermassen-Modifika- rheology. It features a prognostic snow layer and und -ausbreitung. Im Weiteren wird das Modell an investigation and quantification of many aspects of tion in hohen Breiten benutzt. Das Modell besteht accounts for the effect of snow-ice conversion. The lokale und regionale Atmosphärenmodelle gekop- natural and anthropogenic climate variability in the aus einem mathematisch-numerischen Ozeanmo- coupled model has been configured in global and pelt. Dieses gekoppelte Eis-Ozean-Atmosphärenmo- Antarctic. dell mit freier Oberfläche und einem neu formulier- regional domains. Multi-decadal simulations have dell wird dann die Untersuchung vieler Aspekte der In the framework of the Gravity Recovery And ten dynamisch-thermodynamischen Meereismodell been performed in all configurations using realistic natürlichen und anthropogenen Klimavariabilität in Climate Experiment (GRACE), the identification of mit elastisch-viskos-plastischer Eisdynamik. Es ent- atmospheric forcing data. Simulations yield realistic der Antarktis erlauben. patterns of coherent ocean bottom pressure variabi- hält eine Schneeschicht und berücksichtigt das mög- ice concentrations and thicknesses, as well as ocean Im Rahmen des Satelliten-Projektes GRACE (Gra- lity has led to the development of an improved data liche Überfluten von Teilen des Eises. Das gekoppelte hydrography and circulation. Sea ice growth rates vity Recovery And Climate Experiment) konnten analysis approach. Modell wird in regionalen und globalen Ausführun- have been validated using repeated salinity profi- Gebiete mit großräumig kohärenten Schwankungen The Finite Element Sea Ice Model has been used gen betrieben und mit gemessenen Antriebsdaten les obtained from CTD-equipped Elephant Seals. des Ozeanbodendrucks berechnet werden. Diese in a data assimilation study with the Singular Evo- über mehrere Jahrzehnte gerechnet. Die Meereisver- An artificial tracer release experiment shows that erlauben eine erheblich verbesserte Interpretation lutive Interpolated Kalman (SEIK) Filter. A special teilung und die Ozeanzirkulation werden in diesen ventilation of the bottom layer of the global model der Satellitendaten. feature of this work is that assimilation of observed Simulationen realistisch wiedergegeben. Zur Validie- occurs through convection mainly in Labrador Sea In einer weiteren Untersuchung wurde das Meer- sea-ice velocities improves not only the modelled rung der Modellergebnisse wurden die modellierten and on the continental shelf in the southwestern eismodell zusammen mit dem Singular Evolutive sea ice drift field (Fig. 13), but also the ice thickness Nettogefrierraten erfolgreich mit Salzgehaltsprofilen Weddell and Ross Seas. Interpolated Kalman-Filter (SEIK) zur Datenassi- distribution – both with respect to the large-scale aus der winterlichen Packeiszone verglichen. Wei- milation genutzt. Ein besonderes Merkmal dieser distribution and in comparison to ice draft estimates tere Experimente zeigen, dass die Erneuerung des Arbeit ist, dass die Assimilation beobachteter Eis- from individual submarine surveys. Wassers in den Bodenschichten des Modell-Ozeans drift-Geschwindigkeiten nicht nur das modellierte durch vertikalen Austausch erfolgt, hauptsächlich in Driftfeld (siehe Abbildung 13), sondern auch die der Labradorsee und auf den Kontinentalschelfen im Eisdickenverteilung nachhaltig verbessert – sowohl Weddell- und Rossmeer. hinsichtlich der großskaligen Verteilung als auch im Vergleich zu Eisdicken, die von U-Booten aus gemessen wurden. 112 3. Forschung Research 113

Abb. 13: Drift und Bedeckungsgrad des Meereises in der Arktis im Frühwinter 2000; links: Beobach- tung, rechts: Modellsimulation, Mitte: Simulation mit Assimilation der Eisdrift-Geschwindigkeiten. Die Assimilation korrigiert die Lage des Beaufort- Wirbels und verbessert die Eisdickenverteilung. Die Darstellung der Oberflächentopographie basiert auf der International Bathymetric Chart of the Arctic Ocean (IBCAO). Fig. 13: Ice drift and concentration fields for the Arctic during early winter 2000; left: observation, right: model simulation, centre: simulation with assimilation of sea ice drift velocities. Beobachtung Assimilation Modell The assimilation procedure corrects the location of the centre of the Beaufort Gyre and significantly improves the sea ice thickness distribution. Topography maps have been derived from the International Bathymetric Chart of the Arctic Ocean (IBCAO). 114 3. Forschung Research 115

New Keys for Polar Climate Archive

δ One of the main focuses of the additional NEW Currently, a novel GCMS method for D(CH4) is Neue Schlüssel zu polaren KEYS theme is the isotopic study of greenhouse developed which will provide further constraints on gases enclosed in air bubbles in ice cores to quan- the global methane cycle to quantify the potential Klimaarchiven tify changes in biogeochemical cycles in the past. release of methane due to destabilisation of marine A new gas chromatography/mass spectrometry Derzeit wird eine neuartige GCMS Methode für gas hydrates during rapid climate warmings. Similar δ13 δ Einer der Schwerpunkte des Forschungsthemas NEW (GCMS) method for the quantification of C in D(CH4) entwickelt, um eine potentielle Freisetzung developing work has been completed for the car- KEYS sind isotopische Studien an Treibhausgasen in methane has been established which was able to von Methan durch eine Destabilisierung von marinen bon isotopic characterisation of CO2 in ice cores Eiskern-Lufteinschlüssen, um Änderungen in bio- cut down sample size by a factor of 50 compa- Gashydraten im Verlauf schneller Klimaschwankungen which represents one of the most important and geochemischen Kreisläufen in der Vergangenheit red to conventional techniques. With this method zu quantifizieren. Vergleichbare Entwicklungsarbei- arguably analytically the most challenging parameter zu quantifizieren. Eine neue Gaschromatographie/ we were able to derive the first high-resolution ten wurden erfolgreich für die kohlenstoffisotopische in paleoclimate research providing important cons- δ13 δ13 Massenspektrometrie (GCMS) Methode zur Quanti- and high-precision CH4 ice core record over the Charakterisierung von CO2 abgeschlossen. CO2 traint to solve the puzzle of the glacial/interglacial δ13 fizierung von CH4 wurde entwickelt, die die erfor- last glacial/interglacial transition. Using a simple in Eiskernen stellt einen der wichtigsten und ver- change in atmospheric CO2. With our new subli- derliche Probenmenge gegenüber konventionellen methane cycle modeling approach we could show mutlich den analytisch am schwersten zu messen- mation extraction method we are for the first time δ13 Methoden um Faktor 50 verringert. Diese Methode that the pronounced methane isotopic changes from den Parameter in der Paläoklimaforschung dar, der able to precisely quantify CO2 in small (30 g) ice ermöglichte es uns erstmals, eine hochaufgelöste und the Last Glacial Maximum to the Holocene as well jedoch essentiell ist, um das Rätsel der Glazial/Inter- core samples from both bubble as well as clathrate δ13 hochpräzise CH4 Eiskernzeitreihe über den letzten as during the rapid Bølling/Allerød-Younger Dryas glazial Änderung des atmosphärischen CO2 Gehalts ice. These analytical developments have been sup- Glazial/Interglazial-Übergang zu erstellen. Mithilfe climate oscillation were due to changes in nort- zu lösen. Mit unserer neuen Sublimationsextraktion plemented by modeling studies of the global carbon δ13 δ13 eines einfachen Modells des Methankreislaufs konn- hern boreal methane emission related to wetlands können wir erstmals präzise CO2 Messungen an cycle, allowing to quantify changes in CO2, CO2 ∆14 ten wir zeigen, dass die deutlichen Änderungen der and permafrost thawing. Accordingly, an increased kleinen (30 g) Eiskernproben sowohl im Blasen- als as well as CO2 in the past. In addition novel Methanisotopie vom letzten glazialen Maximum bis emission of these high latitude sources is also likely auch im Klathrateis durchführen. Diese analyti- computer tomographic reconstructions of the bubble zum Holozän auf Änderungen der borealen Methan- to occur during a future anthropogenic climate war- schen Arbeiten wurden ergänzt durch Modellstudien enclosure process in ice cores provided crucial infor- emissionen zurückzuführen sind, die mit Feuchtge- ming. Moreover, our isotopic methane balance sho- des globalen Kohlenstoffkreislaufs, die es ermög- mation for the understanding of the formation of the δ13 ∆14 bieten und Auftauen von Permafrost verknüpft sind. wed that biomass burning added a significant but lichen, Änderungen in CO2, CO2 und CO2 gas record in polar ice. Entsprechend ist mit erhöhten Emissionen dieser temporally rather constant amount of CH4 to the in der Vergangenheit zu quantifizieren. Weiterhin Quellen in hohen nördlichen Breiten auch für eine atmosphere. wurden innovative computer-tomographische Rekon- zukünftige anthropogene Erwärmung zu rechnen. struktionen des Blaseneinschluss-Prozesses in Eisker- Darüber hinaus zeigte unsere Isotopenbilanz, dass nen durchgeführt, die essentielle Informationen zur auch die natürliche Biomassenverbrennung signifi- Signalbildung der Gaszeitreihen in polaren Eisbohr- kant, aber zeitlich relativ konstant zur atmosphäri- kernen liefern.

schen CH4 Konzentration beiträgt. 116 3. Forschung Research 117

A completely different research line followed within NEW KEYS is related to the characterisation of mineral dust in ice cores. This comprises high resolution dust size spectra allowing to quan- Eine zweite Forschungslinie wird innerhalb von NEW tify the intensity of the transport of mineral dust KEYS mit der Untersuchung von Mineralstaub in from its Patagonian dust source to Antarctica even Eisbohrkernen verfolgt. Dies umfasst die Aufnahme on a seasonal basis. The chemical characterisation hochaufgelöster Größenspektren, die erlauben, die of dust using (laser ablation) inductively coupled Intensität des Staubtransports von den patagonischen plasma mass spectrometry allows to quantify the Staubquellen in die Antarktis sogar auf saisonaler concentration of trace elements carried by mineral Zeitskala zu quantifizieren. Die chemische Charakte- dust and delivering micronutrients such as iron to risierung von Staub mithilfe von induktiv gekoppelter the Southern Ocean as well as to perform novel (Laserablations-) Plasmamassenpektro metrie ermög- source attribution using the specific fingerprint in licht es, die Konzentration von Spurenelementen im rare earth elements. Last but not least, together Mineralstaub und damit den Eintrag von Mikronährstof- with Dr. G. Winkler from the Lamont Doherty Earth fen wie z.B. Eisen in den Südozean zu quantifizieren Observatory we performed the first He isotopic ana- bzw. Quellen mithilfe des spezifischen Fingerabdrucks lysis on terrestrial and extraterrestrial dust in Ant- in seltenen Erden zu identifizieren. Nicht zuletzt führ- arctic ice over the last glacial/interglacial transition. ten wir zusammen mit Dr. G. Winckler vom Lamont This proved that the extraterrestrial dust flux onto Doherty Earth Observatory die ersten He isotopischen the Earth’s surface was rather constant, excluding Analysen an terrestrischem und extraterrestrischem a trigger function of this extraterrestrial dust on Staub im antarktischen Eis über den letzten Glazial/ orbital climate changes. However also the terrestrial Interglazial Übergang durch. Diese zeigten, dass dust shows pronounced changes in its He isotopic der extraterrestrische Staubfluss auf die Erde rela- composition potentially providing a new source fin- tiv konstant war und somit als Auslöser von orbita- gerprinting tool. len Klimaänderungen ausgeschlossen werden kann. Jedoch zeigte auch terrestrischer Staub ausgeprägte Änderungen der He Isotopie, was möglicherweise in der Zukunft auch zur Quellcharakterisierung benutzt Abb. 14: Schmelzextraktion und werden kann. Austreiben von Methan aus Eiskernluft blasen für die Isotopenanalyse Fig. 14: Melt, purge and trap extraction of methane from ice core air bubbles for isotopic analysis (Photo: M. Behrens, AWI) 119

4. Helmholtz-Nachwuchsgruppen Helmholtz Young Investigator Groups 5. Entwicklungen in den Fachbereichen Progress in the Scientific Divisions 120 4. Helmholtz-Nachwuchsgruppen Helmholtz Young Investigator Groups 121

Young Investigator Groups Auch das Emmy-Noether-Programm der Deutschen The Emmy Noether Programme of the German Forschungsgemeinschaft (DFG) unterstützt in einem Research Foundation (DFG) also has a comparable Nachwuchsgruppen Young scientist groups are an important modern vergleichbaren Programm Nachwuchswissenschaft- programme for supporting young scientists in beco- instrument to promote talented scientific staff. Young lerinnen und Nachwuchswissenschaftler, in einer ming independent in an early phase of their scien- Nachwuchsgruppen sind ein modernes wichtiges scientist groups from the promotional programmes frühen Phase ihrer wissenschaftlichen Karriere unab- tific career. During a course of usually 5 years, gra- Instrument zur Förderung des wissenschaftlichen of the Helmholtz Association and the German hängig zu werden. Promovierte Forscherinnen und duate researchers qualify as professors by leading Nachwuchses. Am AWI sind Nachwuchsgruppen aus Research Foundation (DFG) have been established Forscher erwerben durch eine in der Regel 5-jährige their own young scientist groups. Two groups of this den Förderprogrammen der Helmholtz-Gemein- at the AWI. Förderung die Befähigung zum Hochschullehrer durch advancement programme have been established at schaft und der Deutschen Forschungsgemeinschaft The Helmholtz Association has incorporated the die Leitung einer eigenen Nachwuchsgruppe. Am the AWI. (DFG) etabliert. individual advancement of young, talented scien- AWI arbeiten zwei Gruppen aus diesem Förderungs- Die Helmholtz-Gemeinschaft hat die individuelle tists as a priority objective of its mission. They offer programm. Förderung junger, talentierter Forscherinnen und very good working conditions in a research-inten- Forscher als wichtiges Ziel in ihrer Mission veran- sive environment to the best domestic and foreign kert. Sie bietet den besten Nachwuchswissenschaft- young scientists, early scientific independence, and Helmholtz-Nachwuchsgruppen lerinnen und Nachwuchswissenschaftlern aus dem the option of permanent employment, the so-called Helmholtz Young Investigators Groups In- und Ausland mit Einrichtung und Leitung eigener “tenure track“, by establishing and managing their Arbeitsgruppen sehr gute Arbeitsbedingungen in einem own working groups. Tenure track means that if forschungsintensiven Umfeld, frühe wissenschaftliche independent experts confirm the achievements of a Nachwuchsgruppe Nachwuchsgruppenleiter/-in Partneruniversität Selbständigkeit sowie die Option auf eine unbefristete young scientist group in a mid-term evaluation after Beschäftigung, den so genannten „Tenure-Track“. Ten- 3 to 4 years, the group managers get a permanent Trophische Interaktionen in pelagischen Dr. Barbara Niehoff Universität Bremen ure-Track bedeutet, das, wenn die Leistungen einer employment contract. Special value is placed on Ökosystemen - die Rolle des Zooplanktons Nachwuchsgruppe nach 3-4jähriger Tätigkeit durch close cooperation with universities. In close coope- Global change and the future marine carbon cycle Dr. Anja Engel Universität Bremen unabhängige Experten im Rahmen einer Zwischen- ration with university partners the young managers Applications of molecular 14C analysis for the Dr. Gesine Mollenhauer Universität Bremen begutachtung bestätigt wird, die Gruppenleiter ein can gather experience in teaching and qualify for a study of sedimentation processes and carbon cycling unbefristetes Arbeitsverhältnis erhalten. Besonderer university career. A future aim is to firmly establish a in marine sediments Wert wird auf eine enge Kooperation mit den Hoch- joint appointment as a junior professor for the heads Sensitivity of the permafrost system`s water Dr. Julia Boike Universität Heidelberg schulen gelegt. Die jungen Leiterinnen und Leiter of the Helmholtz-University young scientists groups. and energy balance under changing climate: arbeiten eng mit universitären Partnern zusammen, Some of the heads of the young scientist groups A multiscale perspective erhalten so die Möglichkeit, Lehrerfahrungen zu sam- have already been appointed in cooperation with Marine phytoplankton observed with global Dr. Astrid Bracher Universität Bremen meln und sich für eine Universitätskarriere zu quali- the universities. Five young scientist groups of Helm- biooptical methods (PHYTOOPTICS) fizieren. Angestrebt ist für die Zukunft die feste holtz have already been established at the AWI in Etablierung einer gemeinsamen Berufung als cooperation with the universities of Bremen and Emmy-Noether-Nachwuchsgruppen Juniorprofessor für die Leiterinnen und Leiter der Heidelberg. MOVE „Mid-Ocean Volcanoes and Earthquakes“ Dr. Vera Schlindwein Universität Bremen Helmholtz-Hochschul-Nachwuchsgruppen. Bereits LIMPICS - towards synthetic ice cores Dr. Olaf Eisen Universität Heidelberg jetzt sind einige der Nachwuchsgruppenleiterinnen linking micro-physical properties to macro features und -leiter gemeinsam mit Universitäten berufen. in ice sheets with geophysical techniques Am AWI sind im Moment gemeinsam mit den Uni- versitäten Bremen und Heidelberg fünf Helmholtz- Nachwuchsgruppen eingerichtet. 122 5. Entwicklungen in den Fachbereichen Progress in the Scientific Divisions 123

Geosciences The Marine Geochemistry section advanced the development of equipment and platforms allowing The Geosciences research division, which comprises for observable in-situ measurements of physical and the sections Glaciology, Periglacial Research, Marine chemical parameters on the ocean floor and within Geowissenschaften Geology and Paleontology, Marine Geochemistry and Bergung der Seismometer verliefen erfolgreich. Die the water column. The successful modification and Geophysics, investigates the temporal evolution of vorhandenen 80 Geräte werden den deutschen For- application of an in-situ mass spectrometer provided Der Fachbereich Geowissenschaften, bestehend aus the Earth system, the causes and mechanisms of its schern auf dem Gebiet der marinen Seismologie eine for the first time continuous profiles on methane and

den Sektionen Glaziologie, Periglazialforschung, variability as well as interactions between the geo- internationale Führungsrolle ermöglichen. CO2 concentrations in surface and ocean floor waters Marine Geologie und Paläontologie, Marine Geoche- ecosystems and the climate system. This includes the Im Bereich der marinen Geochemie wurde die Ent- during several expeditions in water depths of up mie und Geophysik, untersucht die zeitliche Entwick- past climatic and environmental state, as well as the wicklung von Geräten und Plattformen zur beobach- to 200 m. The advantage of this technique became lung des Erdsystems, die Ursachen und Mechanismen recent response of the Earth systems to natural and tenden in-situ-Messung von physikalischen und che- obvious when examining spot sources of gas release der Veränderlichkeit, sowie die Wechselwirkungen anthropogenic-forced climate changes. The regional mischen Parametern am Meeresboden und in der on the ocean floor. zwischen dem Geoökosystem und dem Klimasystem. focus of efforts concentrates on the polar regions. Wassersäule vorangetrieben. Die erfolgreiche Anwen- The periglacial research section carried out studies Dies umfasst sowohl vergangene Klima- und Umwelt- The major part of our research is embedded in the dung und Modifizierung eines in-situ-Massenspek- on the diversity and ecology of microorganisms living zustände wie auch die Erfassung der gegenwärtigen AWI-research program MARCOPOLI (see chapter 3). trometers lieferte bei mehreren Expeditionen bis in in Antarctic extreme habitats, as well as in perma- Reaktion des Erdsystems auf natürliche und mensch- In addition to our results related to MARCOPOLI, 200 m Wassertiefe erstmals kontinuierliche Profile zu frost soils of Siberia to assess the role which micro-

lich bedingte Klimaänderungen. Der regionale Fokus we significantly advanced our understanding and Methan- und CO2-Konzentrationen im Oberflächen- organisms play within the methane cycle and for der Arbeiten liegt auf den Polarregionen. Der über- insights during the last two years within the follo- und Bodenwasser. Die Vorteile dieser Technik zeigten the population of higher organisms like algae and wiegende Teil der im Fachbereich durchgeführten wis- wing fields of research (to a large part funded by sich speziell im Bereich von Punktquellen, die durch lichens. First results exhibited a remarkable variety senschaftlichen Arbeiten ist in das AWI-Forschungs- external funds). hohe Gasaustritte gekennzeichnet sind. of microorganisms, which are best adapted to their programm MARCOPOLI eingebettet (siehe Kapitel 3). Within the scope of the Emmy Noether funded Im Rahmen der Periglazialforschung wurde die Diver- habitat (see chapter 2, Dirk Wagner and Daria Moro- Neben diesen Untersuchungen wurden während der junior research group, we performed first systematic sität und Ökologie von Mikroorganismengemeinschaf- zova: Life on Mars? Methane-forming microorganisms letzten zwei Jahre noch bedeutende Fortschritte und measurements on the frequency of earthquakes in ten in antarktischen Extremhabitaten und in Perma- from Siberian permafrost soils as study objects ). Einsichten auf nachfolgenden Forschungsfeldern the Arctic Ocean along the Gakkel Ridge. The high frostböden Sibiriens untersucht, um ihre Rolle im Within the domain of periglacial research, we also erzielt (zu großen Teilen Drittmittel-finanziert). quality of the collected data promises to hold impor- Methan-Zyklus und ihre Bedeutung für die Besied- strengthened our cooperation with China. We have Im Rahmen einer Emmy Noether geförderten Nach- tant clues about the geodynamic processes along lung durch höhere Organismen wie Algen und Flech- been involved in several German-Chinese projects wuchsgruppe wurden im Arktischen Ozean entlang this ridge system. German scientists continue to lead ten abzuschätzen. Erste Ergebnisse offenbarten eine to examine the Late Quaternary to recent climatic des Gakkel Rückens erstmals systematische Messun- this geophysical research field. bemerkenswerte Vielfalt von Mikroorganismen, die and environmental evolution within the area of the gen zur Bebenhäufigkeit durchgeführt. Die hohe Qua- During 2006, joint funding of the BMBF and the offensichtlich bestens an ihr extremes Habitat ange- Tibetan Plateau (“the third pole of the Earth”) for lität der erfassten Daten verspricht nach eingehender HGF allowed the establishment of a new equipment passt sind (siehe Kap. 2, Dirk Wagner und Daria Moro- assessing the paleoecological development, as well Analyse wichtige Einsichten zu den geodynamischen pool for broadband ocean floor seismometers. The zova: Leben auf dem Mars? Methan-bildende Mikro- as the impact of increasing permafrost degradation. Prozessen entlang dieses Rückensystems. Deutsche first deployment in the Mediterranean Sea and the organismen aus sibirischen Permafrostböden als Within the Marine Geology and Paleontology sec- Wissenschaftler bleiben auf diesem Teilgebiet der subsequent retrieval of the seismometers were suc- Studienobjekte). tion, we could improve the generally accepted global, Geophysik weiterhin führend. cessful. This pool of 80 ocean floor seismometers will Darüber hinaus haben wir auf dem Gebiet der Peri- astronomically dated isotope stratigraphy of the last Im Jahr 2006 wurde der neue Gerätepool für breit- allow German scientists to play a leading role within glazialforschung unsere Zusammenarbeit mit China bandige Ozeanbodenseismometer über eine gemein- international projects related to marine seismology. gestärkt. In einer Reihe von deutsch-chinesischen Pro- same Förderung durch das BMBF und der HGF einge- jekten war die Periglazialforschung an Untersuchun- richtet. Der erste Einsatz im Mittelmeer und die spätere gen zur rezenten und spätquartären Klima- und Land- 124 5. Entwicklungen in den Fachbereichen Progress in the Scientific Divisions 125

5.3 Ma in the interval from 4.7-5.3 Ma and by exten- Biosciences ding the orbitally tuned stratigraphy to 6.5 Ma. Since 2007, we have been working on an extension to 10 The central mission of the Biosciences Division is to Ma. These studies will significantly improve global identify, quantify, and model the various interactions schaftsgenese im Bereich des Tibetplateaus („Dritter chronological comparisons between marine proxy Biowissenschaften between marine element cycles and the biology, Pol der Erde“) beteiligt, um die rezente paläoökologi- records for the Miocene. ecology and genetic diversity of key species in sche Entwicklung zu untersuchen und die Auswir- New versions of the visualisation and analysis Die zentrale Aufgabe des Fachbereichs Biowissen- marine ecosystems. The Division deals with ecologi- kungen der zunehmenden Permafrostdegradation software Ocean Data View (ODV) were developed schaften ist die Bestimmung, Quantifizierung und cal, physiological and ecotoxicological topics. Shelf abzuschätzen. within the Marine Geology and Paleontology section Modellierung der verschiedenen Wechselbeziehun- and coastal waters of the polar seas as well as coastal Im Bereich der marinen Geologie wurde die global and released during the report period. The range of gen zwischen marinen Stoffkreisläufen und der Bio- waters of the North Sea are the areas of major inte- gültige, astronomisch datierte, marine Isotopenstrati- supported display styles was greatly expanded and logie, Ökologie und genetischen Diversität von Indi- rest. Central themes include the responses of cells, graphie der letzten 5.3 Millionen Jahre im Bereich modules for visual and automatic data quality con- katorarten in marinen Ökosystemen. Der Fachbereich individuals, populations and communities to exter- von 4.7-5.3 Ma revidiert, zeitlich neu geeicht, und trol were added. In addition, new data import rou- beschäftigt sich mit ökologischen, physiologischen nal environmental influences, and the organisation, bis 6.5 Ma erweitert. Seit einem Jahr wird an einer tines for the World Ocean Database, World Ocean und ökotoxikologischen Themen. Dabei sind Shelf- function and dynamics of populations, communities Erweiterung bis 10 Ma gearbeitet. Diese Arbeiten Atlas and the ARGO Float Database were implemen- und Küstenbereiche sowohl der Polarmeere als auch and ecosystems. werden die globale, zeitliche Vergleichbarkeit mari- ted and now allow easy access to these important der Nordsee von besonderem Interesse. Zentrale For- Most of the research conducted by members of the ner Proxy-Zeitreihen aus dem Miozän signifikant ver- datasets. The ODV website (http://odv.awi.de) serves schungsthemen umfassen die Reaktionen von Zellen, Biosciences Division is in support of the central bessern. Als Basis dienen IODP-Sedimentkerne (Inte- more than 300 GBytes of data annually. ODV now Individuen, Populationen und Gemeinschaften auf objectives and challenges of the MARCOPOLI pro- grated Ocean Drilling Program) aus dem SE-Pazifik. has more than 9,000 registered users, including sci- externe Umwelteinflüsse sowie die Organisation, gramme and is thereby organised in a multidiscipli- Darüber hinaus wurden während der letzten zwei entists, teachers, students and school pupils. Funktion und Dynamik von Populationen, Gemein- nary fashion with other AWI Divisions. Nevertheless, Jahre innerhalb der Sektion Marine Geologie und schaften und Ökosystemen. in addition to the core research programme, many Paläontologie neue Versionen der Visualisierungs- Der größte Teil der wissenschaftlichen Arbeiten, working groups in the Biosciences Division are also und Analysesoftware „Ocean Data View“ (ODV) ent- die von Mitarbeitern des Fachbereichs ausgeführt engaged in “non-programme” research activities, wickelt und veröffentlicht. Einerseits wurde der werden, dient der Umsetzung und dem Erreichen der financed partially or totally from external sources Umfang der Darstellungsoptionen deutlich erweitert, Ziele des MARCOPOLI-Programms. Dabei werden (European Union, DFG, BMBF, private industry, etc.) andererseits wurden Module zur visuellen und auto- die Forschungsarbeiten mit anderen AWI-Fachberei- A few of these highlight projects are grouped into matischen Kontrolle der Datenqualität hinzugefügt. chen multidisziplinär organisiert. Darüber hinaus themes and presented here as relevant examples: Neue Routinen zum Importieren von Datensätzen sind viele Arbeitsgruppen des Fachbereichs einge- aus der „World Ocean Data Base, dem „World Ocean bunden in nicht-programmorientierte Forschungsak- Atlas“ und der „ARGO Float Database“ wurden ent- tivitäten, die teilweise oder vollständig durch Dritt- wickelt und erlauben nun einen einfachen Zugriff auf mittelgeber (EU, DFG, BMBF, freie Wirtschaft etc.) diese wichtigen Datensätze. Die ODV Webseite finanziert werden. Einige dieser herausragenden Pro- (http://odv.awi.de) stellt jährlich mehr als 300 GByte jekte sind unter bestimmten Themen zusammenge- Daten zur Verfügung. Das Portal „Ocean Data View“ fasst und werden nachfolgend vorgestellt. hat mehr als 9000 registrierte Nutzer, hauptsächlich Wissenschaftler, Lehrer, Studenten und Schüler. 126 5. Entwicklungen in den Fachbereichen Progress in the Scientific Divisions 127

Biomechanics and Bionics The marine calcifying haptophyte Emiliania huxleyi Within the review time-frame 2006-2007, biome- is ubiquitous and frequently forms massive blooms, chanical research has focused on the evolutionary thereby playing an important role in global carbon optimisation of light-weight structures. Several cycling. Blooms often are terminated by infection with Biomechanik und Biomik patents have emerged in the areas of biomedical von einer eukaryoten Mutteralge umschlossen und a virus (Ehv86), which leads to sinking of the calcite Das Thema funktionelle Morphologie von Plankton- technologies (Cellfix), architecture and automobile auf den Plastiden reduziert. Durch unsere Teilnahme shells. We have analysed the molecular interaction arten wurde durch diverse Forschungen in den Berei- production. We organised a meeting and working am Genomprojekt haben wir eine phylogenomische between alga and virus throughout the infection pro- chen Biomechanik/Leichtbauoptimierung vorange- group at AWI within the framework of the Bionic Pipeline (e.g. PhyloGena) aufgebaut, die die Rekon- cess using a transcriptional approach. From genes trieben. Die Ergebnisse wurden, wo sinnvoll, zum Competence Network (BioKoN) that resulted in the struktion des evolutionären Ursprungs aller Diato- found in the different genetic libraries we could Patent eingereicht und sind u.a. für die Bereiche intention of the private company RLE to invest in meengene ermöglicht. So haben wir alle Gene der deduce a possible infection mechanism. We are cur- Medizintechnik (Cellfix), Architektur und Fahrzeug- Bremerhaven, with a focus on the design of wind- symbiotischen Rotalge identifiziert. Viele dieser Gene rently analysing the expression of key genes invol- bau geeignet. Am AWI wurde eine Fachgruppensit- mills and light-weight structures. Other projects are wurden in den Oomyceten entdeckt, einer Heterotro- ved in infection and are participating in the ongoing zung des Bionik-Kompetenznetzes (Leichtbau und embedded within the newly founded institute for phengruppe, die mit den Diatomeen verwandt ist. E. huxleyi whole genome project, supported by resour- Optimierung) durchgeführt. Diese Projekte und Akti- marine resources IMARE. Basic research in this field Zudem fanden wir viele Plastidgene in Diatomeen, ces from the EU and Network of Marine Genomics. vitäten führten u.a. zu einer Absichtserklärung der was supported within AWI in late 2007 by establis- die nicht von Rotalgen stammen. Derzeit entwickeln Within the EU-funded project ESTTAL (Expressed Firma RLE international in Bremerhaven, eine Nie- hing the virtual Helmholtz Institute PLANKTON- wir ein neues Evolutionsmodell der beteiligten Arten. Sequence Tags of Toxic Algae), we have conducted derlassung zu gründen und dort die Themen Leicht- TECH and fothcoming additional financial contribu- Die kalkbildende Alge Emiliania huxleyi ist welt- and coordinated a limited genomic study of repre- bau und Windkraft zu bearbeiten. Weitere Projekte tion from RLE. weit verbreitet und bildet oft riesige Planktonblüten. sentative toxic algal species from many diverse sollen im 2007 neu gegründeten Institut für Marine Daher spielt sie eine große Rolle im marinen Kohlen- groups, together with partners from the MPI for Che- Ressourcen (IMARE) durchgeführt werden. Die ent- Marine Algal Genomics and Viruses stoffkreislauf. Solche Blüten werden manchmal durch mical Ecology and Fritz Lippmann Institute (Jena) sprechende Grundlagenforschung zum Thema „Leicht- The phytoplankton in the oceans are dominated by das Massenauftreten des Virus Ehv86 abgetötet und and from other European countries. We have suc- bauoptimierung durch Evolution“ wurde am AWI “complex algae” (e.g. diatoms, haptophytes, crypto- dies führt zur Massensedimentation der Kalkschalen. cessfully completed sequencing and analysis of limi- gleichzeitig durch ein virtuelles Helmholtz-Institut phytes, and alveolates), which originate from a Wir haben den Infektionsprozess mittels einer Trans- ted genomic libraries for several algal species, in addi- („Plankton Tech“, bewilligt 2007) und eine For- “secondary endosymbiosis.” In this scenario, a red skriptionsanalyse bei den Algen untersucht. Vor und tion to whole genomic sequencing of toxic members schungsförderung durch die Firma RLE gesichert. alga was engulfed by a eukaryotic host cell, then the während der Infektion wurden jeweils cDNA Biblio- of the cyanobacteria. From these gene libraries we eukaryotic endosymbiont was reduced to a plastid. theken angelegt und ein möglicher Infektionsmecha- are pursuing the search for genes involved in toxin Marine Algen-Genomik und Viren Through our participation in diatom whole-genome nismus entdeckt. Derzeit untersuchen wir die quanti- biosynthesis and growth regulation. We have now Die molekularbiologische Uhr von den Haptophy- projects we have established phylogenomic pipe- tative Expression von Schlüsselgenen während der developed DNA microarrays for detailed studies of ceen Algen enthält Hinweise darauf, dass sich diese lines (e.g. PhyloGena), which allow the reconstruc- Infektion und versuchen ein Transformationssystem gene expression. We have already obtained critical Algengruppe während der Kreide-Tertiär Übergangs- tion of the evolutionary origin of all diatom genes. für E. huxleyi zu etablieren. Zudem arbeiten wir an new information on microalgal and cyanobacterial zeit von Primärproduzenten zu Heterotrophen ent- We were able to identify all genes of red algal origin dem Genomprojekt für E. huxleyi mit. genomic organisation to assist in the diagnosis of wickelt hat und so die lichtschwachen Bedingungen in diatoms and we detected a large number of red Die molekularbiologische Uhr von den Haptophy- genes related to toxin biosynthesis, growth and the- dieser Zeit überdauerten. algal genes in non-photosynthetic relatives of dia- ceen Algen enthält Hinweise darauf, dass sich diese formation of toxic blooms. Such knowledge can also Die Gruppe der eukaryoten Phytoplankter im toms. We also found many diatom plastid genes, Algengruppe während der Kreide-Tertiär Übergangs- contribute to the formulation of EU policy regarding Ozean wird von komplexen Algen dominiert (z.B. which do not stem from a red alga. Based on this we zeit von Primärproduzenten zu Heterotrophen ent- the potential effects on HAB dynamics of the input of Diatomeen, Haptophyceen, Cryptophyceen und propose a novel model for the evolution of major wickelt hat und so die lichtschwachen Bedingungen anthropogenic nutrients into coastal waters. Alveolaten), die aus einer sekundären Endosymbiose marine phytoplankton. dieser Zeit überdauerten. hervorgegangen sind. Hierbei wurde eine Rotalge 128 5. Entwicklungen in den Fachbereichen Progress in the Scientific Divisions 129

UV Effects on Seaweed Communities Anthropogenic impacts on the German Bight In contrast to the damaging effect of UV radiation on ecosystem biological molecules and structures almost nothing Anthropogene Veränderungen im Ökosystem Decades of intense bottom trawling has led to an is known about its effect on communities especially Deutsche Bucht extremely resistant benthic soft ocean floor system UV-Effekte auf Makroalgengemeinschaft on the underwater seaweed forests on rocky shores. 100 Jahre intensive Bodenfischerei haben in der Deut- in the German Bight (projects Beofino and Response), Während die schädigende Wirkung der UV-Strahlung Within a DFG-financed project we studied the eco- schen Bucht ein außerordentlich resistentes ben- characterised by high levels of trophic generality and auf biologische Moleküle und Strukturen seit langem logical and physiological impacts of UV radiation on thisches System erzeugt (Projekte Beofino und trophic redundancy. The construction of the research bekannt ist, ist die Wirkung auf Gemeinschaften, ins- the succession on benthic primary producers in Ant- Response). Es zeichnet sich durch ungewöhnlich platfom Fino 1 in 2003 initiated a long-term fishery besondere auf die Unterwasseralgenwälder der Fels- arctica. This question was pursued at the Dallmann hohe trophische Generalität und trophische Redun- exclosure experiment in this area. Already after 14 küsten weitgehend ungeklärt. Dieser Frage wurde am Laboratory on King George Island. In field experi- danz aus. Der Bau der Forschungsplattform Fino 1 im months, first changes became manifest in the ben- Dallmann-Labor auf King George Island im Rahmen ments lasting for several months artificial substrates Jahr 2003 markiert den Beginn eines Fischerei-Aus- thic community, particularly in the trophic level and eines DFG-finanzierten Projektes nachgegangen. In were exposed to full sunlight and to sunlight deple- schlussexperiments. Schon nach 14 Monaten zeigen trophic significance of certain species. mehrmonatigen Feldexperimenten wurden künstliche ted of UV radiation. Grazing led to a strong decrease sich erste Veränderungen im Benthos, insbesondere Substrate dem vollen Sonnenlicht und dem Sonnen- in algal biomass as well as a higher biodiversity. UV Verschiebungen im trophischen Niveau und in der EC/INCO-project CENSOR (Climate variability and licht ohne UV-Strahlung ausgesetzt. Als weiterer Fak- radiation reduced the density of green algal germ- trophischen Bedeutung von Arten. El Niño Southern Oscillation) tor wurde die Beweidung untersucht. Diese führte zu lings in the beginning, but the density of red algal CENSOR aims at improving our understanding of El einer starken Abnahme sowohl der Algenbiomasse, germlings decreased at the end of the experiments. EC/INCO-Projekt CENSOR (Climate variability and Niño-Southern Oscillation effects on the South Ame- aber auch zu einer erhöhten Biodiversität. Die Biodiversity was highest after UV exclusion. Species El Niño Southern Oscillation) rican Pacific coastal realm and its population. It com- UV-Strahlung verminderte die Dichte der Grünalgen- composition differed strongly between UV exposed CENSOR will unser Verständnis der Effekte von El bines field surveys, process studies, data mining and keimlinge zu Beginn, wohingegen die Dichte der and UV depleted communities. Moreover, the expe- Niño (ENSO) auf die pazifische Küste Südamerikas modeling approaches, carried out by >60 scientists Rotalgenkeimlinge am Ende der Experimente stark riments showed that UV radiation represents an und ihre Bewohner verbessern. Das Programm umfasst from 14 South American & European institutions. So abnahm. Die Biodiversität war am höchsten unter UV- important factor for the determination of the upper Feldkampagnen, Prozessstudien, Datensammlungen far, 3250 mainly historical data sets have been ana- Ausschluss. Auch die Artenzusammensetzung diffe- distribution limit on the shore. The obtained results und Modellansätze, die von über 60 Wissenschaftlern lysed and made available through PANGAEA, and >80 rierte stark zwischen UV-exponierten und UV-freien are of great importance for the estimation of the aus 14 Instituten durchgeführt werden. Bisher wur- ISI-publications and 30 articles/reports for manage- Gemeinschaften. Die Experimente zeigen darüber effects of enhanced UV radiation due to stratosphe- den 3250 meist historische Datensätze überarbei- ment have been published. hinaus, dass die UV-Empfindlichkeit ein wichtiger Fak- ric ozone depletion. UV induced changes in algal tet und durch PANGAEA der Öffentlichkeit zugänglich tor für die Bestimmung der oberen Verbreitungsgrenze zonation and biodiversity make changes in the tro- gemacht und über 80 ISI-Publikationen sowie mehr GLOBEC-Germany (Global Ocean Ecosystem Dynamics) von Makroalgen an der Küste darstellt. Die erzielten phic relations of coastal ecosystems very probable. als 30 Artikel/Berichte für das Management verfasst. The GLOBEC-Germany project, which focused on Ergebnisse sind von großer Bedeutung zur Bewertung the trophic interactions between zooplankton and der Auswirkungen der durch stratosphärische Ozon- GLOBEC-Deutschland (Global Ocean fish in the North and Baltic Sea, was successfully ausdünnung erhöhten UV-Strahlung. Denn UV-indu- Ecosystem Dynamics) completed in 2007. AWI scientists investigated life zierte Änderungen der Algenzonierung und Bio-di- Ende 2007 wurde das Projekt GLOBEC-Germany, cycle strategies and secondary production of key versität machen Änderungen in den trophischen das trophische Wechselwirkungen zwischen Zoo- copepod species and their relationship to environ- Interaktionen von Küstenökosystemen wahrscheinlich. plankton und Fischen in Nord- und Ostsee unter- mental factors and invertebrate predation, especially sucht, erfolgreich abgeschlossen. AWI-Wissenschaft- by jellyfish and copepod species. ler erforschten Lebensstrategien und Sekundärproduktion dominanter Copepodenarten und ihre Abhängigkeit von Umweltfaktoren und evertebraten Räubern, insbesondere Scyphomedusen und Copepoden. 130 5. Entwicklungen in den Fachbereichen Progress in the Scientific Divisions 131

Enhanced climate sensitivity of animals The status of the Helgoland lobster population in polluted areas The Helgoland lobster population is under ecologi- Coastal regions are among those ecosystems that are entwickelt, welches den Kontakt zu krebserregenden cal pressure. Rising sea water temperatures constrain most severely affected by global warming and anthro- Stoffen in ihrer Genantwort signalisiert. Die Studien larval development. Furthermore, a comparison of Hohe Empfindlichkeit gegen Klimaänderungen bei pogenic impacts. In collaboration with the Univer- basieren auf der detaillierten pathologischen Dia- susceptibility of the species to chronic effects of Tieren in verschmutzten Regionen sity of North Carolina at Charlotte we have investiga- gnose der Stadien bis zur Krebsentstehung in der hydrocarbons with that of its co-occurring competi- Küstenregionen zählen zu den Ökosystemen, die mit ted the synergistic effects of heavy metal pollution Fischleber und der Entnahme kleinster Gewebepro- tor, the edible crab, shows that the latter is much am stärksten von der globalen Erwärmung und anthro- and elevated environmental temperature on energy ben für die Microarray Entwicklung. more robust and can compete against juvenile lob- pogenen Einflüssen betroffen sind. In Zusammenar- metabolism of marine animals. In the American sters in the quest for space and food. The current beit mit der University of North Carolina at Charlotte oyster, Crassostrea virginica, cadmium increases Der Zustand der Helgoländer Hummerpopulation rearing, release and recapture programme with flan- untersuchen wir Synergie-Effekte von Schwermetallbe- energy demand and causes an earlier mismatch of Die Helgoländer Population des europäischen Hum- king physiological and biochemical investigations of lastung und erhöhten Umgebungstemperaturen auf energy demand and supply as a first sign of thermal mers steht unter ökologischem Druck. Insbesondere the condition of the lobster populations at Helgo- den Energiestoffwechsel von Meerestieren. Bei der stress upon warming. As a corollary, cadmium redu- beeinträchtigen die steigenden Temperaturen die Lar- land revealed that the specimens released have good amerikanischen Auster Crassostrea virginica erhöht ces thermal tolerance and pollution may thus valentwicklung. Darüber hinaus zeigte ein Vergleich survival rates in the field. This is a pre-requisite to Cadmium den Energiebedarf und führt bei Erwär- enhance sensitivity of marine fauna to climate extre- der Empfindlichkeit der Tiere gegenüber chronischen establishing a large-scale re-stocking project on the mung zu verfrühtem Temperaturstress, sichtbar in mes. Öleinwirkungen mit der des Raumkonkurrenten Helgoland lobster, which is supported by the state of einem Ungleichgewicht zwischen Energiebedarf und Taschenkrebs, dass dieser wesentlich robuster ist und Schleswig-Holstein. -versorgung. Demnach vermindert Cadmium die Health of marine fish populations sich damit leichter durchsetzen kann. Das aufwän- Wärmetoleranz. Umweltverschmutzung führt ver- The health of European fish populations is being dige Zucht-, Aussetz- und Wiederfang-Programm mit Aquaculture of the sea-spider crab mutlich zu einer erhöhten Empfindlichkeit der Mee- used as an indicator for the quality of the environ- begleitenden biochemischen und physiologischen Within a German-Spanish cooperative project (with resfauna gegen Klimaextreme. ment in a pan-European research project. In this pro- Untersuchungen der Kondition der Hummer bzw. der IRTA, Spanish Ministry for Education and Science) ject, the AWI ecotoxicology group has developed Hummerpopulation vor Helgoland zeigt jedoch, dass regular exchange of personnel has been established Die Gesundheit mariner Fischbestände new non-destructive techniques and methods to die Zuchttiere gute Überlebenschancen im Feld since 2006, between the aquaculture science centre Die Gesundheit Europäischer Fischbestände als Indi- assess toxically-induced liver damage in fish via haben. Damit ist der Weg frei, ein großes Wiederauf- in Sant Carles de la Ràpita, Tarragona, and BAH/AWI. kator für die Umweltqualität wird im Rahmen des blood analysis. For that purpose, protein analysis as stockungsprogramm des Helgoländer Hummers zu In this project suitable aquaculture procedures for paneuropäischen Forschungsprojektes „ICON“ von well as clinical chemistry was applied in co-opera- planen. Die laufenden Arbeiten werden durch das the Atlantic sea-spider crab, Maja brachydactyla, are 2008 an in Nordsee und Nordostatlantik untersucht. tion with the GKSS and the School of Veterinary Land Schleswig-Holstein gefördert. being developed. This species has been severely Die AWI Arbeitsgruppe Zellbiologie und Toxikologie Medicine in Hannover. over-fished and is therefore targeted more intensi- sucht dabei nach neuen Möglichkeiten und Techni- In a German-Israeli collaboration, we have deve- Aquakultur einer Seespinne vely in Spanish aquaculture research. ken, durch Blutuntersuchungen auf nicht-destruktive loped a cancer microarray for representative indica- Im Rahmen eines deutsch-spanischen Kooperations- Art und Weise Informationen über schadstoffbedingte tor fish species which signals contact to cancer-cau- projektes (mit IRTA, Institut des spanischen Ministeri- Leberveränderungen in Fischen zu ermitteln. Hierfür sing substances by its reflection in gene response ums für Erziehung und Wissenschaft) besteht seit kommen Protein-analytische Untersuchungen sowie patterns. The approach is based on the detailed 2006 ein Personenaustausch zwischen dem Aquakul- die in der Humanmedizin eingesetzte klinische Che- pathological diagnosis of early lesions and the can- tur-Forschungszentrum in Sant Carles de la Ràpita, mie in Zusammenarbeit mit der GKSS und der Tier- cer development in fish liver and micro-dissected Tarragona, und BAH/AWI. Ziel ist es, geeignete Kul- ärztlichen Hochschule Hannover zum Einsatz. tissue samples for the microarray development. turbedingungen für die atlantische Seespinne, Maja Im Rahmen einer Deutsch-Israelischen Zusammen- brachydactyla, zu entwickeln. Diese Krabbenart ist arbeit der AG Zell Biologie und Toxikologie wird ein stark überfischt und wird deshalb jetzt in Spanien Krebs-Microarray für europäische Indikatorfischarten intensiver in die Aquakulturforschung einbezogen. 132 5. Entwicklungen in den Fachbereichen Progress in the Scientific Divisions 133

Invasion of the ghost shrimp however, that the food supply constrains the condi- The ghost shrimp, Caprella mutica (Fig.1), has expan- tion and survival of such key species as strongly as ded greatly in recent years by settling on artificial temperature. This research has proven to be highly hard substrates, such as buoys, pontoons, anchor relevant to programmes involved in climatically Einwanderung des Gespenstkrebses chains etc. (Fig. 2). This enhanced settlement has jedoch darauf hin, dass der Nahrungseinfluss die caused changes in food webs (EU MarBEF, RMP Arc- In den Aufwuchsgesellschaften künstlicher Hartsub- completely displaced the local inter-specific compe- Kondition und Überlebensfähigkeit der Tiere minde- tEco). strate wie auf Bojen, Pontons, Ankerseilen (Abb. 2) titor at Helgoland, Caprella linearis. C. mutica rea- stens ebenso stark beeinflusst wie die Wassertempe- hat sich der pazifische Gespenstkrebs Caprella mutica ched abundances in August/September that were ratur. Die Konsequenzen für klimatisch bedingte Ver- (Abb. 1) ausgebreitet und hat bei Helgoland im Som- ten-fold higher than populations typical of its Pacific änderungen der Nahrungsnetze können diskutiert mer 2006 den heimischen Konkurrenten Caprella origin. Experimental tests showed that C. mutica werden (EU MarBEF, RMP ArctEco). linearis vollständig verdrängt. C. mutica erreichte clearly prevails against its local relative in terms of hier im August/September Abundanzen, die etwa 10- space and food. Furthermore, the newcomer is far mal größer sind als die Abundanz-Maxima im less frequently taken by potential predators, such as ursprünglichen, pazifischen Lebensraum. Experimen- the gold finny wrasse. First indications are that C. telle Untersuchungen zeigten, dass C. mutica in der mutica is invading natural hard substrata as well with direkten Konkurrenz um Raum und Nahrung der hei- possible consequences in food webs of fouling com- mischen C. linearis überlegen ist. Außerdem wird der munities (studied via doctoral grant from U. Berlin). Abb. 1: Der pazifische Kleinkrebs Caprella Newcomer von potentiellen Räubern (z.B. Klippen- mutica, ein erfolgreicher Einwanderer in barschen) deutlich weniger gefressen als C. linearis. Faunal changes at Spitsbergen die Nordsee Mittlerweile gibt es erste Anzeichen dafür, dass C. The Arctic is clearly experiencing pronounced chan- Fig. 1: The Pacific crustacean Caprella mutica auch auf natürliche Hartsubstrate übergeht. ges in faunal composition caused by Northward mutica, a successful invader of the North Sea Mögliche Folgen für die Nahrungsbeziehungen in transport of Southern species and communities. In (Photo: H.-D. Franke) Aufwuchsgesellschaften werden untersucht (Stipen- particular, the waters and fjords of West-Spitsbergen dium Universität Berlin). are sensitive ecological indicators of climatically caused shifts in food web composition because the Faunenveränderungen bei Spitzbergen archipelago is influenced by both polar as well as Die Arktis erfährt eine bereits deutlich einsetzende warmer Atlantic currents. In a comparison with a Faunenveränderung durch nordwärts-Transporte süd- plankton study from a decade ago, the impact of licher Arten und Artengemeinschaften. Besonders die warming has increased markedly and the species Gewässer und Fjorde von West-Spitzbergen sind spectrum has changed considerably. Studies of empfindliche ökologische Indikatoren für klimatisch growth and reproduction of krill species indicated, bedingte Veränderungen von Nahrungsnetzen, da das Archipel sowohl von polaren, wie auch von wärme- ren atlantischen Strömungen beeinflusst wird. Ein Vergleich mit einer Studie von vor 10 Jahren zeigte, dass offenbar der Einfluss der Erwärmung erheblich zugenommen hat und das Artenspektrum durch süd- liche Formen stark verändert ist. Untersuchungen zu Wachstum und Reproduktion von Krill-Arten wiesen 134 5. Entwicklungen in den Fachbereichen Progress in the Scientific Divisions 135

The critical importance of mangroves to ocean life Mangroves, as forests along the tropical coasts, play an important role in the global carbon cycle because of high biomass production. Mangroves provide more Die Bedeutung von Mangroven für das Leben im Ozean than 10% of dissolved organic carbon that is sup- Mangroven, tropische Küstenwälder, spielen aufgrund plied to the global ocean from land although they ihrer hohen Produktion an Biomasse eine wesentli- cover only less than 0.1% of the global land surface. che Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf. Sie sind From our research in co-operation with the Florida für über 10% des gelösten organischen Kohlenstoffs State University and the Center for Marine Tropical verantwortlich, der von den Kontinenten in die Oze- Ecology we conclude that that the carbon exported ane gelangt, obwohl sie weniger als 0,1% der globa- from mangroves is approximately 26 million tons of len Landfläche einnehmen. Aufgrund unserer Studien carbon per year where it is sequesters for many thou- mit der Florida State University und dem Zentrum für sands of years and thus removed from the active car- marine Tropenökologie schätzen wir, dass jährlich bon cycles. weltweit ca. 26 Millionen Tonnen an Kohlenstoff aus Mangroven in die Ozeane ausgewaschen werden und dort für Zeiträume von mehreren tausend Jahren dem aktiven Kreislauf entzogen werden.

Abb. 2: Austausch einer Navigationsboje durch GS „Neuwerk“ nach einer etwa einjährigen Liegezeit Fig. 2: Exchange of a navigational buoy by GS “Neuwerk“ at Helgoland after an idle period of approx. one year (Photo: H.-D. Franke) 136 5. Entwicklungen in den Fachbereichen Progress in the Scientific Divisions 137

Material transport and exchange of organisms between seagrass beds and coral reefs Urgent problems in tropical coastal regions force ecological research to unravel mostly unknown rela- Stofftransport und Organismen-Austausch zwischen tionships between coastal communities recognising Seegraswiesen und Korallenriffen their importance for human life. Within the SPICE Die drängenden Probleme tropischer Küstengebiete project, the Alfred Wegener Institute contributes in zwingen die ökologische Forschung dazu, die weit- co-operation with the ZMT Bremen and the Univer- gehend unbekannten Beziehungen zwischen den sity of Makassar to the investigation of seagrass beds dortigen Lebensgemeinschaften rasch zu erforschen and coastal plankton in the Spermonde Archipelago und in ihrer Bedeutung für den Menschen zu erken- at the Southwest coast of Sulawesi (Fig. 3). Structure nen. In Zusammenarbeit mit dem ZMT Bremen und and dynamics of these coastal ecosystems have been der Universität Makassar leistet das Alfred-Wegener- described and their response to perturbations are Institut im Rahmen der globalen Küstenforschung sei- being tested experimentally with the aim of develo- nen Beitrag in dem Projekt SPICE bei der Untersu- ping a tropho-dynamic model. chung von Seegraswiesen und Küstenplankton im Spermonde Archipel an der Südwestküste Sulawesis (Abb. 3). Struktur und Dynamik dieser Ökosysteme wurden beschrieben und die Reaktion auf Störungen in den Küstenlebensgemeinschaften wird im Experi- ment getestet. Die Ergebnisse werden in einem tropho-dynamischen Modell zusammengefasst und kön- nen so bei der Planung und Entwicklung dieser Küstenbereiche wertvolle Dienste leisten.

Abb. 3: Korallenriffe und tropische Seegraswie- Fig. 3: Coral reefs and tropical seagrass beds sen gehören zu den artenreichsten Lebensräumen are the most diverse communities in coastal mariner Küsten. Das AWI ist beteiligt an waters. The AWI is involved in ecological studies ökologischen Studien zum Stofftransport und on the material transport and exchange of Organismen-Austausch zwischen diesen organisms between both systems. Habitaten. 138 5. Entwicklungen in den Fachbereichen Progress in the Scientific Divisions 139

Climate Sciences Within a DFG Priority Programme for the Antarctic, a three-dimensional ocean general circulation model In the Atlantic sector of the Southern Ocean the has been applied to the sub-glacial Lake Vostok (Ant- installation of the Hybrid Arctic/Antarctic Float Obser- arctica), which is covered by several kilometres of Klimawissenschaften vation System was continued in international coope- Zukünftige arktische Klimaänderungen zum Ende des ice and has been isolated for millions years. The effects ration. Moored instruments record quasi continuously 21. Jahrhunderts wurden unter der Annahme des IPCC- of geothermal heat flux, salinity, and ice sheet load Im Atlantischen Sektor des Südlichen Ozeans wurde temperature, salinity and sea ice thickness in key A1B-Emissionsszenarios mit dem regionalen Klima- on the sub-glacial lake dynamics are examined, der Aufbau eines Beobachtungssystems in internatio- areas and their spatial distribution is measured addi- modell HIRHAM simuliert. Es zeigte sich, dass die Ark- which is important to assess the sensitivity of such an naler Kooperation fortgesetzt. Mit verankerten Messge- tionally with vertically profiling floats. Through new tis wärmer und feuchter wird, wobei die regionalen extreme environment at the base of the Antarctic ice räten werden kontinuierliche Zeitreihen von Tempe- technological developments these floats are able to Temperatur- und Niederschlagsänderungen mit Ände- sheet. ratur, Salzgehalt und Eisdicke an Schlüsselpositionen operate in the area for several years and keep on rungen der Zugbahnen der Tiefdruckgebiete verbun- Future Arctic climate changes by the end of the aufzeichnet, deren flächenmäßige Verteilung zusätz- measuring and recording data under the sea ice. den sind. 21st century have been simulated by the regional cli- lich durch vertikal profilierende Driftkörper erfasst In the Arctic the oceanographic efforts were focused Die Variabilität von atmosphärischen Klimaregi- mate model HIRHAM assuming the IPCC A1B emis- wird. Durch technologische Neuentwicklung können on the Greenland Sea and Fram Strait. In the Green- men wurde für das heutige Klima, das mittlere Holo- sion scenario. In these experiments the Arctic is pro- die Drifter inzwischen mehrere Jahre unter dem Eis land Sea vertical profiling moorings are kept opera- zän und das letzte Eiszeitmaximum mit dem Fast jected to be warmer and wetter due to regional-scale überdauern und Daten aufzeichnen. tional and in Fram Strait moorings are maintained to Ocean Atmosphere Model bestimmt. Dafür wurde temperature and precipitation changes associated In der Arktis konzentrierten sich die ozeanographi- monitor the inflow of Atlantic Water into the Arctic ein globales barotropes Atmosphärenmodell auf der with changes in the storm tracks. schen Arbeiten auf die Grönlandsee, wo ein vertikal Ocean. In order to retrieve the data faster an acou- Basis der Flachwassergleichungen auf unstrukturier- Northern hemisphere climate regime variability profilierendes Verankerungssystem in Betrieb ist, und stic data transmission system between the moorings ten Dreiecksgittern entwickelt. for present day conditions, the mid-Holocene and auf die Framstraße, wo mit einer Anordnung von Ver- and a profiling surface buoy, which provides a satel- Geoidmodelle sind in der Ozeanographie von gro- the last glacial maximum were analysed with the ankerungen der Zustrom von atlantischem Wasser in lite link, is developed. ßer Bedeutung, weil sie die Horizontale festlegen, Fast Ocean Atmosphere Model. For these studies a den Arktischen Ozean überwacht wird. Hier geht es gegenüber der die Neigung der dynamischen Ozeano- global barotropic model of the atmosphere governed darum, die Messdaten mit einem akustischen Über- berfläche bestimmt wird. Das AWI hat sich im Rah- by the shallow water equations on an unstructured tragungssystem zwischen den Verankerungen und men einer von der ESA geförderten Studie an der Kon- triangular grid was developed. einer profilierenden Oberflächenboje zum Satelliten struktion einer Toolbox beteiligt, die die Ergebnisse zu übertragen. der ESA-Satellitenmission GOCE zur Schwerefeldmes- Im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogramms Ant- sung für Ozeanographen und andere Geowissen- arktisforschung wurde ein dreidimensionales Ozean- schaftler leichter zugänglich machen wird. Dabei Zirkulationsmodell auf den Wostoksee unter dem ant- wurden am AWI Pilotstudien zum Gebrauch zentra- arktischen Eisschild angewandt, der seit Millionen ler Komponenten dieser Toolbox durchgeführt. Jahren isoliert ist. Die Auswirkungen von geothermi- schem Wärmestrom, Salzgehalt und Auflast des Eis- schilds auf die Dynamik des subglazialen Sees wurden untersucht, um die Empfindlichkeit dieser extremen Umgebung am Grund des antarktischen Eisschilds zu bestimmen. 140 5. Entwicklungen in den Fachbereichen Progress in the Scientific Divisions 141

Geoid models are fundamental to oceanography be- Within the cloud physics activities dynamical fea- cause they represent the horizontal against which tures of a mixed phase, 1-dimensional cloud model the slope of the dynamic ocean surface topography were analysed with methods from the theory of non- is measured. AWI scientists participated in an ESA- linear systems. This model accounts for the interac- Als Produkt einer engen Zusammenarbeit zwischen funded study on constructing a user toolbox, which Die Aktivitäten der Meereisphysik konzentrierten tions between cloud and precipitation particles and Ozeanmodellierern und Beobachtern wurde am AWI provides easier access to the results from the ESA sich auf die verstärkte Beschaffung von Daten zur between different cloud layers. A qualitative analysis ein neuartiges Analysetool (FEMSECT) entwickelt, das satellite mission GOCE by oceanographers and other Eisdicke mit der hubschraubergestützten Eisdicken- revealed that this system shows many non-linear fea- die schnelle Interpretation aufwändiger Messungen geoscientists. The AWI contributed to this effort by sonde. Diese Sonde wurde außerhalb des Forschungs- tures, among which three regimes for cloud evolu- von Geschwindigkeit, Temperatur und Salzgehalt im carrying out a pilot study on the use of the emerging programms im Rahmen von internationalen Ko- tion were identified depending on vertical velocity. Ozean erlaubt. Dieses Werkzeug wird mittlerweile toolbox components. operationen eingesetzt, um an Feldkampagnen in der Activities concerning sea ice physics have focused an verschiedenen Instituten in den USA, Spanien, Close collaboration between ocean modellers and Ostsee, im Norden der Ellesmere-Insel, am Nordpol, on enhanced acquisitions of ice thickness data with Tunesien und China benutzt. sea-going oceanographers at the AWI resulted in a in der Beaufortsee und bei Barrow (Alaska) teilzuneh- the helicopter-borne ice thickness sensor. This sensor Im Rahmen der Arbeiten zur Wolkenphysik wurde novel analysis tool (FEMSECT) for fast interpretation men, zur Validierung von Radarsat und CryoSat bei- was used in international cooperation to participate ein konzeptionelles eindimensionales Wolkenmodell of extensive measurements of current speed, tempe- zutragen, Daten für eine umfangreiche Eismassen- in field campaigns in the Baltic Sea, north of Elles- mit den Methoden der nichtlinearen Dynamik analy- rature, and salinity in the ocean. This tool is now Bilanzstudie zu beschaffen und ein IPY-Netzwerk für mere Island, at the North Pole, in the Beaufort Sea, siert. Dieses Modell beschreibt die Wechselwirkun- used in various institutes in the USA, Spain, Tunisia, saisonales Meereis zu ergänzen. and at Barrow (Alaska) to contribute to the validation gen zwischen Wolken- und Niederschlagsteilchen in and China. Im Juli 2007 startete die Helmholtz-Hochschul- of Radarsat and CryoSat, to provide data for an Form von Tropfen und Eisteilchen sowie die Massen- Nachwuchsgruppe PHYTOOPTICS als Kooperation extensive ice mass balance study and to complement flüsse zwischen den Schichten. Die Modellanalyse zwischen AWI Bremerhaven und dem Institut für an IPY network for Seasonal Sea Ice. ergab, dass es die typischen Merkmale von nichtline- Umweltphysik an der Universität Bremen. Die For- In July 2007 the Helmholtz Young Investigators aren Systemen zeigt. Es konnten in Abhängigkeit von schergruppe arbeitet an der Gewinnung globaler bio- Group PHYTOOPTICS started as cooperation bet- der Vertikalgeschwindigkeit drei Regime der Wolken- optischer Informationen aus spektral hochaufgelösten ween AWI Bremerhaven and the Institute of Environ- entwicklung identifiziert werden. Daten mit interdisziplinären Methoden. Diese Infor- mental Physics at the University of Bremen. The mationen werden genutzt, um die Veränderung von research group retrieves global bio-optical informa- Zusammensetzung, Wachstum und Produktivität des tion from highly spectrally resolved data with inter- marinen Phytoplanktons auf globaler und langfristi- disciplinary methods (satellite remote sensing, in- ger Skala zu untersuchen. situ measurements obtained from RV ‘Polarstern’ and modelling). The information is used to study changes of composition, growth and productivity estimates of marine phytoplankton on global and long-term time scales. 143

6. Neue Technologien New technologies 144 6. Neue Technologien New technologies 145 6. New technologies

With manned and unmanned underwater vehicles into the North 6. Neue Technologien The ‘Polarstern’ cruise ARK XXII/1a-c from 29th May Mit Tauchboot und ferngelenktem Unterwas- until 25th July in 2007 was a major contribution to serfahrzeug in den Norden the EU funded Integrated Project HERMES (Hotspot Ecosystem Research on the Margins of European Die ‚Polarstern’-Expedition ARK XXII/1a-c vom 29. Seas), aiming at research on ecosystems lying in the Mai bis 25. Juli 2007 stellte einen Beitrag zu dem deeper ocean section. HERMES aims to compare von der EU geförderten Projekt HERMES (Hotspot and contrast selected environments around the Ecosystem Research on the Margins of European European margin from the Svalbard continental Seas) dar, in dem marine Ökosysteme der Tiefsee margin, Norwegian margins, over the Mediterra- entlang des europäischen Kontinentalrandes erforscht nean to the Black Sea. The project is designed to werden. Dabei werden ausgewählte, verschiedenar- gain new insights into the biodiversity, structure, tige Ökosysteme von Spitzbergen im Norden entlang function and dynamics of ecosystems along Europe’s des norwegischen Kontinentalrandes über das Mit- deep-ocean margin to underpin the future develop- telmeer bis in das Schwarze Meer studiert. Der erste ment of a comprehensive European Ocean and Seas Arktisfahrtabschnitt der ‚Polarstern’ zu Beginn des Integrated Governance Policy. The expedition of RV Internationalen Polarjahres war in drei Unterabschnitte ‘Polarstern’ during the first year of IPY (International gegliedert, um so Untersuchungen an vier Ökosystem- Polar Year) activities was subdivided into three sub- typen entlang des nördlichen europäischen Konti- legs to allow studies on four different ecosystem Abb. 1: Das mit einem Piloten und einem nental randes durchzuführen. Ein besonderer Schwer- types along the Nordic Margins within HERMES. In wissenschaftlichen Beobachter besetzte Tauchboot punkt liegt dabei auf sogenannten “hotspots”, stark particular, cold-water corals, cold seeps, anoxic ‚Jago’ des IfM-Geomar in Kiel kommt nach einem physikalisch kontrollierten Systemen, die zudem microbial systems and open slope systems. A total erfolgreichen Tauchgang zur ‚Polarstern’ zurück. durch vergleichsweise dynamische geologische und/ of 138 participants coming from 14 countries were Fig. 1: The manned submersible ‘Jago’ (one oder hydrologische Randbedingungen, wie zum Bei- distributed over the cruise legs ARK XXII/1a-c. pilot and one scientific observer) returns after spiel instabile Kontinentalhänge, Tiefseegräben, The work plan was based on the manned submer- another successful dive to ‘Polarstern’. Tiefwasserkorallen, kalte Sickerstellen oder sauer- sible ‘Jago’ (owned by IfM-Geomar, Kiel) during the (Photo: K. Hissmann, IfM-Geomar 2007) stofffreie, von Bakterien besiedelte Lebensgemein- first sub-leg for studies on cold-water corals along schaften, geprägt sind. Auf die drei Unterabschnitte the Norwegian continental margin. Favoured by waren insgesamt 138 Teilnehmer aus 14 Nationen exceptional good weather conditions 20 successful verteilt. dives were performed during the first three weeks at Für die Durchführung des Expeditionsprogrammes sea. At the next port call in Tromsø, almost all sci- Abb. 2: Letzte Funktionsprüfung des Remotely war auf dem ersten Unterabschnitt der Reise das entists disembarked, ‘Jago’ was unloaded and the Operated Vehicle ‚Quest’ vor dem Tauchgang. bemannte Tauchboot ‚Jago’ des IfM-Geomar aus Kiel Remotely Operated Vehicle (ROV) ‘Quest’ of Marum Fig. 2: Last pre-dive check of the Remotely an Bord, um damit an Kaltwasserkorallenriffen vor Operated Vehicle ‘Quest’ (Photo: M. Klages, der norwegischen Küste zu arbeiten. Begünstigt Alfred Wegener Institute 2007) 146 6. Neue Technologien New technologies 147

at Bremen University was installed onboard ‘Polar- Marine Observing Systems stern’. It is noteworthy that the installation and ope- Marine Messsysteme ration of both underwater vehicles was carried out The “Marine Observing Systems“ technology group for the first time onboard ‘Polarstern’. The ROV was Die Technologiegruppe „Marine Messsysteme“ am of the Alfred-Wegner-Institute was founded in Janu- durch überwiegend gute Wetter- und Seegangsver- necessary for detailed studies at the Håkon Mosby Alfred-Wegener-Institut besteht seit Januar 2005. Sie ary 2005. It combines the expertise of oceano- hältnisse konnten in den ersten drei Wochen auf See Mud Volcano north-west of Norway at 1250 m water setzt sich aus Ozeanographen, Physikern, Biologen graphers, physicists, biologists and environmental zwanzig erfolgreiche Tauchgänge durchgeführt wer- depth, an exceptional cold seep with anoxic micro- und Umweltwissenschaftlern zusammen und ist auf scientists to develop and deploy innovative measure- den. Während des ersten Hafenaufenthaltes in bial systems at high latitudes where 10 successful die Entwicklung und Nutzung innovativer Messsy- ment systems for ocean research and environmental Tromsø verließen fast alle wissenschaftlichen Fahrt- dives in combination with a modified lift system steme für meereswissenschaftliche Forschung und protection. teilnehmer das Schiff, ‚Jago’ wurde von Bord gege- developed at the Max Planck Institute for marine Umweltschutz spezialisiert. ben und das ferngelenkte Unterwasserfahrzeug Microbiology (Bremen) allowed intense sampling PACT: Tsunami detection in the deep ocean. ‚Quest’ des Marum der Universität Bremen an Bord on the seabed and deployment of in-situ experi- PACT: Tsunami-Messung in der Tiefsee The German-Indonesian Tsunami Early Warning installiert. Sowohl ‚Jago’ als auch ‚Quest’ wurden ments with pre-programmed instruments. After Das deutsche Tsunami-Frühwarnsystem nutzt Tief- System (GI-TEWS) uses deep-sea gauges off Indonesia’s während dieser Expedition im Übrigen erstmalig exchanging of scientific personnel in Longyearbyen seepegel vor der Küste Indonesiens, um möglichst coast to trigger a tsunami alert as early as possible. auf ‚Polarstern’ eingesetzt. Mit ‚Quest’ wurden am on the 9th July, ‘Polarstern’ worked until 22nd July frühzeitig vor einem Tsunami warnen zu können. At water depths of several thousand of metres, the Håkon Mosby Schlammvulkan, einer untermeeri- at the ‘Hausgarten’ deep-sea observatory, one node Dort, bei Wassertiefen von mehreren tausend Metern, height of a tsunami measures only a few centime- schen Methan austrittsquelle in 1250 m Wassertiefe within the European Seas Observatory NETwork ist eine Tsunamiwelle jedoch nur wenige Zentimeter tres. Only upon reaching the shallow coastal ocean, nordwestlich von Norwegen, während zehn erfolg- (ESONET). Among a standard sampling programme hoch. Erst im flachen Küstenbereich türmt sie sich zu the tsunami builds up to the dreaded wall of water. reicher Tauchgänge gezielt Proben genommen. including exchange of moorings and free falling der gefürchteten Wasserwand auf. Um den geringen Pressure gauges that are able to detect the minute In Kombination mit einem am Max-Planck-Institut landers, here the ROV was used during 5 successful Meeresspiegelanstieg des tiefen Ozeans feststellen zu pressure changes, which are indicative of a tsunami für marine Mikrobiologie in Bremen entwickelten dives for various in-situ experiments at the central können, werden am Meeresboden platzierte Boden- wave, are placed on the seabed. Under the auspices Liftsystem konnten außerdem in-situ-Experimente experimental site of ‘Hausgarten’ at a water depth drucksensoren eingesetzt, die an hand geringfügiger of the “Marine Observing Systems” the so-called mit autonomen Messinstrumenten durchgeführt of approxinately 2600 m . Änderungen des Wasserdrucks feststellen, ob sich PACT systems were developed as part of the GI- werden. Nach dem Wechsel der meisten wissen- der Meeresspiegel über ihnen ändert. Diese unter TEWS. The PACT systems measure the pressure on schaftlichen Fahrtteilnehmer am 9. Juli in Longyear- der Federführung der Marinen Messsysteme im Rah- the seabed and relay the data via an acoustic byen hat ‚Polarstern’ bis zum 22. Juli am ‚Haus- men des GI-TEWS Projektes entwickelten PACT modem to buoys at the sea surface. An important garten’, einem von zehn Tiefseeobservatorien des Systeme führen solche Messungen durch und über- milestone of this project was reached when a PACT von der EU geförderten Exzellenznetzwerkes ESO- tragen die Daten per akustischem Unterwassermodem system transmitted bottom pressure data for several NET (European Seas Observatory NETwork), ope- zu einer Oberflächen-Boje. Ein wichtiger Meilen- days in a test setup near the Canary Islands. The riert. Neben einem Standardprobennahmeprogramm stein der laufenden Entwicklungsarbeiten ist der vor main result: all bottom pressure data was reliably (Aufnehmen und Ausbringen von Verankerungen, kurzem abgeschlossene, erfolgreiche Test des PACT transmitted without any loss. The PACT system is Freifall-Landern) wurde ‚Quest’ genutzt, um unter Systems bei den Kanarischen Inseln. Dabei wurden now being integrated with the surface buoy develo- natürlichen Umgebungsbedingungen in der Tiefsee Druckdaten über mehrere Tage hinweg aus mehr ped at the GFZ, and will be deployed in Indonesian ver schiedene Experimente durchzuführen, aber auch als 3100 Meter Tiefe an das Oberflächenmodem waters during the fall of 2008. um gezielt Sediment- und andere Proben aufzuneh- geschickt. Wichtigstes Ergebnis: Keines der Daten- men. Abb. 3: Auslegung eines PACT Systems bei den telegramme ging verloren. Das PACT System wird Kanarischen Inseln im November 2007. nun in die vom GFZ entwickelte Oberflächen-Boje Fig. 3: Deployment of a PACT sensor in a test integriert und soll im Herbst 2008 in Indonesien setting near the Canary Islands. ausgebracht werden. 148 6. Neue Technologien New technologies 149

PALAOA: A stream of data from the coastal ocean. Ice core drilling The PALAOA underwater listening station has been in operation near the German Neumayer base since After completion of the drilling activities within the 2006. The station provides a continuous stream of European Project for Ice Coring in Antarctica (EPICA) PALAOA: Datenströme aus der Tiefsee sound from the Antarctic coastal ocean, much like a Eisbohrungen in January 2006, the ice core drilling section targe- Die seit 2006 bei der Neumayer Station betriebene radio station’s podcast. The station enables distant ted on hosting two internationally well renowned Unterwasserhorchstation PALAOA liefert – einem monitoring of whales, seals, icebergs and ships. Nach Abschluss der Bohraktivitäten für das Euro- conferences and the coordination of the European Radiosender gleich – Tag und Nacht Aufnahmen der More than 500,000 mp3 files with a volume of one pean Project for Ice Coring in Antarctica (EPICA) im and worldwide ice coring activities during the past Geräusche des Antarktischen Küstenmeeres. Wale, Terabyte are generated annually. However, neither Januar 2006 waren die Aktivitäten des Bereichs Eis- reporting period. In spring 2006, one delegate from Robben, Eisberge und Schiffe lassen sich so aus der humans nor standard software packages are capable bohrungen im Berichtszeitraum auf die Durchfüh- the ice core drilling section and one from the Natio- Ferne belauschen. Pro Jahr werden dabei über of analysing these amounts of data systematically. rung zweier renommierter wissenschaftlicher Veran- nal Ice Core Laboratory (NICL), Denver, CO, USA, 500.000 mp3-Dateien mit einem Volumen von einem To solve this problem, a program was developed staltungen und die Koordinierung der europäischen were nominated into the steering committee of the Terabyte angelegt. Weder Menschen noch gängige that evaluates these time-series much faster. It und weltweiten Bohraktivitäten gerichtet. Seit Früh- International Partnerships in Ice Core Sciences Standardprogramme sind in der Lage, solche Daten- allows using several computers simultaneously to jahr 2006 senden der Bereich Eisbohrungen und (IPICS) as members for technical issues. One of the mengen systematisch zu analysieren. Zur Lösung die- analyse the overall data set by applying numerical National Ice Core Laboratory (NICL), Denver, CO, initial tasks was the compilation of a white paper ses Problems wurde ein Programm entwickelt, das algorithms. When starting the program of any of the Vereinigte Staaten jeweils ein Mitglied für technische “Ice Core Drilling Technical Challenges”. In July solche Zeitserien deutlich schneller auswertet. Es bie- AWI’s PCs, it grabs part of the data set from the glo- Fragen in den Lenkungsausschuss der International 2006, the “11th International Symposium on the tet die Möglichkeit, numerische Algorithmen gleich- bal server, analyses the data and saves the results Partnerships in Ice Core Sciences (IPICS). Zu den Physics and Chemistry of Ice” took place in Bremer- zeitig über viele Rechner verteilt auf den Gesamtda- before proceeding to the next part. Single compu- ersten Aufgaben in dieser Funktion gehörte die Erstel- haven on the premises of the AWI and the German tensatz anzuwenden. Startet man das Programm auf ters can be added to or removed from the process lung eines Weißpapiers „Ice Core Drilling Technical Maritime Museum (Deutsches Schiffahrtsmuseum). einem beliebigen PC im Institut, holt es sich einen ad lib, without affecting the system. This enables Challenges“. Das „11th International Symposium on The ice core drilling section organised the confe- Teil der Daten vom zentralen Server, bearbeitet sie any of the institute’s PC’s to be utilised for computa- the Physics and Chemistry of Ice“ fand im Juli 2006 rence with 164 international participants together und speichert die Ergebnisse, bevor es sich dem tional effort at night, while being used for its regular in den Räumen des AWI und des Deutschen Schif- with the University of Göttingen and local partners nächsten Teil widmet. Einzelne Rechner können purpose during the day. The reduced calculation fahrtsmuseums in Bremerhaven statt. Der Bereich in Bremerhaven and Bremen. The “6th international dabei beliebig hinzugefügt oder wieder entfernt wer- time of analyses now allows new research questi- Eisbohrungen zeichnete für die gemeinsam mit der ice drilling technology workshop” took place at the den, ohne dass die gesamte Berechnung außer Tritt ons, which seemed inapproachable as yet, to be Universität Göttingen und lokalen Veranstaltern in National Conservation Training Center, Shepherd- kommt. So können z. B. nachts Arbeitsplatzrechner addressed. Bremerhaven und Bremen organisierte Konferenz stown, WV, USA in September 2006 with approx, zur Analyse beitragen, während sie tags ganz normal mit 164 internationalen Teilnehmern verantwortlich. 60 international participants. We jointly organised genutzt werden. Die notwendige Zeit für Analysen Der „6th international ice drilling technology work- this workshop with the NICL. Fall 2006 and spring wird hierdurch auf einen Bruchteil verkürzt und die shop“ fand im September 2006 im National Conser- 2007 were taken by the editing of the abstract and Beantwortung bislang unzugänglicher Fragestellun- vation Training Center, Shepherdstown, WV, Verei- proceedings volumes for both scientific events. In gen möglich. nigte Staaten mit ca. 60 internationalen Teilnehmern summer 2007 we began preparing proposals for statt. Die verantwortliche Durchführung der Ver- European ice drilling infrastructure within the 7th anstaltung oblag dem Bereich Eisbohrungen gemein- Framework Programme of the European Union and sam mit dem NICL. Der Herbst 2006 und das the European strategic forum for research infrastructures Frühjahr 2007 waren von der Herausgabe der Zusam- menfassungs- und Berichtsbände für beide Veranstal- tungen geprägt. Ab Sommer 2007 begann die Vorbe- reitung von Projektvorschlägen für europäische 150 6. Neue Technologien New technologies 151

Earth Observing Systems

(ESFRI). To coordinate the proposals and the design Earth observation from space is an important com- of a European common logger internationally, the ponent of research on environmental changes in the ice core drilling section organised a meeting of the Erdbeobachtungssysteme Polar regions. The ‘Earth Observing Systems’ group Eisbohrinfrastruktur im 7. Rahmenprogramm der technical ice core drilling staff within the European aims at the development of methods for retrieving Europäischen Gemeinschaft und beim European institutes at the Laboratoire de Glaciologie et Géo- Für die Erforschung der Polargebiete und der Meere continuous and large-scale information about the strategic forum for research infrastructures (ESFRI). physique de l‘Environnement in Grenoble in Octo- ist die Erdbeobachtung durch Satelliten von großer physical state of the polar ice masses and oceans Zur inter nationalen Abstimmung der Anträge und ber 2007. Bedeutung. Ziel der Arbeitsgruppe „Erdbeobach- from the quantities which the satellite instruments zur Planung einer gemeinsam aufzubauenden euro- tungssysteme“ ist die Entwicklung von Auswertever- measure directly. The group participates actively in päischen Registriereinheit für Bohrlochmessungen fahren, mit denen aus den direkten Messdaten der the Helmholtz Research Network “Integrated Earth organisierte der Bereich Eisbohrungen im Oktober Satelliteninstrumente physikalische Änderungen der Observing System” (HGF-EOS) and coordinates the 2007 ein Zusammentreffen des mit Eisbohrungen polaren Eismassen sowie der Ozeanregionen konti- topic “Ocean and Cryopshere”. The AWI organised befassten technischen Personals aus europäischen nuierlich und großflächig abgeleitet werden können. the first HGF-EOS summer school, chaired by Prof. Instituten am Laboratoire de Glaciologie et Géophy- Die Gruppe arbeitet aktiv im Helmholtz-Forschungs- Peter Lemke, at the BAH on Helgoland in July 2006. sique de l‘Environnement in Grenoble. netzwerk “Integriertes Erdbeobachtungssystem” und The major focus was on the research topic “Ice and stellt dort den Sprecher für das Topic “Ozean und Ocean”. In total, 22 Ph.D. students and seven lec- Kryosphäre”. Die erste Sommerschule im Rahmen turers from the Helmholtz Centers participated in des HGF-EOS Netzwerks wurde im Juli 2006 vom the summer school. At present, the AWI is contribu- AWI unter der Leitung von Prof. Peter Lemke an der ting to a concept for continuation of the HGF-EOS BAH auf Helgoland durchgeführt. Der Themen- network. Plans are being made for the AWI to coor- schwerpunkt lag auf dem Bereich “Eis und Ozean”. dinate the topic “Climate-related changes in the Insgesamt nahmen 22 Doktoranden und sieben polar regions”. The HGF presidium will discuss a Dozenten aus den Helmholtz-Zentren an der Som- continued funding of HGF-EOS at the beginning of merschule teil. Das AWI wirkt auch bei der Entwick- 2008. lung eines Konzeptes für die Fortführung des HGF- EOS Netzwerkes mit. Es ist vorgesehen, dass das AWI das Forschungsthema “Klimabedingte Änderun- gen in den Polargebieten” koordinieren soll. Über eine Fortsetzung der Förderung des EOS-Programms wird das Präsidium der Helmholtz-Gemeinschaft Anfang 2008 entscheiden.

Abb. 4: Teilnehmer des 11th International Symposium on the Physics and Chemistry of Ice, Bremerhaven 2006. Fig. 4: Scientific events (Photo: H. Grobe) 152 6. Neue Technologien New technologies 153

Members of AWI‘s EOS-group act as advisors of the European Space Agency (ESA). The group participated in the preparation of the Sentinel-1 mission that will be launched in 2011. The satellites of this mis- Abb. 5: Meereis nordwestlich von Mitglieder der EOS-Gruppe sind als Berater der sion will be equipped with an imaging radar system Spitz bergen, aufgenommen während der Europäischen Weltraumbehörde ESA tätig. Zur Vor- and will contribute to different tasks of Earth obser- ICESAR-Kampagne. Die Bilder stammen bereitung der Sentinel-1 Erdbeobachtungsmission, vation. ESA, AWI and the Microwaves and Radar vom Radarsystem des DLR-Flugzeugs (links) die ab 2011 gestartet werden soll und deren Satelli- Institute of DLR collaborated in a field campaign und dem optischen Scanner der Polar-2 ten mit abbildenden Radarsystemen ausgerüstet sein named ICESAR that took place in the region of Sval- und überdecken in der Breite jeweils 2000 m werden, beteiligte sich die ESA zusammen mit dem bard in March and April 2007. A DLR airplane (Radar) und 1700 m (Scanner). Leicht zu AWI und dem Institut für Hochfrequenztechnik und acquired radar images over sea and land ice. The identifizieren sind in beiden Bildern die Rinnen, Radarsysteme des DLR an der Feldkampagne “ICE- AWI airplane ’Polar 2‘ measured amongst other things die von grauem Eis bedeckt sind, das von SAR”, die im März und April 2007 im Gebiet von the structure of the sea ice cover and collected data einzelnen Spalten offenen Wassers durchzogen Spitzbergen stattfand. Neben Radarbildern vom from the atmospheric boundary layer. The very suc- ist. Die Struktur schneebedeckter Eisschollen Meer- und Landeis, die von einem DLR-Flugzeug cessfully completed field campaign supplied not ist im Radarbild deutlicher zu erkennen. aus aufgenommen wurden, konnten mit der ‚Polar 2‘ only ESA but also different AWI research groups Fig. 5: A scene over sea ice northwest of u. a. die Beschaffenheit der Meereisoberfläche ver- with valuable data. A Japanese TV team working on Svalbard. The data was acquired during ICESAR messen und meteorologische Daten der oberflä- a documentary on the effects of global warming in with an imaging radar carried on the DLR air- chennahen Atmosphärenschicht gesammelt werden. the Arctic interviewed a couple of ICESAR partici- plane (left) and with an optical scanner on the Die sehr erfolgreich beendete Messkampagne hat pants with respect to the scientific objectives of the AWI airplane. The swath widths are 2000 m nicht nur für die ESA, sondern auch für verschiedene campaign. (radar) and 1700 m (scanner), respectively. In Forschergruppen des AWIs wertvolles Datenmaterial particular leads covered by grey ice with open geliefert. Ein japanisches Fernsehteam, das an einer water cracks can easily be identified in both Dokumentation über die Auswirkung der globalen images. The structure of snow covered ice floes Temperaturerhöhung in der Arktis arbeitete, führte is much easier to recognise in the radar image. mit einigen Kampagneteilnehmern Interviews zu den wissenschaftlichen Fragestellungen von ICESAR durch. 155

7. Logistik und Forschungsplattformen Logistics and research platforms 156 7. Logistik und Forschungsplattformen Logistics and research platforms 157

ries. During the respective summer seasons about 300 scientists, technicians and aircraft crew have been accommodated, when the station was used as the logistic base for deep field traverses and scienti- 225 Wissenschaftler(-innen) und Techniker(-innen) fic aircraft missions. Both platforms have been and die wissenschaftlichen Observatorien während des will be powerful tools to perform scientific projects Polarwinters betrieben. Etwa 300 weitere Wissen- and to provide long-term high quality data into glo- schaftler(-innen) und Techniker(-innen) sowie Flug- bal networks for various disciplines in marine, terre- zeugbesatzungen hielten sich während der Sommer- strial and atmospheric research. zeiten dort auf, wenn die Station als logistische Basis It is a great challenge to permanently establish the für große Feldexpeditionen und Flugzeugmissionen necessary logistic prerequisite for access to and genutzt wurde. Beide Forschungsplattformen sind die continuous operation of mobile and stationary faci- wichtigsten Forschungseinrichtungen des AWI, um lities in the remote Arctic and Antarctic regions. It große wissenschaftliche Projekte durchzuführen, requires an experienced staff of scientists, engineers und liefern kontinuierlich qualifizierte Langzeitmes- and technicians to keep ships, aircraft and research sungen in globale Netzwerke in allen Bereichen der stations in top condition, as well as to develop new marinen, terrestrischen und Atmosphärenwissen- engineering designs for state-of-the-art replacements schaften. or new research facilities. Es ist eine große Herausforderung, die notwendi- (Photo: S. Müller-Marks) gen logistischen Voraussetzungen für den Zugang zu 7. Logistics and research platforms den Forschungsstationen und den kontinuierlichen Betrieb der Forschungsstationen in den schwer Polar logistics – a particular feature of competence erreichbaren arktischen und antarktischen Regionen The 25th anniversaries of the commissioning of the zu gewährleisten. Dazu werden erfahrene Wissen- 7. Logistik und Forschungsplattformen icebreaking research vessel RV ’Polarstern’ in Novem- schaftler, Ingenieure und Techniker gebraucht, die ber 2007 and of Neumayer Station in March 2006 den Einsatz der Schiffe, Flugzeuge und Stationen Polarlogistik – ein besonderes Alleinstellungsmerkmal highlighted the long-term contribution of the Alfred koordinieren sowie gleichzeitig neue, den wissen- Der 25. Jahrestag der Indienststellung des Forschungs- Wegener Institute to polar research. More than schaftlichen Anforderungen entsprechende Forschungs- eisbrechers FS ‚Polarstern’ im November 2007 und in 7,500 scientists have been working on board the RV plattformen konzipieren und einrichten. gleicher Weise der der deutschen Antarktisstation ’Polarstern’ during her 22 Arctic and 24 Antarctic Neumayer-Station im März 2006 waren Meilen- expeditions. Since 1981 when the first German Ant- steine, die die langfristigen Arbeiten des Alfred-Wege- arctic research station Georg von Neumayer was put ner-Instituts für Polar- und Meeresforschung hervor- into service on the Ekström Ice Shelf, a total of 225 heben. Auf den 22 arktischen und 24 antarktischen scientists and technicians have stayed there over Abb. 1: RV ‚Polarstern’ – 25 Jahre im Dienst Expeditionen arbeiteten mehr als 7.500 Wissenschaft- winter to permanently run the scientific observato- Fig. 1: RV ’Polarstern‘ – 25 years on duty ler an Bord der FS ‚Polarstern’. Seit 1981, als die (Photo: AWI-Archiv) erste deutsche Forschungsstation Georg-von-Neu- mayer auf dem Ekström-Schelfeis in Betrieb genommen wurde, haben auf beiden Stationen insgesamt 158 7. Logistik und Forschungsplattformen Logistics and research platforms 159

Advanced replacements of polar research infrastructure During the years 2006 and 2007 important milesto- Moderne Weiterentwicklung polarer nes have been achieved. A new research aircraft, Forschungsplattformen ’Polar 5‘, has been designed and put into service In den Jahren 2006 und 2007 sind wichtige Meilen- and the manufacturing of all components and test steine geschaffen worden. Ein neues Forschungsflug- runs have been completed to start the construction zeug, die ,Polar 5‘, wurde indienstgestellt und die works of the new Neumayer Station III in Antarc- Fertigung der Bauteile und der Probebetrieb der tica. technischen Betriebseinrichtungen für die neue Ant- Over a period of 23 years AWI has successfully ope- arktisstation Neumayer-Station III konnten abgeschlos- rated two aircrafts of type Dornier 228-101 (’Polar 2‘ sen werden. and ’Polar 4‘). A large number of very successful air- Während der letzten 23 Jahre hat das AWI erfolg- borne scientific missions have been performed in Arc- reich zwei Flugzeuge vom Typ Dornier 228-101 tic and Antarctic regions. As state-of-the-art replace- (,Polar 2‘ und ,Polar 4‘) eingesetzt, mit denen wis- ment a Basler BT-67 aircraft – a refurbished DC3 - was senschaftlich sehr erfolgreiche Flugmissionen sowohl designed and built to AWI’s scientific specifications. in der Arktis wie auch in der Antarktis durchgeführt This new aircraft is equipped with modern avionics werden konnten. Als moderner Nachfolger wurde and powerful turboprop engines. It has large belly ein Flugzeug vom Typ Basler BT-67 – eine umge- doors, several large openings in the fuselage, wing baute DC 3 – nach der wissenschaftlichen Spezifika- hard points for antennas and probes as well as more tion des AWI gebaut. Dieses neue Flugzeug ist mit powerful generators. A much larger scientific payload modernster Flugtechnik und leistungsfähigen Turbo- can therefore be carried on board. The combined wheel prop-Antrieben ausgestattet. Es hat große Boden- and ski gear enables landing at gravel strips and even klappen, mehrere große Öffnungen im Rumpf, Hal- on unprepared snow surfaces. The much higher cargo tevorrichtungen an den Flügeln für Antennen und capacity, an endurance of up 3,500 km, and take-off performance even at elevations of up to 4000 m above sea level allow to tackle new research targets and to perform long-distance flight missions over almost the whole Antarctic continent and above the Arctic Ocean. AS ’Polar 5‘ the new aircraft was put into service on 1st October, 2007 and its first scientific and logi-

Abb. 3: ,Polar 5‘ - erste Landung an der Abb. 2: Neumayer-Station II – 25 Jahre Kohnen-Station am 17. November 2007 Fig. 2: Neumayer Station II – 25 years Fig. 3: ’Polar 5‘ first landing at Kohnen Station (Photo: C. Behrendt) on 17th November, 2007 (Photo: S. Müller-Marks) 160 7. Logistik und Forschungsplattformen Logistics and research platforms 161

stic mission began in Antarctica in November. During The concept of the new research station features the maiden flight ‘Polar 5’ visited the AWI stations above-ground and below-ground segments combi- Neumayer and Kohnen and their neighbours Svea ned in one large building, which can be raised (Sweden), Sanae IV (South Africa). The first scientific hydraulically to compensate snow accumulation. Sonden sowie leistungsfähigere Bordgeneratoren für mission - CryoVEx-VAL - followed with survey flights Die weitere Realisierung des Projektes Neumayer-Sta- The station part containing living and working areas den Betrieb der Instrumente. Somit kann eine grö- in Dronning Maud Land. In January 2008 during the tion III war die Hauptaufgabe für die beteiligten Wis- will have two floors and be placed above ground on ßere Anzahl wissenschaftlicher Geräte an Bord ein- second mission - Dome Connection (DoCo) - the air- senschaftler, Ingenieure und Techniker der Sektion a platform of approx. 68 by 24 metres, which is ele- gesetzt werden. Das kombinierte Ski- und Radfahr- craft proved its outstanding flight performance along Logistik des AWI. Bis Oktober 2007 wurden Ferti- vated to a height of 6 m above the snow surface. An werk ermöglicht Landungen auf Schnee- und the highly elevated Ice Divide of East Antarctica with gung, Test, Probeläufe und Verpackung aller Stahlbau- aerodynamically shaped, insulated hull will protect Geröllpisten und es ist sogar robust genug für Lan- landings at the stations Concordia (France, Italy) and teile, Containermodule und technischen Versorgungs- this platform from wind and excessive cold and dungen auf unpräparierten Schneeoberflächen. Die Vostok (Russia). systeme abgeschlossen. Die etwa 3.500 t umfassende reduce snow accumulation around the station. A wesentlich höhere Ladekapazität, eine Reichweite The further implementation of the project Neu- Fracht transportierte das Containerfrachtschiff MS trench in the snow under the platform of 76 m von bis zu 3.500 km und die Fähigkeit, in Höhen mayer Station III has been a major task for scientists, Naja Arctica in die Antarktis, wo die Bauarbeiten im length, 26 m width and 8.2 m depth, which is acces- über 4000 m zu starten, werden es ermöglichen, völlig engineers and technicians at AWI. Until October Januar 2008 auf dem Ekström-Schelfeis begannen. sible via a ramp, will serve as garage and cold storage neue Forschungsziele in Angriff zu nehmen und 2007 steel work and modules of the support and Die neue Konstruktion besteht aus einer Sektion room. An intermediate deck accommodates technical Flugmissionen durchzuführen, die sich über den control systems were manufactured, tested and pak- unterhalb und einer Plattform oberhalb der Schnee- rooms, workshop and stores. The whole structure will gesamten antarktischen Kontinent oder auch den ked in Bremerhaven. Afterwards about 3,500 tons of oberfläche, die beide durch eine Stahlkonstruktion be supported by 16 legs or columns on foundation arktischen Ozean erstrecken können. cargos have been transported on board the MS Naja verbunden sind. Dieses Gebäude kann mittels hydrau- pads, which rest on the snow floor of the garage. Als ‚Polar 5‘ wurde das neue Forschungsflugzeug Arctica to Antarctica, where construction works lischer Hebevorrichtungen erhöht werden, um so den According to the current schedule the construction am 1. Oktober 2007 in Betrieb genommen und die began on the Ekström Ice Shelf in January 2008. jährlichen Schneezutrag zu kompensieren. Der Teil will be completed during the 2008/2009 season. erste wissenschaftliche Mission begann in der Ant- der Station, der die Wohn- und Arbeitsräume beher- Neumayer Station III will provide much better wor- arktis im November 2007. Auf dem Jungfernflug bergen soll, wird zweistöckig sein. Er steht auf einer king conditions and advanced technical facilities for wurden die Neumayer-Station und die Kohnen-Sta- 68 x 24 m großen Plattform in einer Höhe von 6 m. science and logistics. tion sowie auch die Nachbarstationen Svea (Schwe- Eine aerodynamisch geformte Hülle schützt die den) und Sanae IV (Südafrika) besucht. Die erste Innenbauten auf der Plattform und wird die Schnee- Abb. 5: Probeaufbau Neumayer-Station III wissenschaftliche Mission – CryoVEx-VAL – folgte ablagerungen in der Umgebung des Stationsgebäu- in Bremerhaven mit Messflügen im Dronning Maud Land. Während des mindern. Die Grabensektion unterhalb der Fig. 5: Test construction of Neumayer der zweiten Antarktismission – Dome Connection Schneeoberfläche von 76 m Länge, 26 m Breite und Station III in Bremerhaven (DoCo) - im Januar 2008 stellte die ‚Polar 5‘ ihre (Photos: J.H.K. Engineering GmbH & Co. KG.) außerordentliche flugtechnische Einsatzfähigkeit bei Messflügen entlang der hoch gelegenen ostantark- tischen Eisscheide, die auch Landungen an den Sta- tionen Concordia (Frankreich, Italien) und Vostok (Russland) auf dem Inlandeisplateau einschlossen, hervorragend unter Beweis.

Abb. 4: ,Polar 5‘ auf Mission in der Antarktis DoCo Fig. 4: ’Polar 5‘ on mission in Antarctica - DoCo (Photo: D. Steinhage) 162 7. Logistik und Forschungsplattformen Logistics and research platforms 163

Abb. 7: Die Samoylow-Sommerstation im Lena Delta Fig. 7: Samoylov camp in the Lena river delta (Photos: K. Piel) Polar stations, research aircraft and research ships in 2006 and 2007 Polarstationen, Forschungsflugzeuge und Parallel to these ongoing efforts in placing advanced Forschungsschiffe in den Jahren 2006 und 2007 infrastructures AWI is working on an innovative Neben den Aktivitäten zur Modernisierung der pola- concept for a for a research icebreaker of a new ren Infrastruktur wird an einem neuartigen Konzept generation the AURORA BOREALIS. The main fea- für einen Forschungseisbrecher der neuen Genera- tures of this new vessel are a deep-sea drilling der- tion gearbeitet – die AURORA BOREALIS. Die mar- rick and a dynamic positioning system to keep an kanten Merkmale dieses Schiffes sind eine Tiefsee exact drilling position in entirely iced-covered Bohranlage und ein dynamisches Positionierungssy- waters. The implementation is quite challenging and stem. Letzteres soll das Schiff befähigen, auch im requires a completely new ship design and develop- arktischen Eis exakt die Position für die Tiefseeboh- ment of a sophisticated powerful propulsion system rungen zu halten. Die Entwicklung und Realisierung to operate the ship in all areas of the Arctic Ocean eines derartigen Konzepts stellt eine große Heraus- year round. The construction and operation of the 8,2 m Tiefe, die über eine Rampe zugängig ist, wird Abb. 6: Die neue Forschungsstation forderung dar und erfordert völlig neuartige Ent- AURORA BOREALIS will need an international part- als Garage und Lager genutzt. Das Zwischendeck auf dem Ekström-Schelfeis wicklungen bei der Schiffskonstruktion und Antriebs- nership. It is the necessary prerequisite to tackle beherbergt technische Räume, Werkstatt und Lager- Fig. 6: The new research station technik, um den Einsatz im arktischen Ozean über new and challenging targets of future Arctic marine raum für die Lebensmittel. Das gesamte Bauwerk ruht on the Ekström Ice Shelf das ganze Jahr hinweg zu ermöglichen. Der Bau und research. auf 16 Stützen mit Fundamenten. (Visualisierung: Any Motion) die wissenschaftliche Koordination der Forschungs- Nach dem jetzigen Zeitplan sollen die Bauarbeiten fahrten der AURORA BOREALIS werden neue inter- in der Saison 2008/2009 abgeschlossen sein und die nationale Partnerschaften erfordern und so die Vor- Neumayer-Station III im Februar 2009 in Betrieb aussetzungen bieten, zukünftig große bis jetzt nicht gehen. Sie wird weitaus bessere Lebens- und Arbeits- realisierbare Forschungsziele in der marinen Arktis- bedingungen bieten und mit modernster Technik für forschung in Angriff nehmen zu können. die Forschung und den technischen Betrieb ausgestattet sein. 164 7. Logistik und Forschungsplattformen Logistics and research platforms 165

AWI’s Arctic and Antarctic stations, ships and air- In the Antarctic the Dallmann Laboratory at the craft have fulfilled all scientific and logistic tasks. Argentinean Jubany Station at King George Access to and operation of polar research stations, Island is jointly operated by AWI and the Insti- as well as the positioning of aircraft has again been tuto Antartico Argentino (IAA). Research projects Die Stationen in der Arktis und in der Antarktis sowie coordinated within the framework of international wurde die Station für vier Monate und 2007 für zwei focus mainly on effects of global and regional die Schiffe und Flugzeuge des AWI haben alle wis- cooperation and bilateral partnerships. Support was Monate genutzt. Insgesamt haben 44 Wissenschaftler climate changes on the biosphere. The labora- senschaftlichen und logistischen Aufgaben erfüllt. also given to other national operators. und Techniker aus Russland, Deutschland und der tory offers working space and accommodation Der Zugang zu den Polarstationen und deren Betrieb The permanently occupied AWIPEV Arctic Schweiz während der beiden Jahre auf der Station for 14 scientists. During both summer seasons sowie die Bereitstellung der Flugzeuge wurden im Research Base in Ny-Ålesund on Svalbard is the gearbeitet. the laboratory was used by German scientists for Rahmen internationaler Zusammenarbeit und bilate- jointly operated Arctic Research station of France In der Antarktis wird das Dallmann-Labor an der a total of 72 man-months. raler Partnerschaften fortgeführt. and Germany. Use of the base as a platform for argentinischen Station Jubany auf King George Island In Antarctica the ’Polar 2‘ was deployed as Die ganzjährig betriebene arktische Forschungssta- short and medium term projects has increased con- in Zusammenarbeit zwischen dem AWI und dem part of the German - Japanese project - Antsyo II tion AWIPEV in Ny-Ålesund auf Spitzbergen wird siderably during 2006 and 2007 due to IPY activi- Instituto Antartico Argentino (IAA) betrieben. Die - during both summer seasons. The aircraft was gemeinsam von Frankreich und Deutschland betrie- ties and Transnational Access Funding by the EU. Forschungsarbeiten zielen hauptsächlich auf die operated from the Japanese base S17 located ben. Die Nutzung der Station als Plattform für kurz- Most projects are centred on the atmospheric obser- Auswirkungen globaler und regionaler Klimaverän- close to the station Syowa in the easterly Dron- und mittelfristige Projekte hat während der Jahre vatory, the international marine laboratory and the derungen in der Biosphäre. Das Labor bietet Arbeits- ning Maud Land. The final polar operation of the 2006 und 2007 erheblich zugenommen. Dieses ist permafrost research installations. The AWIPEV base platz und Unterbringung für 14 Wissenschaftler. ’Polar 2‘ took place from Longyearbyen airport u.a. durch das Internationale Polarjahr und länder- is well integrated in international activities in Sval- Während der Sommermonate wurde die Station von on Svalbard. The aircraft was stationed there to übergreifende Unterstützung durch die EU begrün- bard and in current projects of the International deutschen Wissenschaftlern für insgesamt 72 Mann- perform three scientific missions for internatio- det. Die Mehrheit der Projekte ist auf das Atmosphä- Polar Year (IPY). Monate benutzt. nal projects from March to April 2007. renobservatorium, das internationale marine Labor The summer only Samoylov Camp is a joint Rus- In der Antarktis war die ‚Polar 2’ während der bei- RV ’Polarstern’ completed the 23rd Antarctic und die Permafrostforschung fokussiert. Die AWI- sian-German research station in the Lena Delta on den Sommer im Einsatz im Rahmen des deutsch- expedition with 7 legs working in Antarctic PEV-Forschungsstation ist in die internationalen Akti- Samoylov Island and was established in 1998. japanischen Projektes Antsyo II. Das Flugzeug wurde waters over one and half years from 19th Novem- vitäten auf Spitzbergen und in Programme im Rah- Research projects focus mainly on long-term energy von der japanischen Station S17 nahe der Station ber 2005 until 11th April 2007. This winter expe- men des Internationalen Polarjahres (IPY) sehr gut and trace gas exchange between permafrost soils Syowa in dem östlichen Dronning Maud Land betrie- dition has been a special highlight in science integriert. and atmosphere and microbial process studies. It is ben. Die letzte Polarkampagne der ‚Polar 2‘ wurde and a logistic challenge to manage two shipyard Die Sommerstation Samoylow ist eine deutsch- also a platform for field works carried out within the von Longyearbyen auf Svalbard durchgeführt. Das calls for regular maintenance in Cape Town. russische Forschungseinrichtung und wurde 1998 Lena River Delta. In 2006 it was used for about 4 Flugzeug war dort von März bis April 2007 statio- After her 22nd Arctic expedition she departed im Lena-Delta auf der Insel Samoylow errichtet. months and in 2007 for about 2 months. Altogether niert, um drei wissenschaftliche Kampagnen interna- for the 24th Antarctic expedition from Bremer- Die Forschungsprojekte befassen sich hauptsäch- 44 scientist and technicians from Russia, Germany tionaler Projekte zu fliegen. haven in October 2007. In front of the Ekström lich mit Langzeitstudien des Energie- und Spuren- and Switzerland have been working at the station Das Forschungsschiff ‚Polarstern’ beendete die Ice Shelf RV ’Polarstern’ has again proven her gasaustausches zwischen Permafrostböden und der during both seasons. 23. Antarktisexpedition. Während der 7 Fahrtab- Atmosphäre sowie mit Studien mikrobiologischer schnitte arbeitete sie vom 19. November 2006 bis Prozesse. Die Station dient weiter als Basis für Feldar- zum 11. April 2007 mehr als anderthalb Jahre in beiten, die im Lena-Delta durchgeführt werden. 2006 der Antarktis. Diese Winterexpedition war ein 166 7. Logistik und Forschungsplattformen Logistics and research platforms 167

120° W 130° W 140° W 160° W 180° 160° E 140° E 130° E 120° E 60° W 40° W 20° W 0° 20° E 40° E 60° E 80° E ° ° 0 0 S Samoylov-Station 0 S 0 S 1° 1° ° ° 0 0 2 S 2 S ° ° 0 0 3 S 3 S Kapstadt ° ° 0 0 4 S 4 S ° 0 0 5 S 5 S Punta Arenas Svalbard AWIPEV N

° 0 6 ° ° 0 0 6 S 6 S °

Dallmann-Labor N

° 0 6

Tromsö

Syowa

Zhangshan Progress S ° ° Novo Airbase 0 0 7 7 S Neumayer - Station N

Kohnen-Station ° 0 N 5

° 0 5

Bremerhaven S ° ° 0 0 8 S 8 60° W 40° W 20° W 0° W 20° E 40° E 60° E 80° E 30° W 20° W 10° W 0° 10° E 20° E 30° E

Cryo VEx 2007 Antsyo I 2005/2006 Cryo VEx 2007 Astar 2007 Polarstern 2006 Antsyo II 2006/2007 Polarstern 2007 Icesar 2007 Polarstern 2007

Abb. 8: Die Fahrtrouten der ‚Polarstern’ Fig. 8: 2006-2007, the routes of Abb. 9: Die Fahrtrouten der ‚Polarstern’ Fig. 9: 2006-2007, the routes of sowie die wissenschaftlichen Flugmissionen der ’Polarstern’ and the flight routes of research sowie die wissenschaftlichen Flugmissionen der ’Polarstern’ and the flight routes of research Polarflugzeuge ‚Polar 2‘ und ‚Polar 5‘ in der aircrafts in the Antarctic Polarflugzeuge ‚Polar 2‘ und ‚Polar 5‘ in der aircrafts in the Arctic Antarktis in den Jahren 2006 und 2007 Arktis in den Jahren 2006 und 2007 168 7. Logistik und Forschungsplattformen Logistics and research platforms 169

outstanding ice breaking capability when she had to break a channel through extraordinary heavy fast ice for the transport ship MS ’Naja Arctica’. Outside the Polar regions the medium sized RV besonderer wissenschaftlicher Höhepunkt und ’Heincke’ has regularly been on duty for different es war eine logistische Herausforderung, zwei marine research activities in the North Sea. In addi- Werftliegezeiten in Kapstadt zu koordinieren. tion she has been used for university courses with a Nach Beendigung der 22. Arktisexpedition verlies mixture of research and field work. In 2007 a mid- sie im Oktober 2007 Bremerhaven für die 24. Ant- life conversion of the vessel has begun. As a result of arktisreise. Im Ekström-Eisschelf konnte sie wieder this all compartments of the vessel will be re furbished einmal ihre hervorragenden Fähigkeiten als Eisbre- and advanced scientific instrumentation will be cher beweisen, als sie eine Fahrrinne für das Fracht- installed to better serve the growing scientific schiff MS ‚Naja Arctica’ im extrem starken Festeis demands. rammen musste. Das Forschungsschiff FS ‚Heincke’ wurde bei unterschiedlichen marinen Forschungsaktivitäten in der Nordsee eingesetzt. Außerdem wurde es für universitäre Forschungsfahrten und Feldaktivitäten genutzt. 2007 wurden große Umbau- und Reno- vierungsarbeiten in Angriff genommen. Als Folge dieser Aktivitäten wird das Schiff verbessert, um den wachsenden Forschungsbedarf gerecht werden zu können.

Abb. 10: Das Expeditionslager (Hafenlager) des AWI Fig. 10: Expedition store of AWI (Photo: C. Drücker) 170 7. Logistik und Forschungsplattformen Logistics and research platforms 171

Tabelle 1: FS ‚Polarstern‘-Expeditionen 2006/2007 2006: 2007: RV ‘Polarstern’ expeditions in 2006/2007 Seetage: 328, Hafen-/Werfttage: 37, Seetage: 321, Hafen-/Werfttage: 44, Fahrtabschnitte: 7 Fahrtabschnitte: 9

Expedition Zeitraum Hafen (ab – an) Region Fahrtleitung Kapitän Teilnehmer Inhaltliche Schwerpunkte AWI/Andere ANT XXIII/2 19.11.05 – 12.01.06 Kapstadt – Neumayer – Südatlantik, Lazarewsee Strass Schwarze 25 / 30 Ozeanographie, Krillforschung, LAKRIS Punta Arenas Versorgung Neumayer/Kohnen/EPICA ANT XXIII/3 14.01.06 – 08.02.06 Punta Arenas – Punta Arenas Drake Passage Provost Pahl 4 / 39 Ozeanographie, Biologie ANT XXIII/4 10.02.06 – 11.04.06 Punta Arenas – Punta Arenas Amundsensee Gohl Pahl 25 / 30 Geowissenschaften, Versorgung Jubany ANT XXIII/5 13.04.06 – 12.06.06 Punta Arenas – Kapstadt SDW-Rücken Schauer Schwarze 10 / 20 Geophysik, Seismik – 12.06.06 – 17.06.06 Kapstadt Werft – Schwarze – – ANT XXIII/6 17.06.06 – 21.08.06 Kapstadt – Kapstadt Lazarewsee Bathmann Schwarze 17 / 31 Krill, LAKRIS ANT XXIII/7 24.08.06 – 29.10.06 Kapstadt – Kapstadt Weddellsee Lemke Pahl 17 / 35 See-Eis, physikal. Ozeanographie, CRYONWED – 29.10.06 – 23.11.06 Kapstadt Werft – Pahl – – ANT XXIII/8 23.11.06 – 30.01.07 Kapstadt – Neumayer Elephant Island, Gutt Pahl 13 / 40 Biologie, CCAMLR, CAML, EBA, Versorgung – Punta Arenas Weddellsee Neumayer ANT XXIII/9 02.02.07 – 11.04.07 Punta Arenas – Neumayer Ostantarktis Hubberten Schwarze 29 / 27 Geowissenschaften, Versorgung Neumayer – Kapstadt ANT XXIII/10 12.04.07 – 05.05.07 Kapstadt – Bremerhaven Atlantik Macke Schwarze 0 / 8 Transfer – 05.05.07 – 29.05.07 Bremerhaven Werft – Schwarze/Pahl – – ARK XXII/1a-c 29.05.07 – 25.07.07 Bremerhaven – Tromsö Arktischer Ozean Klages Pahl 35 / 106 Tiefseebiologie, IPY-HERMES ARK XXII/2 28.07.07 – 10.10.07 Tromsö – Bremerhaven Arktischer Ozean Schauer Schwarze 18 / 37 Biologie, Geowissenschaften, physikal. Ozeanographie – 10.10.07 – 26.10.07 Bremerhaven Werft – Schwarze/Pahl – IPY-SPACE, DAMOCLES ANT XXIV/1 26.10.07 – 26.11.07 Bremerhaven – Kapstadt Transfer Schiel Pahl 9 / 39 – ANT XXIV/2 28.11.07 – 04.02.08 Kapstadt – Neumayer Weddellsee Bathmann Pahl 9 / 44 Biologie – Kapstadt 172 7. Logistik und Forschungsplattformen Logistics and research platforms 173

Tabelle 2: FS ‚Heincke‘-Expeditionen 2006/2007 2006: 2007: RV ‘Heincke’ expeditions in 2006/2007 Seetage: 178, Hafen-/Werfttage: 194, 21 Fahrten Seetage: 187, Hafen-/Werfttage: 178, 17 Fahrten

Expedition Zeitraum Region Fahrtleitung Kapitän Teilnehmer Inhaltliche Schwerpunkte AWI/Andere HE 244 06.02.06 – 16.02.06 Ostsee Harff, IOW Warnemünde Papenhagen 0 / 10 Presite Survey Baltic IODP HE 245 27.03.06 – 31.03.06 Deutsche Bucht Reuter, Uni OL Papenhagen 0 / 12 BioGeoChemie des Watts; Stud. Praktikum + DFG-Projekt HE 246 03.04.06 – 07.04.06 Deutsche Bucht Großart, Uni OL Papenhagen 0 / 32 Planktondynamik der Deutschen Bucht HE 247 18.04.06 – 29.04.06 Deutsche Bucht Schröder/ Gutow, AWI Papenhagen 10 / 0 RESPONSE/BeoFINO II/Dauerstationen HE 248 02.05.06 – 04.05.06 Nordsee Martinez-Arbizu, Papenhagen 0 / 11 MEIONORD FIS Whv. HE 249 08.05.06 – 15.05.06 Nordsee Simon, Uni OL Papenhagen 0 / 12 Bakterioplanktonverteilung in der Nordsee im Frühling HE 250 19.05.06 – 24.05.06 Deutsche Bucht Kasten, AWI Papenhagen 6 / 4 Untersuchungen Sediment/Wassersäule, RCOM/EUROPROX/MarTech HE 251 29.05.06 – 30.05.06 Deutsche Bucht Koschnick, AWI Papenhagen 4 / 22 Meeresbiologisches Praktikum Uni Bremen HE 252 01.06.06 – 26.06.06 Orkneys, Shetlands Schütt, AWI Höppner 9 / 3 Cnidaria-Symbionten-Toxine-Wirkmechanismen., MARCOPOLI Workpackage CO3 HE 253 28.06.06 – 30.06.06 ausgefallen – – – – HE 254 04.07.06 – 13.07.06 Aalborgbucht Wenzhöfer, MPI HB Papenhagen 0 / 11 Benthische Primärproduktion, Erprobung Crawler MOVE, MarTech HE 255 17.07.06 – 21.07.06 Nordsee Buschbaum, AWI Papenhagen 6 / 0 Langzeitforschung Benthos und Sedimente in der Nordsee HE 256 24.07.06 – 11.08.06 Nordsee Gutow/Schröder, AWI Papenhagen 29 / 2 RESPONSE/BeoFINO II/Dauerstationen HE 257 15.08.06 – 20.08.06 Ostfries. Inseln Badewien, Uni OL Papenhagen 0 / 9 BioGeoChemie des Watts; Stud. Praktikum + DFG-Projekt HE 258 23.08.06 – 26.08.06 Nordsee Buschbaum, AWI Papenhagen 5 / 2 Langzeitforschung Benthos und Sedimente in der Nordsee HE 259 27.08.06 – 03.09.06 Nordsee Hass, AWI Papenhagen 6 / 0 Geologisch-flachseismische Untersuchungen zur Sedimentdynamik zw. Sylt und Römö u. in der Deutschen Bucht HE 260 07.09.06 – 13.09.06 Ostsee Schlüter, AWI Papenhagen 6 / 5 Geochem. und biogeochem. Untersuchungen in Sediment und Wasser- säule, Bornholmbecken und Mecklenb. Bucht HE 261 18.09.06 – 22.09.06 Deutsche Bucht Reuter, Uni OL Papenhagen 0 / 8 BioGeoChemie des Watts; Stud. Praktikum + DFG-Projekt HE 262 25.09.06 – 29.09.06 Nordsee Buschbaum, AWI Papenhagen 7 / 0 Langzeitforschung Benthos und Sedimente in der Nordsee HE 263 05.10.06 – 18.10.06 Deutsche Bucht Gutow/Schröder, AWI Papenhagen 16 / 1 RESPONSE/BeoFINO II/Dauerstationen HE 264 19.10.06 – 03.11.06 Ostsee Dehghani, Uni HH Papenhagen 0 / 11 Sedimentbecken in der Ostsee 174 7. Logistik und Forschungsplattformen Logistics and research platforms 175

Tabelle 2 (Forts.): FS ‚Heincke‘-Expeditionen 2006/2007 RV ‘Heincke’ expeditions in 2006/2007

Expedition Zeitraum Region Fahrtleitung Kapitän Teilnehmer Inhaltliche Schwerpunkte AWI/Andere HE 265 05.01.07 – 18.01.07 Nordsee Schmidt, IfM-Geomar Kiel Voss 0 / 7 Internationaler Heringslarven-Survey HE 266 10.04.07 – 02.05.07 Nordsee Bijma/Schröder/Gutow, Voss 13 / 18 BeoFINO II/MarFood/Dauerstationen AWI HE 267 03.05.07 – 08.05.07 Deutsche Bucht Emeis, Uni HH Voss 0 / 12 Geologische und isotopengeochemische Untersuchungen HE 268 10.05.07 – 15.05.07 Deutsche Bucht Badewien, Uni OL Voss 0 / 13 BioGeoChemie des Watts; Stud. Praktikum + DFG-Projekt HE 269 20.05.07 – 25.05.07 Deutsche Bucht Müller, Uni Kiel Voss 0 / 12 Stud. Praktikum FINO3, Teilprojekt FINO-SEIS HE 270 29.05.07 – 30.05.07 Deutsche Bucht Koschnick, AWI Voss 3 / 26 Meeresbiologisches Studentenpraktikum HE 271 01.06.07 – 29.06.07 Nordsee Schütt, AWI Voss 6 / 9 MARCOPOLI Workpackage CO3 „Cnidaria“ HE 272 02.07.07 – 06.07.07 Nordsee Buschbaum, AWI Voss 6 / 0 Großskalige Benthoskartierung der Nordsee, GROBEKART HE 273 09.07.07 – 25.07.07 Ostsee Voss, IOW Warnemünde Voss 0 / 12 SOPRAN Projekt, Mesokosmenexperimente HE 274 31.07.07 – 15.08.07 Nordsee Schröder, AWI Voss 17 / 2 RESPONSE/BeoFINO, Langzeitreihen Benthos und Fisch HE 275 17.08.07 – 20.08.07 Nordsee Buschbaum, AWI Bast 6 / 0 Großskalige Benthoskartierung der Nordsee, GROBEKART HE 276 21.08.07 – 31.08.07 Nordsee Hass, AWI Bast 7 / 0 Geologisch-sedimentologische Untersuchungen zur Sedimentdynamik zw. Sylt und Römö u. in der Deutschen Bucht HE 277 05.09.07 – 13.09.07 Nordsee Kasten, AWI Bast 6 / 6 Biogeochemische Prozesse in Sedimenten und der bodennahen Grenzschicht in der Nordsee HE 278 18.09.07 – 24.09.07 Nordsee Müller, Uni Kiel Voss 6 / 0 Großskalige Benthoskartierung der Nordsee, GROBEKART HE 279 04.10.07 – 09.10.07 Nordsee Buschbaum, AWI Voss 0 / 12 Stud. Praktikum FINO3, Teilprojekt FINO-SEIS HE 280 11.10.07 – 26.10.07 Deutsche Bucht Gutow/Joschko, AWI Voss 22 / 0 RESPONSE/BeoFINO, Langzeitreihen Benthos und Fisch HE 281 31.10.07 – 12.11.07 Deutsche Bucht Schmolke, BSH HH Voss 0 / 7 Schadstoffmonitoring in der Deutschen Bucht HE 282 14.11.07 – 19.11.07 Deutsche Bucht Zielinski, HS Brhv. Voss 0 / 18 Studentische Exkursionen 176 7. Logistik und Forschungsplattformen Logistics and research platforms 177

Tabelle 3: Flugzeugeinsätze mit ‚Polar 2‘ und ‚Polar 5‘ 2006/2007 Aircraft missions in 2006/2007

Projekt Zeitraum/Flugzeuge Region/Operationsbasis Flugstunden Anzahl Messflüge Leitung Teilnehmer Inhaltliche Schwerpunkte AWI/Andere ANTSYO I 01.01. – 20.02.2006 Neumayer-Station / 143 / 54 25 Steinhage 2 / 6 Aeromagnetik, Aerogravimetrie, Eisdicken, P2 S17 near Syowa Logistik EM Test 04.10. – 12.10.2006 Bremerhaven 19 / 0 6 Haas 2 / 6 Systemtest P2 ANTSYO II 20.11. – 31.12.2006 Neumayer-Station / 51 / 55 19 Herber 5 / 5 Atmosphären Physik (Aerosole, Spurengase), P2 S17 near Syowa Logistik ANTSYO II 01.01. – 14.02.2007 Neumayer-Station / 53 / 55 17 Herber 5 / 5 Atmosphären Physik (Aerosole, Spurengase), P2 S17 near Syowa Logistik IceSAR 12.03. – 25.03.2007 Longyearbyen, Svalbard 39 / 9 8 Dierking 5 / 5 Meereisrauhigkeit / Grenzschichtmeteorologie P2 ASTAR 26.03. – 17.04.2007 Longyearbyen, Svalbard 94 / 12 31 Herber 39 / 49 Atmosphärenphysik (Aerosole, Spurengase) P2 / FALCON ASIRAS 13.04. -26.04.2007 Longyearbyen, Svalbard 18 / 20 7 Helm 2 / 6 Eisschildrelief D-CODE EM Test 18.04. – 23.04.2007 Longyearbyen, Svalbard 13 / 9 3 Rabenstein 1 / 6 Meereismächtigkeit / Systemtest P2 CryoVEx 23.11. – 10.12.2007 Novo Runway / Neumayer 40 / 0 7 Helm 2 / 6 Eisschildrelief P5 DROMLAN 01.11. – 22.11.2007 + Novo Runway 43 / 49 12 Herber 0 / 3 Logistik 11.12. – 31.12.2007 P5 178 7. Logistik und Forschungsplattformen Logistics and research platforms 179

Tabelle 4: Arktische und Antarktische Landexpeditionen 2006/2007 Arctic and Antarctic land expeditions in 2006/2007

Expedition Zeitraum Region/ Leitung Teilnehmer Inhaltliche Schwerpunkte Mittlere Koordinaten Teilnehmende Institutionen AWI/Andere Spitzbergen 2006/1 07.05 – 16.05.2006 Ny-Ålesund, Spitzbergen Julia Boike, AWI 2 / 2 Luftaufnahmen, 78° 55’ N, 11° 55’ E Energie- und Wasserhaushalt Spitzbergen 2006/2 12.09 – 24.09.2006 Ny-Ålesund, Spitzbergen Konstanze Piel, AWI 1 / 1 Energie- und Wasserhaushalt 78° 55’ N, 11° 55’ E Alaska 2006 15.04 – 07.05. 2006 Fairbanks, 65° 01’ N, 147° 42’ W Hanno Meyer, AWI 2 / 1 Untersuchung von Permafrosttunneln für Barrow 71° 17’ N, 156° 42’ W University of Alaska Fairbanks (UAF) Paläoumweltrekonstruktionen Yukon Coast 2006 Juli 2006 NW Kanada 69° N 139° W Hugues Lantuit, AWI, 3 / 2 Paläoumweltrekonstruktion, Thermokarst- McGill University prozesse und Küstendynamik im Permafrost China 2006 10.8. – 12.09. 2006 NE’ Tibetplateau, Donggi-Cona-See Bernhard Diekmann, AWI 3 / 9 Geomorphologische, geoökologische und 35° 15’ N, 98° 30’ E FU Berlin, RWTH Aachen limnogeologische Untersuchungen zum Land- CAREERI Lanzhou, University schafts- und Umweltwandel im Spätquartär Lanzhou Lena Delta 2006 22.05. – 27.09.2006 Samoylov Insel, Lena Delta Julia Boike, AWI 6 / 10 Energie- und Wasserhaushalt,

72° 22’ N, 126° 28’ E TU Braunschweig; Uni Greifswald; Methan und CO2 Flüsse, Zooplankton, Hydrolo- Uni Zürich; AARI St. Petersburg; gie, geomorphologische Untersuchungen, Permafrost Institut Jakutsk; Küstenerosion, Vegetationscharakterisierung Faculty of Soil Science Moskau; und -kartierung, spektrale Messungen Lena Delta Reservat Tiksi; DLR Oberpfaffenhofen VOR_IPICS 2006/2007 06.01. – 15.02.2007 Halvfarryggen & Sørasen Daniel Steinhage, AWI 3 / 3 Akkumulation und regionale AWI, Universität Bern, Akkumulationsverteilung Fa. Kässbohrer ANT XXIII/9 01.03. – 24.03.07 Larsemann Berge, Prydzbucht, Dirk Wagner, AWI, Universität 4 / 2 Struktur und Funktion mikrobieller Lebens- Ostantarktis 59° 24’ S, 76° 23’ E Potsdam gemeinschaften, boden-physikalische und -chemische Charakterisierung, petrologische Untersuchungen Seesedimente Tibet 2007 26.01. – 15.03.07 Östliches Tibetplateau 35,5° N; 98,5° E Ulrike Herzschuh, AWI, 2 / 2 Erbohrung von Holozänen Seesedimenten FU Berlin, CAREERI Lanzhou 180 7. Logistik und Forschungsplattformen Logistics and research platforms 181

Tabelle 4 (Forts.): Arktische und Antarktische Landexpeditionen 2006/2007 Arctic and Antarctic land expeditions in 2006/2007

Expedition Zeitraum Region/ Leitung Teilnehmer Inhaltliche Schwerpunkte Mittlere Koordinaten Teilnehmende Institutionen AWI/Andere Lena-Neusibirische Inseln 01.07. – 03.09.2007 NE Sibirien Samoylov Insel, Lutz Schirrmeister, AWI, 10 / 20 Energie- und Wasserhaushalt, Methan und

2007 Lena Delta 72° 22’ N, 126° 28’ E TU Dresden, ETH Zürich, Uni CO2 Flüsse, mikrobielle Methanoxidation Dimitrii Laptev Straße 73° 30’ N; 141° E Hamburg, Moscow State University Zooplankton, Hydrologie, Geomorphologische 73° 40,5’ N, 144° E (MSU), Permafrost Institute Yakutsk, Untersuchungen, Küstenerosion, Vegetations- St. Petersburg State University, Lena charakterisierung und -kartierung, spektrale Delta Reserve, Arctic Antarctic Messungen, Paläoumweltrekonstruktion, Research Institute (AARI) Geochronologie, quartäre Stratigraphie, rezente Ökologie , (Vegetation, Ostrakoden), Kryolithologie Seen in Jakutien 08.07. – 01.09.07 Teil 1: 73° N; 114° E Ulrike Herzschuh, AWI Potsdam, 3 / 2 Seesediment- und Seewasserbeprobung, Teil 2: 61,5° N; 127,5° E Staatliche Universität Jakutsk, Vegetationsaufnahmen, hochauflösende Russland, FU Berlin Vegetations- und Umweltfaktorenkartierung in Polygonen Spitzbergen 2007/1 11.03. – 03.04.2007 Ny-Ålesund, Spitzbergen Julia Boike, AWI 3 / 3 Energie- und Wasserhaushalt, Luftaufnahmen Spitzbergen 2007/2 28.05. – 05.07.2007 Ny-Ålesund, Spitzbergen Robert Bolton, AWI 2 / 2 Energie- und Wasserhaushalt, Hydrologie, Schneeschmelze Spitzbergen 2007/3 22.07. – 19.09.2007 Ny-Ålesund, Spitzbergen Robert Bolton, AWI 2 / 2 Energie- und Wasserhaushalt, Hydrologische und geophysikalische Untersuchungen Kamtschatka 2007 01.09. – 02.10.07 Zentral-Kamtschatka, Bernhard Diekmann, 4 / 8 Limnogeologische Untersuchungen und Zweijurten-See AWI Potsdam, Institute of Bergung von Sedimentkernen zur 56° 49’ N, 160° 05’ E Volcanology and Seismology Paläoumweltrekonstruktion und weitere Seen der Umgebung Petropavlovsk 183

8. Nationale und internationale Zusammenarbeit National and international cooperation 9. Mariner Umweltschutz Marine environmental protection 184 8. Nationale und internationale Zusammenarbeit National and international cooperation 185

8. National and International atmosphere and biosphere, both spatially and tem- cooperation porally, in high resolution, and observing the state of and trends within the earth system. These examp- räumlich und zeitlich in hoher Auflösung abgebildet les show clearly how the competences of the centres 8. Nationale und internationale Earth system research in the polar regions can only und modelliert, sowie der Zustand und die Entwick- within the Helmholtz Association can be focused, to be conducted by first distributing the work involved lungstrends im System Erde beobachtet. An diesen make it possible to provide speedy yet scientifically Zusammenarbeit at both national and international levels, and by Beispielen wird ersichtlich, wie die Kompetenzen sound answers to socially relevant questions. developing appropriate main fields of scientific and der Zentren innerhalb der Helmholtz-Gemeinschaft All of the professors conducting research at the Erdsystemforschung in den Polargebieten kann nur technological activity. Even at the time of its foun- gebündelt werden können, um schnell auf gesell- institute were nominated with joint appointments by arbeitsteilig auf nationaler und internationaler Ebene dation, the statutes of the AWI laid down that the schaftlich relevante Fragen, wissenschaftlich fundierte the universities of Bremen, Potsdam, Oldenburg, Ham- durch Bildung geeigneter wissenschaftlicher und tech- purpose of the foundation was. To promote polar Antworten geben zu können. burg, Kiel and Göttingen and the Jacobs University nologischer Schwerpunkte betrieben werden. In der research by means of its own research work and by Alle am AWI forschenden Professoren sind über in Bremen. Doctoral students at the AWI write their Satzung des AWI wurde bereits bei dessen Gründung providing both coordination and technical and logi- gemeinsame Berufungen mit den Partneruniversitäten dissertations at the cooperating universities. The festgelegt, dass der Zweck der Stiftung „die Förde- stical support for the field of polar and marine Bremen, Potsdam, Oldenburg, Hamburg, Kiel und interactivity between these universities is regulated rung der Polarforschung durch eigene Forschungsar- research in the Federal Republic of Germany‘. It Göttingen und der Jacobs Universität Bremen benannt by means of special cooperation agreements. The beiten und durch Koordination sowie technische und also determined that the foundation should maintain worden. AWI Doktoranden promovieren an den koope- joint training of young academics is a matter that is logistische Unterstützung der Polar- und Meeresfor- academic cooperation with institutions and working rierenden Hochschulen. Die Zusammenarbeit mit taken particularly seriously, and is promoted by the schung in der Bundesrepublik Deutschland“ ist und groups both at home and abroad. For these reasons, diesen Hochschulen wird über besondere Kooperati- Helmholtz Association, with the aim of offering all dass die Stiftung die wissenschaftliche Zusammenar- the AWI has built up a close network of cooperation onsvereinbarungen geregelt. Die gemeinsame Aus- doctoral students a well-structured post-graduate beit mit Institutionen und Arbeitsgruppen des In- agreements at both national and international levels, bildung von wissenschaftlichem Nachwuchs ist ein education. In the field of earth-system research, 24 und Auslandes pflegen soll. Das AWI hat deshalb im ever since its formation. besonders wichtiges Anliegen, das auch von der Helm- doctoral students are being educated in this way at Laufe seines Bestehens auf nationalen und interna- Within the Helmholtz Association, the AWI is incor- holtz-Gemeinschaft mit dem Ziel gefördert wird, allen the AWI‘s Earth System Science Research School, tionalen Ebenen ein eng geknüpftes Netzwerk von porated in the research area ‘Earth and the Environ- Doktoranden eine strukturierte Graduiertenausbildung the University of Bremen and the Jacobs University. Kooperationen aufgebaut. ment‘. It is here that the MARCOPOLI programme zu bieten. In der Erdsystemforschung werden bereits The AWI is also a partner of the GLOMAR Global Innerhalb der Helmholtz-Gemeinschaft ist das AWI and its successor, PACES, are successfully run, tog- in der „Earth System Science Research School“ vom Change in the Marine Realm graduate school, created in den Forschungsbereich „Erde- und Umwelt“ ein- ether with the Geesthacht GKSS research centre. AWI, der Universität Bremen und der Jacobs Univer- at the University of Bremen as part of the excellence gebunden. Das Programm MARCOPOLI und dessen Long-term projects develop into close cooperation sität 24 Doktorandinnen und Doktoranden so ausge- initiative. Other courses of education are currently Nachfolgeprogramm PACES werden hier zusammen with other centres. For instance, the model compon- bildet. Das AWI ist auch Partner der an der Univer- being planned. The supply of new entrants to uni- mit dem GKSS-Forschungszentrum Geesthacht erfolg- ents of the tsunami early warnings system for Indo- sität Bremen im Rahmen der Exzellenzinitiative versity teaching careers is promoted by six young reich bearbeitet. Über langfristige Projekte ergeben nesia are being developed at the AWI, and the GFZ, eingerichteten Graduiertenschule GLOMAR „Global researcher groups, each in close cooperation with a sich aber auch enge Kooperationen mit weiteren Zen- GKSS and DLR Helmholtz centres are also participa- Change in the Marine Realm“. Weitere Ausbildungs- different university. They are guided by excellent tren. So werden beispielsweise am AWI die Modell- ting in its construction. As part of the Helmholtz EOS gänge befinden sich in der Planungsphase. Der young researchers, who have been subjected komponenten des Tsunami-Frühwarnsystems (GIT- research network, the AWI, together with the GKSS, Nachwuchs für die Hochschullehrerlaufbahn wird to an international selection procedure and who, in WES) für Indonesien entwickelt, an dessen Aufbau DLR, GFZ, and FZK are mapping and modelling pro- am AWI über sechs Nachwuchsforschergruppen in general, have junior professorships at their universities. die Helmholtz-Zentren GFZ, GKSS und DLR betei- cesses in the geosphere, hydrosphere, cryosphere, enger Kooperation mit jeweils einer Universität ligt sind. Im Rahmen des Helmholtz-Forschungsnetz- gefördert. Ihre Leiter sind exzellente junge Forscher, werks EOS werden vom AWI zusammen mit GKSS, die sich in einem internationalen Auswahlverfahren DLR, GFZ und FZK Prozesse in der Geosphäre, bewähren mussten und im Allgemeinen Juniorprofes- Hydrosphäre, Kryosphäre, Atmosphäre und Biosphäre suren an ihren Universitäten einnehmen. 186 8. Nationale und internationale Zusammenarbeit National and international cooperation 187

The AWI also cooperates closely with the universi- As a result of joint research associations, in which ties at the level of research. In accordance with its the central institutions are represented, science can statutes, the AWI provides university researchers with be better coordinated at a national level, and dia- access to large-scale infrastructures, which are neces- logue with the public and politicians can be intensi- Auch in der Forschung verbindet das AWI mit den sary for polar research, such as research ships and Über Forschungsverbünde, in denen die jeweils fied. For this reason, the AWI has in recent years Universitäten eine enge Zusammenarbeit. So stellt stations. The universities in particular are supported maßgeblichen Institutionen vertreten sind, lässt sich strengthened its support for the formation and das AWI gemäß seiner Satzung für die universitäre by Priority Programme 1158, ‘Antarctic research with die Wissenschaft auf nationaler Ebene besser koordi- implementation of these associations. Forschung den für die Polarforschung notwenigen comparative examinations in Arctic ice regions‘, run nieren und der Dialog mit Öffentlichkeit und Politik In this way, the AWI has, as a founder member Zugang zu großen Infrastrukturen, wie Forschungs- by the German Research Institute (DFG). The coope- intensivieren. Das AWI hat aus diesem Grund den together with the other marine research institutes in schiffe und Stationen, zur Verfügung. Über das ration with university partners is institutionalised for Aufbau und die Implementierung dieser Verbünde in the German Marine Research Consortium (KDM), Schwerpunktprogramm 1158 „Antarktisforschung mit prescribed tasks by means of so-called ‘virtual insti- den letzten Jahren verstärkt gefördert. spurred on binding coordination, planning and ori- vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisge- tutes‘, allowing cooperation to be pursued with Das AWI hat so als Gründungsmitglied zusammen entation of the research programmes within the Ger- bieten“ der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) more depth. Indeed, one of the world‘s most impor- mit den anderen Meeresforschungsinstituten im Kon- man, European and international marine research werden insbesondere die Universitäten gefördert. tant marine data centres, the World Data Centre for sortium Deutsche Meeresforschung (KDM) innerhalb communities, which includes in particular the plan- Über so genannte „Virtuelle Institute“ wird die Zusam- Marine Environmental Sciences (WDC-MARE), is run der deutschen, europäischen und internationalen Mee- ning, running and utilisation of a large-scale infra- menarbeit mit universitären Partnern für vorgege- jointly by the AVI and the Centre for Marine Environ- resforschung die verbindliche Koordination, Planung structure, and represented the interests of marine bene Aufgaben institutionalisiert und so weiter ver- mental Sciences (MARUM, University of Bremen) as und Ausrichtung der Forschungsprogramme - insbe- research with respect to national decision makers tieft. So wird eines der weltweit bedeutenden a virtual institute. In the virtual institute MARTECH, sondere bei Planung, Betrieb und Nutzung großer and the European Union, as well as the general meereskundlichen Datenzentren, das Weltdatenzen- scientists from the AWI, MARUM and the University of Infrastruktur vorangetrieben und die Interessen der public, jointly and uniformly. trum für Marine Umweltwissenschaften (WDC-MARE), Bremerhaven work on the development of maritime Meeresforschung gegenüber nationalen Entscheidungs- The AWI saw the next step as being the founda- als virtuelles Institut vom AWI und dem Zentrum für technologies, such as diving robots and modern sen- trägern und der Europäischen Union sowie gegen- tion of the group, ‘North-Western Marine Research Marine Umweltwissenschaften (MARUM, Universität sory systems. über der Öffentlichkeit einheitlich und gemeinsam Association‘ (NWVM), with its head office in Bre- Bremen) betrieben. Im virtuellen Institut MARTECH The AWI is a partner of the MARUM Research Cen- vertreten. men, at the end of 2007. This body primarily looks arbeiten Wissenschaftler aus dem AWI, dem MARUM tre ‘Ocean Margins‘ at the University of Bremen, which Ein nächster Schritt wurde vom AWI in der Grün- after regional matters. In addition to the AWI, the uni- und der Hochschule Bremerhaven an der Weiterent- has been elevated to an excellence cluster by a resolu- dung des Vereins “Nordwest-Verbund Meeresfor- versities in Bremen, Bremerhaven and Oldenburg are wicklung maritimer Technologien, wie Tauchroboter tion of the academic council and the DFG. Its propo- schung” (NWVM) mit Sitz in Bremen Ende 2007 gese- also members of the group, whose activities include und moderner Sensorik. sal, entitled ‘The Ocean in the Earth System - MARUM hen, der mehr die regionalen Aspekte behandelt. Ihm active cooperation with decision makers in politics, Das AWI ist Partner des MARUM-Forschungszen- Centre for Marine Environmental Sciences‘ is an exten- gehören neben dem AWI die Hochschulen in Bre- administration and business, at state level, in mat- trums Ozeanränder an der Universität Bremen, das sion of the DFG Research Centre ‘Ocean Margins‘, men, Bremerhaven und Oldenburg an. Zu den Auf- ters of strategic planning in north-western marine durch die Entscheidung des Wissenschaftsrats und which was set up back in 2001, and in whose incep- gaben des Vereins gehören unter anderem die aktive research. der DFG zum Exzellenzcluster aufgewertet wurde. tion the AWI had a major involvement. Zusammenarbeit mit Entscheidungsträgern in Politik, The AWI is also a founder member of the German Beim Antrag „The Ocean in the Earth System - MARUM Verwaltung und Wirtschaft auf Landesebene in Ange- Climate Consortium (DKK), which was formed in Center for Marine Environmental Sciences“ handelt legenheiten der strategischen Planung der nordwest- Hamburg on 15th October, 2007; this is a group es sich um eine Erweiterung des DFG-Forschungs- deutschen Meeresforschung. comprising universities and research institutes, zentrums „Ozeanränder“, das bereits im Jahr 2001 Das AWI ist ebenfalls Gründungsmitglied des am which deals with climate change, climatic conse- eingerichtet wurde und an dem das AWI auch 15. Oktober 2007 in Hamburg gegründeten Deut- wesentlich beteiligt war. schen Klima-Konsortiums (DKK), einem Zusammen- schluss von Universitäten und Forschungseinrichtun- gen, die sich mit Klimawandel, Klimafolgen und 188 8. Nationale und internationale Zusammenarbeit National and international cooperation 189

quences and the protection of the climate. The processes, and thereby tapping into the field of marine newly formed group wants to concentrate the scien- science for the purpose of market innovations. tific expertise of the various research disciplines and By undertaking its tasks in accordance with its provide action-oriented findings for society, busi- statutes, the AWI supports‚ the Federal government Klimaschutz befassen. Der neu gegründete Verbund ness and the environment. In a special climate office als ein Katalysator, um anwendungsorientierte, mari- in accordance with its guidelines and directives in will die wissenschaftliche Expertise der verschiede- in Bremerhaven, the AWI plans to provide informa- time Grundlagenforschung kontinuierlich in die Ent- observing the rights and obligations that are incum- nen Forschungsdisziplinen bündeln und handlungs- tion on the global changes taking place in the wicklung neuer Produkte und Verfahren einfließen bent on it pursuant to the international agreements orientierte Ergebnisse für Gesellschaft, Wirtschaft und cryosphere, and the associated rise in sea level. zu lassen und so die Meereswissenschaften für that the Federal government has entered into and in Umwelt zur Verfügung stellen. In einem speziellen The Bremen competence centre for highest-per- Marktinnovationen zu erschließen. the implementation of Federal laws with respect to Klimabüro in Bremerhaven plant das AWI, Informa- formance computing, BremHLR, which was set up Durch seine satzungsgemäßen Aufgaben unter- the polar regions‘. The AWI advises the Ministry of tionen zu den globalen Veränderungen in der Kryo- in July 2003 as a cooperation between the Univer- stützt das AWI „die Bundesregierung nach deren Foreign Affairs (Auswärtige Amt) and the Federal Envi- sphäre und dem auch damit zusammenhängenden sity of Bremen, the AWI and the Jacobs University of Richtlinien und Weisungen bei der Wahrnehmung ronment Agency (FEA) at the annual Antarctic Treaty Meeresspiegelanstieg bereitzustellen. Bremen, entered its second financing phase in July der Rechte und Pflichten, die ihr aus den von der Consultative Meeting (ATCM), the associated Commit- Das im Juli 2003 als Kooperation zwischen der 2006. The support of the ‘Northern German Asso- Bundesrepublik Deutschland geschlossenen völker- tee for Environmental Protection CEP, and the Arctic Universität Bremen, dem AWI und der Jacobs Uni- ciation for High and Highest-Performance Compu- rechtlichen Vereinbarungen und bei der Durchfüh- Council. versität Bremen gegründete Kompetenzzentrum für ting‘ (HRLN) in making the application and procuring rung von Bundesgesetzen in Bezug auf die Polarge- The AWI works actively in such international sci- Höchstleistungsrechnen Bremen BremHLR startete the new 300 TFlop/s HLRN successor system (HLRN- biete erwachsen“. Das AWI berät das Auswärtige Amt entific organisations as the Scientific Committee on im Juli 2006 in seine zweite Förderphase. Die Unter- II), was one of its central tasks. Under the guidance und das Umweltbundesamt bei den jährlichen Sit- Antarctic Research (SCAR) and the International Arc- stützung des „Norddeutschen Verbunds für Hoch- und of BremHLR, a new highest-performance computing zungen der Antarktisvertragsstaaten (Antarctic Treaty tic Science Committee (IASC); these groups perform Höchstleistungsrechnen (HRLN)“ bei der Antragstel- project was started by the AWI and the University of Consultative Meeting ATCM), des zugehörigen Umwelt- research planning and organisation in the respective lung und der Durchführung der Neubeschaffung des Bremen at the John-von-Neuman Center für Compu- schutzkommitees (Committee for Environmental Pro- polar regions, at an international level. The DFG is 300 TFlop/s HLRN-Nachfolgesystems (HLRN-II) bil- ting (NIC) in Jülich, on the subject of oceanography tection CEP) und des Arctic Council. an official member of both organisations and also

dete eine der vorrangigen Aufgaben. Unter der Lei- and CO2 cycles, the results of which have provided Das AWI arbeitet aktiv in den internationalen Wis- appoints the members of the working groups. Ger- tung des BremHLR wurde ein neues Höchstleistungs- hitherto unattained insights into the carbon cycles senschaftsorganisationen Scientific Committee on man research is contributed by way of the state rechnerprojekt des AWI und der Universität Bremen of the oceans. Antarctic Research (SCAR) und International Arctic board, the SCAR/IASC, whose chairman is Prof. Diet- am John-von-Neuman-Center für Computing (NIC) In the field of technological transfer, the AWI acts Science Committee (IASC) mit, die auf internationa- rich from the Technical University of Dresden. In in Jülich aus dem Fachgebiet der Ozeonographie/ as a partner for applied research as well as industry. ler Ebene Forschungsplanung und Organisation in recent years, the AWI also supplied the president of

CO2-Stoffkreisläufe begonnen, dessen Ergebnisse bis- A considerable milestone was the joint foundation den jeweiligen Polargebieten betreiben. Offizielles SCAR, Prof. Thiede, and the vice president of the her nicht erreichte Einblicke in den Kohlenstoffkreis- of the new Institute of Marine Resources (IMARE) at Mitglied in beiden Organisationen ist jeweils die IASC, Prof. Fütterer. lauf der Ozeane ermöglichen werden. the University of Bremerhaven, for which the Bre- DFG, die auch die Mitglieder in den Arbeitsgruppen At a European level, coordination activities in polar Im Technologietransfer zeigt sich das AWI als Part- men Senate for Education and Science (SBW) and the benennt. Die deutsche Forschung bringt sich über and marine research go through the European Polar ner der angewandten Forschung und der Industrie. Bremerhaven Municipality provided startup funding den Landesausschuss SCAR/IASC ein, dessen Vorsit- Board (EPB) and the Marine Board of the European Einen wesentlichen Meilenstein bildet die gemein- for 2007 and 2008. IMARE serves as a catalyst for zender Prof. Dietrich von der TU Dresden ist. Das Science Foundation (ESF); the AWI is represented in same Gründung eines neuen „Instituts für Marine feeding application-oriented, fundamental maritime AWI hat in den letzten Jahren mit Prof. Thiede den both of these. It was through the EPB that the ERA- Ressourcen“ (IMARE) in der Hochschule Bremerha- research into the development of new products and Präsidenten von SCAR und mit Prof. Fütterer den Net EUROPOLAR was formed, with the objective of ven, für das der Bremer Senat für Bildung und Wis- Vizepräsidenten vom IASC gestellt. senschaft (SBW) und der Bremerhavener Magistrat Auf europäischer Ebene laufen Koordinationsakti- für die Jahre 2007 und 2008 eine Anschubfinanzie- vitäten in der Polar- und Meeresforschung über das rung zur Verfügung gestellt haben. Das IMARE dient European Polar Board (EPB) und das Marine Board 190 8. Nationale und internationale Zusammenarbeit National and international cooperation 191

strengthening networking and coordination in Euro- On the Lena Delta in Russia, the AWI maintains the pean polar research. EUROPOLAR will gradually result Samoylov summer station, together with the Arctic in deeper programme integration. The elaboration and Antarctic Research Institute (AARI) from St. of transnational programmes is to be regulated by a Petersburg, where joint research is conducted into der „European Science Foundation (ESF)“, in denen MoU (Memorandum of Understanding) between the eingebunden, das seit 1994 die Forschungsaktivitäten permafrost; this location is also set to become a cen- das AWI jeweils vertreten ist. Über das EPB wurde members of the consortium. EUROPOLAR attaches aller elf beteiligten Nationen koordiniert tral site for the AWI‘s coastal research activities. das ERA-Net EUROPOLAR gegründet, das die euro- particular importance to strengthening ties with pro- Auf dem Lena Delta in Russland unterhält das AWI On 5th April, 2006, a follow-up contract of scienti- päische Polarforschung stärker vernetzen und koor- gramme sponsors from the Russian Federation and mit dem Arctic and Antarctic Research Institute (AARI) fic cooperation at the Dallmann Laboratory was dinieren soll. EUROPOLAR wird nach und nach eine the EU. All of the possibilities for joint projects will be in St. Petersburg die Sommerstation Samoylow für signed on King George Island in the Antarctic. By weitergehende Programmintegration bewirken. In examined. Furthermore, the consortium will strengthen gemeinsame Permafrostforschung, die zukünftig auch doing this, the directors of the two research institu- einem MoU (Memorandum of Understanding) zwi- the joint impact of the countries with large-scale ein zentraler Ort für die arktische Küstenforschung tes, Professor Thiede from the AWI, and Dr. Memolli schen den Konsortiumsmitgliedern soll die Ausarbei- polar research programmes, and of those in cen- des AWI werden wird. from the Direccíon Nacional del Antartico Buenos tung transnationaler Programme geregelt werden. tral and southern Europe, who are only just starting Am 5. April 2006 wurde auf King George Island in Aires, have extended the cooperation that has been Besonderen Wert legt EUROPOLAR auf engere Bezie- out in this field. der Antarktis der Folgevertrag über die wissenschaft- going on for twelve years. hungen zwischen den Programmträgern aus der Rus- The Marine Board demonstrates the great strategic liche Zusammenarbeit am Dallmann-Labor unter- The AWI‘s ships and aircraft are also used interna- sischen Föderation und der EU. Dazu werden alle importance of the oceans for ecological, economic zeichnet. Die Direktoren der beiden Forschungsin- tionally. For instance, over the last 25 years, resear- Möglichkeiten gemeinsamer Vorhaben geprüft. Des and social development. It was founded back in 1995 stitute, Prof. Thiede vom AWI, und Dr. Memolli von chers from institutes abroad made up 22% of the Weiteren wird das Konsortium das Zusammenwir- by its member organisations, with the support of the der Direccíon Nacional del Antartico Buenos Aires, scientific crew on board the ‘Polarstern‘ research ken der Länder mit großen Polarforschungsprogram- European Commission. The Marine Board supports verlängerten damit die seit zwölf Jahren bestehende ship. In October 2007, Professor Mlynek, president men und jenen in Mittel- und Südosteuropa stärken, and finances the development of scientific and poli- Kooperation. of the Helmholtz Association signed a Memoran- die auf diesem Gebiet noch am Anfang stehen. tical strategies among the most important maritime Auch die Schiffe und Flugzeuge des AWI werden dum of Understanding between the largest marine Das Marine Board zeigt die große strategische research institutes and funding organisations in Europe. international genutzt. So stellten in den letzten 25 research facility in India, the National Institute of Ocea- Bedeutung der Ozeane für die ökologische, ökono- As a result of the process of internationalisation in Jahren Forscher von ausländischen Instituten 22% nography in Goa and the AWI, in the field of biologi- mische und soziale Entwicklung auf. Es wurde bereits the field of polar and marine research, the AWI der wissenschaftlichen Besatzung an Bord des For- cal oceanography. What the scientists particularly 1995 von seinen Mitgliedsorganisationen mit Unter- maintains a number of cooperation and joint infra- schungsschiffes ‚Polarstern‘. Im Oktober 2007 unter- wish to examine is the question of whether targeted stützung der Europäischen Kommission gegründet. structure projects with research institutes in other zeichnete Prof. Mlynek, Präsident der Helmholtz- ‘fertilisation‘ of the oceans with iron would stimu-

Das Marine Board unterstützt und fördert die Ent- countries. Together with the French polar research Gemeinschaft, ein Memorandum of Understanding late the growth of algae and in turn bind CO2 from wicklung wissenschaftlicher und politischer Strate- organisation, Institute Paul Emile Victor, the AWI zwischen der größten meereskundlichen Einrichtung the atmosphere. After completing the first two experi- gien unter den wichtigsten maritimen Forschungs- maintains the AWIPEV Station on Spitzbergen, which in Indien, dem National Institute of Oceanography ments on board the ‘Polarstern‘ research ship, the einrichtungen und Förderorganisationen in Europa. is manned the whole year round, where a joint sci- in Goa, und dem AWI im Bereich der Biologischen third experiment is set to be conducted jointly by Im Rahmen der Internationalisierung der Polar- und entific programme is being carried out. The station Ozeanographie. Insbesondere wollen die Wissen- Indian and German scientists in the spring of 2009, Meeresforschung pflegt das AWI eine Reihe von Koope- is located in Ny-Ålesund and is incorporated in the schaftler untersuchen, ob eine gezielte „Düngung“ whereby India will bear fifty percent of the costs. rationen und gemeinsamen Infrastrukturprojekten mit Ny-Ålesund Science Managers Committee (NySMAC), der Ozeane mit Eisen das Wachstum von Algen anre- The AWI and the Institute Français de Recherche

ausländischen Forschungsinstituten. Mit dem französi- which has coordinated the research activities of all gen und CO2 aus der Atmosphäre binden kann. pour l’Exploitation de la MER (Ifremer) have proven schen Polarforschungsinstitut Institute Paul Emile Victor eleven participating nations since 1994. Nach bisher zwei Experimenten an Bord des For- to be excellent partners in the field of underwater betreibt das AWI auf Spitzbergen ganzjährig die Station schungsschiffs ‚Polarstern‘ soll das dritte Experiment AWIPEV mit einem gemeinsamen wissenschaftlichen im Frühjahr 2009 von indischen und deutschen Wis- Programm. Die Station ist in Ny-Ålesund in das „ Ny- senschaftlern gemeinsam durchgeführt werden, wobei Ålesund Science Managers Committee (NySMAC)“ Indien die Hälfte der Kosten trägt. 192 8. Nationale und internationale Zusammenarbeit National and international cooperation 193

technology. Far more efficient use can be made of The AWI has concluded bilateral research agree- the expensive infrastructure by implementing closer ments with a total of 81 research institutes from 21 cooperation and merging the responsible departments nations, and is involved in various international research Das AWI und das Institute Français de Recherche of the two institutes; it also enables further develop- cooperation agreements, in some cases with overall pour l’Exploitation de la MER (Ifremer) ergänzen ment of the infrastructure. The aim is to create a range tium – AURORA BOREALIS“ hat ein Finanzvolumen responsibility. sich im Bereich Unterwassertechnologie hervorra- of competences which is unparalleled for Europe. von über 4 Mio. Euro. An dieser Vorbereitungsphase gend. Die teure Infrastruktur kann durch eine enge The complementary nature of the main research areas beteiligen sich 16 Förderorganisationen, Institute und Zusammenarbeit und Zusammenführung der zustän- in the two institutes‘ research programmes and the Firmen aus 10 europäischen Ländern (Belgien, Bulga- digen Abteilungen beider Institute wesentlich effizi- common involvement of the AWI and Ifremer in joint rien, Finnland, Frankreich, Deutschland, Italien, Nie- enter genutzt und weiterentwickelt werden. So soll European projects were additional motives for for- derlande, Norwegen und Rumänien) einschließlich ein für Europa unvergleichliches Kompetenzspektrum ming a virtual institute (the Virtual Institute of Under- Russland. entstehen. Die einander ergänzenden inhaltlichen water Systems and Technologies). Its main tasks are Insgesamt hat das AWI hat mit 81 Forschungsinsti- Schwerpunkte der Forschungsprogramme beider Insti- the optimisation and development of underwater tutionen aus 21 Nationen bilaterale Forschungsabkom- tute sowie das gemeinsame Auftreten von AWI und equipment, educating students of engineering and men geschlossen und ist an diversen internationalen Ifremer in europäischen Verbundprojekten waren wei- scientific subjects, and cooperating with the mari- Forschungskooperationsabkommen, teils sogar feder- tere Motive für die Gründung eines virtuellen Insti- time industry. It is planned to expand the coopera- führend, beteiligt. tuts („Virtual Institute of Underwater Systems and tion with IFM-GEOMAR and MARUM. Technologies“). Dessen Aufgaben sind vor allem die Since November 2006, a project involving a new, Optimierung und Entwicklung von Unterwassergerä- ice-braking, drill-capable and universally usable Abb.1: Internationale Zusammenarbeit: Koope- ten, die Ausbildung von Studenten aus ingenieur- research ship, the AURORA BOREALIS, has been at rationsvereinbarungen des Alfred-Wegener-Insti- und naturwissenschaftlichen Studiengängen sowie the centre of European interest; AURORA BOREA- tuts mit Partnern in europäischen Ländern die Kooperation mit der maritimen Industrie. Eine LIS is one of the 35 major research projects to be Fig.1: International cooperation: agreements Erweiterung der Kooperation durch IFM-GEOMAR included in the ESFRI (European Strategy Forum on between AWI and European partners und MARUM ist vorgesehen. Research Infrastructures) list by the European Com- Das Projekt eines neuen eisbrechenden, bohrfähi- mission. ESFRI has identified those large-scale Euro- gen und universellen Forschungsschiffes AURORA pean infrastructures that will be of the highest prio- BOREALIS steht seit November 2006 im Mittelpunkt rity for the European research community in the europäischen Interesses, denn AURORA BOREALIS coming decades. Together with the European Sci- Abb. 2: Internationale Zusammenarbeit: ist eines der 35 Großforschungsprojekte, die auf die ence Foundation (ESF), the AWI has successfully Kooperationsvereinbarungen des Alfred- ESFRI (European Strategy Forum on Research Infra- applied for funding for this programme. The propo- Wegener-Instituts mit Partnern in außereuro- structures)-Liste der Europäischen Kommission auf- sal for setting up of the “European Polar Research päischen Ländern genommen wurden. ESFRI hat diejenigen europä- Icebreaker Consortium – AURORA BOREALIS“ has Fig. 2: International cooperation: ischen Großinfrastrukturen identifiziert, die für die a funding level of four million euros. Sixteen sup- agreements between AWI and non- europäische Forschungslandschaft in den nächsten port organisations, institutes and companies from European partners Jahrzehnten von höchster Priorität sind. Das AWI hat ten European countries, including Russia, are invol- gemeinsam mit der European Science Foundation ved in this preliminary phase (Belgium, Bulgaria, (ESF) erfolgreich einen Antrag auf Förderung in die- Finland, France, Germany, Italy, The Netherlands, sem Programm gestellt. Dieser Antrag auf Einrichtung Norway, Rumania and Russia). eines „European Polar Research Icebreaker Consor- 194 9. Mariner Umweltschutz Marine environmental protection 195

9. Marine environmental protection Opinions have been expressed on diverse activities in offshore areas, mainly on permission acts for wind Apart from activities for the protection of polar regi- energy pilot farms. AWI stands for effective environ- ons, the Alfred Wegener Institute consults govern- mental and nature protection measures and good 9. Mariner Umweltschutz mental agencies like the BSH (Bundesamt für See- Stellungnahmen waren zu vielfältigen Aktivitäten im safety standards for marine shipping during these schifffahrt und Hydrographie - Federal Maritime and Offshorebereich zu fertigen, vor allem bei Genehmi- procedures. Nevertheless, until now none of these Abgesehen von den Aktivitäten zum Schutz der Polar- Hydrographic Agency), BfN (Bundesamt für Natur- gungsverfahren des BSH für Windenergie-Pilotanla- German marine wind farm plans have been carried gebiete berät das Alfred-Wegener-Institut Behörden schutz - Federal Agency for Nature Conservation), as gen. Das AWI tritt in den Verfahren für konsequenten out and several permits had to be prolonged. It is wie das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrogra- well as to ministries like the Federal Ministry of Envi- Umwelt- und Naturschutz sowie die Gewähr leistung expected that the first converters will be erected near phie (BSH) und das Bundesamt für Naturschutz (BfN) ronment (BMU) and Education and Research. This der Sicherheit des Seeverkehrs ein. Bislang ist noch the Borkum-Riffgrund in 2008, including their cable sowie Ministerien wie den BMU und den BMBF in advice refers to questions of environmental protec- kein einziges dieser deutschen Meeres-Windparkvor- connections to the main land via Norderney. Fragen des Umwelt- und Naturschutzes vor allem im tion and nature conservation mainly in the North haben zur Umsetzung gelangt; mehrere Genehmi- AWI has repeatedly pointed out the necessity of Nordseeraum. Darüber hinaus werden zu Planungen Sea. In addition, opinions are expressed on planning gungen mussten inzwischen sogar verlängert werden. administrative marine spatial planning to avoid indi- und Genehmigungsverfahren im Küsten- und Off- and permission of operations in coastal and offshore Wahrscheinlich werden im Jahre 2008 die ersten vidual-case planning and to arrive at coordinated shorebereich Stellungnahmen abgegeben (vor allem waters (mainly to the BSH, to mining boards as well Baumaßnahmen in der Nähe des Borkum-Riffgrundes environmentally-compatible overall planning. Such an das BSH und die Oberbergämter, gelegentlich as coastal Länder governments). For this purpose, beginnen und auch die erforderlichen Kabelanbin- planning has to consider all human uses, e.g. the auch an Behörden der Küstenländer) sowie Erörte- participation in hearings is often also necessary, dungen über Norderney erfolgen. exploration and exploitation of resources like gravel, rungstermine wahrgenommen und zugleich auch where scientific research interests have to be repre- Das AWI hat immer wieder auf die Erfordernis einer sand, gas and oil. Gravel is increasingly extracted Belange der Forschung vertreten. sented. Meeres-Raumordnung hingewiesen, um anstelle von from large sea floor areas to be used on land for Die BMU-Beratung betraf insbesondere das OSPAR- The BMU mainly refers to the OSPAR convention Einzelfall-Planungen zu übergeordneten, insgesamt many kinds of buildings. Schutzabkommen für den Nordostatlantik, das sich for the North East Atlantic, considering inputs of abgestimmten Gesamtplanungen zu kommen. Das vor allem mit Einleitungen von Schad- und Dünge- harmful and eutrophicating substances and their gilt natürlich für alle Nutzungen, etwa auch die Erkun- stoffen, mit ihren Effekten und mit Fragen der Gefähr- effects, as well as other threats to marine organisms dung und Gewinnung von Rohstoffen wie Kies, Sand, dung von Meeresorganismen (in den vergangenen (with noise effects playing a bigger role in recent Gas und Öl. Kies wird zunehmend von sehr großen Jahren verstärkt auch durch Schalleinwirkungen) und years) and also concepts for marine nature conserva- Flächen vom Meeresgrund aufgenommen und an auch Konzepten für den Meeresnaturschutz (Habitat- tion (maily through protection of habitats). Land für Bauvorhaben eingesetzt. schutz) befasst. 196 9. Mariner Umweltschutz Marine environmental protection 197

The necessity of environmental planning, also in the In addition to the abovementioned activities the offshore environment, was recognised by German reporter, Dr. Eike Rachor, has contributed to the fol- Federal Legislation and ended in an amendment of lowing fields: the relevant law in 2005. But the development of - Advise through the “group of environmental Der Raumordnungs-Erfordernis ist der deutsche tangible plans and maps for the North and Baltic Der Berichterstatter, Dr. Eike Rachor, ist über die skizzier- experts” regarding endangerments of German marine Gesetzgeber zwar längst nachgekommen (Gesetzes- Seas by the BSH seems to have come to a standstill ten Aktivitäten hinaus in folgenden Bereichen tätig gewe- areas by havaries. novelle von 2005); aber die Erarbeitung der konkre- during the last two years. This is not regarded as hel- sen: - Collaboration in Federal and Länder Working ten Raumordnungspläne für Nord- und Ostsee-AWZ pful for good coastal zone management, which is a - Beratung des Havariekommandos (über die „Umwelt- Groups for the North and Baltic Seas (BLANO) with durch das BSH ist dann in den vergangenen zwei Jah- prerequisite of the new European strategy for marine expertengruppe“ UEG) in Fragen der Gefährdung unserer specific regard to marine nature conservation. ren ins Stocken geraten. Das ist aus unserer Sicht protection. Meeresgebiete durch Schiffsunfälle. - Participation in consultation meetings for the nicht hilfreich für ein gutes Küstenzonen-Manage- By the end of 2007, all marine areas notified by - Mitarbeit in Bund-Länder-Arbeitskreisen Nord- und application of the European Water Framework Direc- ment, wie es auch die neue EU-Strategie zum Mee- Germany to the European Commission for habitat Ostsee (BLANO), insbesondere in Fragen des Meeresna- tive in coastal waters. resschutz erfordert. protection within the NATURA-2000 network have turschutzes. - Coordination of the development of new Red Ende 2007 sind die von Deutschland zum Schutz been accepted. Accordingly, the specific national - Mitwirkung bei Beratungen zur europäischen Wasser- Lists of endangered and very rare marine invertebra- gemeldeten FFH-Gebiete in Nord- und Ostsee in decrees have to be developed for all these areas (in rahmen-Richtlinie (WRRL) im Küstenmeer. tes living on the seabed. As a result, the main groups Brüssel für das NATURA-2000-Netzwerk akzeptiert the North Sea EEZ the Borkum-Riffgrund, the Sylt- - Koordination der Erarbeitung der neuen Roten Listen of marine macro-zoobenthos have now been treated, worden, so dass in Kürze an den Schutzverordnungen Aussenriff and a part of the Dogger Bank) including gefährdeter wirbelloser Tiere am Meeresboden (unter Ein- namely sponges, cnidarians, annelids, snails and für diese Gebiete intensiv unter AWI-Beteiligung wei- public and AWI participation. schluss auch extrem seltener Arten): Als Ergebnis sind nun bivalves, all larger groups of crustaceans, pycnogo- tergearbeitet werden wird. die wichtigsten Großgruppen der marinen Makrozooben- nids, bryozoans, echinoderms, tunicates and other thos für die Listen aufgearbeitet (Schwämme, Nesseltiere, chordates. Ringelwürmer, Schnecken und Muscheln, alle größeren - Editing of the no. 288 Cooperative Research Report Gruppen der Krebstiere, Asselspinnen, Moostierchen, Sta- about the North Sea Zoobenthos by an ICES-Study chelhäuter, Mantel- und andere Chordatiere). group. - Fertigstellung des Cooperative Research Reports Nr. - Contribution to an ecological Benthos Atlas of 288 über das Nordsee-Zoobenthos durch eine ICES-Study- German marine areas (under the leadership of the Group. Institute for Applied Ecology in Neu-Broderstorf). - Mitarbeit am ökologischen Benthosatlas deutscher Meeresgebiete (unter Federführung des Instituts für Ange- wandte Ökologie, Neu-Broderstorf). 199

10. Wissenschaftliches Rechenzentrum Scientific data processing centre 11. Bibliothek Library 12. Technologietransfer Technology transfer 200 10. Wissenschaftliches Rechenzentrum Scientific data processing centre 201

10. Computer centre, scientific databases and information systems: Information technology services 10. Wissenschaftliches Rechenzentrum: in support of scientific research Gesamtleistung von über 3,3 Teraflops. Die gesamte Zentrale informationstechnische Hauptspeicherkapazität beträgt 1,5 Terabyte, die aggregierte Datentransferrate zwischen CPUs und Basisdienste und Entwicklungsarbeiten A new super computer for climate research at AWI Speichereinheit beläuft sich auf 6,7 Terabyte pro Abb. 1: NEC SX-8 für die Wissenschaft Scientists of different disciplines at the AWI are wor- Sekunde (s. Abb. 1). Fig. 1: NEC SX-8 king closely together to improve the quality of climate models. While some seldom leave their com- Ein neuer Supercomputer für die Klimaforscher am AWI puter desks others do intensive field research and Die Wissenschaftler unterschiedlicher Disziplinen deliver important observational data, which help to arbeiten am AWI eng zusammen, um die Klima- improve the prognostice quality of the models. modelle zu verbessern. Während die einen selten The new NEC SX-8R super computer financed by ihren Computerarbeitsplatz verlassen, bringen die funds from the Helmholtz Association of German Feldforscher wichtige Beobachtungen und Erfahrun- Research Centres is used for complex simulations gen über ihre gesammelten Daten ein, welche hel- in climate and earth system research. With the new fen, die Modellqualität entscheidend zu verbessern. super computer much more detailed climate and Mit dem neuen Supercomputer NEC SX-8R aus earth system models with higher spatial and tempo- Mitteln des Großgeräteprogramms der Helmholtz- ral resolution can be calculated. Especially the large Gemeinschaft können erheblich verfeinerte Klima- und main memory of the system enables the researchers Erdsystem-Modellrechnungen durchgeführt werden. to use higher resolutions in the models, thus leading Insbesondere auf Grund des hohen Hauptspeicheraus- to a better understanding of the climate system. baus des Systems ist eine höhere räumliche Auflö- The NEC SX-8R is a vector super computer and sung der Modelle möglich. Diese umfassenderen und consists of twelve SX-8R nodes with 8 processor genaueren Modellrechnungen sind eine notwendige elements each. The SX-8R processor ist clocked with Voraussetzung für ein besseres Verständnis des Klima- 2.2 GHz, can calculate more than 35 billion com- wandels. puter operations per second and with 70.4 gigabyte Der NEC SX-8R Vektorrechner besteht aus zwölf per second reaches the highest speed of data trans- SX-8R Knoten, die mit je acht Prozessoren bestückt mission between CPU speed and main storage of sind. Der SX-8R-Prozessor ist mit 2,2 GHz getak- all processors available in the market today. The tet, kann über 35 Milliarden Rechenoperationen absolute main storage capacity is 1.5 terabyte, the pro Sekunden ausführen und erreicht mit 70,4 aggregated rate of data transfer between CPUs and Gigabyte pro Sekunde die höchste Datenübertra- storage is 6.7 terabyte per second (see fig. 1). gungsgeschwindigkeit zwischen CPUspeed und Arbeitsspeicher von allen heute verfügbaren Stan- dardprozessoren. So erreicht der neue NEC SX- 8R Superrechner mit seinen 96 Prozessoren eine 202 10. Wissenschaftliches Rechenzentrum Scientific data processing centre 203

Scientific Computing Within the discussions on the forthcoming Climate The “scientific computing“ working group func- Service Centre in Hamburg, the C3-Grid was cho- tioning as a link between the developers of new sen as a platform for data access and processing. numeric procedures and the users in the field of With special funds from BMBF a Grid-based long- Wissenschaftliches Rechnen climate system modeling provides comprehensive Datenanbieter führt zu einer teilweise drastischen term data repository will be set up within the C3- Die Arbeitsgruppe „Wissenschaftliches Rechnen” support for using the high-performance computers Reduktion der zu transferierenden Datenmenge. Im Grid at five national research centres. This increases bietet als Bindeglied zwischen den Entwicklern that are run at the AWI Data-Processing Centre. Rahmen der Diskussionen zu einem Climate Ser- the possibilities for long and mid-term archiving neuer numerischer Verfahren sowie den Anwendern Three projects at the AWI are involved directly: vice Center in Hamburg wurde C3-Grid als Platt- ca pacity at AWI on one hand, and is suited to build im Bereich der Klimasystem-Modellierung umfang- the national climate data grid (C3-Grid), the finite form für die Datenverteilung vorgeschlagen. Durch up a distributed repository for the whole climate reiche Unterstützung bei der Nutzung der am AWI- elements Community Ocean Model (COM) and tsu- vom BMBF im Rahmen von D-Grid bereitgestellte community at the same time. Rechenzentrum betriebenen Höchstleistungsrechner. nami modeling (see AWI Research Highlights) in the Mittel konnte außerdem eine Sonderinvestition im Drei Projekte am AWI sind direkt damit verknüpft: scope of the Federal Government’s early-warning Massenspeicherbereich getätigt werden, welche die das nationale Klimadaten-Grid (C3-Grid), das Finite system for tsunamis in Indonesia. Archivierungsmöglichkeiten am AWI erweitert und Elemente Ozean Modell (COM) und die Tsunami gleichzeitig für den Aufbau eines verteilten Klima- Modellierung (s. Forschungshighlights des AWI) im C3-Grid daten-Langfristarchivs im Klimabereich genutzt wer- Rahmen des Tsunami Frühwarnsystems der Bundes- The BMBF funded project “Collaborative Climate den kann. Abb. 2: C3-Grid Portal mit gridbasierter regierung für Indonesien. Community Data and Processing Grid – C3-Grid” is Analyse vieler Modelldaten zur Zugbahn part of the German D-Grid initiative. The C3-Grid von Tiefdruckgebieten C3-Grid enables the scientific user to search in distributed Fig. 2: C3-Grid portal with grid-based Das vom BMBF im Rahmen der deutschen D-Grid climate data archives (located at various national analysis of storm tracks Initiative geförderte Projekt „Collaborative Climate research centres) for datasets transparently and com- Community Data and Processing Grid – C3-Grid“ fortable. As a “proof of concept” two typical diagno- erlaubt, in Klima-Datenarchiven an unterschiedlichen stic scientific workflows were implemented (analy- Orten nach bestimmten Daten in einer einheitlichen sis of stormtracks and of humidity fluxes) (see fig. 2), und für den Nutzer transparenten und komfortablen showing the efficiency of the data processing in the Weise zu suchen. Prototypisch sind zwei diagnosti- grid environment. sche Workflows implementiert worden (Analyse von In many talks and on posters at national and inter- Tiefdruckzellen in der Atmosphäre (Stormtracks) und national meetings and congresses C3-Grid was pre- Beispiele Stromtrack Analyse 2007-01-01T00:00 ... 2007-03-31T23:59 Analyse von Feuchteflüssen) (s. Abb. 2), mit denen sented as a useful tool for scientists in earth system 90N das Arbeiten im Grid demonstriert werden konnte. research. Especially the possibility of data pre- 60N Weitere Workflows sind in der Implementierung. processing (e.g. selection of geographical regions 30N In Vorträgen und Postern auf nationalen und or variables of interest from huge datasets) made EQ internationalen Tagungen wurde das C3-Grid als directly at the data provider site was emphasised, 30S Werkzeug für die Wissenschaftler in der Erdsystem- because it can drastically decrease the data traffic 60S 90S forschung vorgeführt. Die Möglichkeit für einen over networks. 0 60E 120E 180 120W 60W 0

einheitlichen Download von Daten in unterschied- 0 5 10 15 20 25 30 40 50 60 70 80 lichen Archiven und ein Preprocessing der Daten (wie das Ausschneiden von Regionen und speziellen Variablen aus hochvolumigen Daten) direkt beim 204 10. Wissenschaftliches Rechenzentrum Scientific data processing centre 205

COM In collaboration with members of the section Cli- mate System, the Community Ocean Model (COM) has been further developed (see fig. 3). This model COM is based on Finite Elements and especially in the In Zusammenarbeit mit Mitarbeitern des Fachberei- numerically expensive part dealing with the solu- ches Klimasystem wurde das auf Finiten Elemen- tion of large sparse systems, the employed solver ten beruhende Community Ocean Model (COM) libraries were optimised. This reduced the necessary weiterentwickelt (s. Abb. 3). Insbesondere im nume- CPU time. The interface package FoSSI (Family of risch aufwendigen Löserteil des Modells, in dem Simplified Solver Interfaces), which has been deve- große Gleichungssysteme gelöst werden, konnte loped at the AWI Computing Centre allows for easy comparison and selection of various numerical sol- 0 durch Optimierung der verwendeten Löserbibliothe- ken Rechenzeit eingespart werden. Zum Vergleich ver libraries. verschiedener Löserkonfigurationen kam dabei das Kalman Filters play an important role in the field -2000 vom Wissenschaftlichen Rechnen bereitgestellte of data assimilation. The subject of a PhD thesis Paket FoSSI (Family of Simplified Solver Interfaces) accomplished in 2004 was the consistent and syste-

-4000 zur Anwendung. Bei der Datenassimilation spielen matic comparison of different kinds of Kalman Fil- Kalman-Filter eine wichtige Rolle. Im Rahmen einer ters (Ensemble Kalman Filter EnKF, Singular Evolu- Dissertation wurden verschiedene Filter dieses Typs tive Extended Kalman-Filter SEEK and the Singular -6000 (Ensemble Kalman Filter EnKF, Singular Evolutive Evolutive Interpolated Kalman-Filter SEIK). Further- Extended Kalman-Filter SEEK sowie der Singular more, corresponding algorithms were implemented -8000 Evolutive Interpolated Kalman-Filter SEIK) konsistent and the resulting framework of parallel Kalman Fil- 90 systematisch miteinander verglichen. Weiterhin wur- ters is ready to be used for data assimilation within den entsprechende Algorithmen auf Parallelerech- the COM/FEOM model context. 80 nern implementiert und so in Form eines parallelen 70 Kalman-Filter Frameworks den Modellierern am AWI

60 sowie externen Nutzern zur Verfügung gestellt.

50 20 Abb. 3: 3D Ansicht des Finite Elemente Gitters

40 0 des COM Nordatlantik Modells -20 Fig. 3: 3D View of the Finite Element Grid of 30 the COM North Atlantic Model -40 20 -60 10 -80 0 -100 206 10. Wissenschaftliches Rechenzentrum Scientific data processing centre 207

Bio-informatics at AWI-Computing Centre The main focus of work evolved from cooperations with research groups in molecular biology at AWI in topics of comparitive and functional genomics, Bioinformatik am Rechenzentrum meta-genomics, biostatistics, phylogeny, popu- Die Arbeitsschwerpunkte der Bioinformatik-Gruppe lation-genetics, molecular structure predictions. a) b) ergaben sich aus Kooperationen mit der Molekular- Other working fields are gene expression analysis biologie am AWI zu Themen der vergleichenden und and the development of molecular markers (see fig. Thr7-OH funktionellen Genomik, Meta-Genomik, Biostatistik, 4). The two most prominent developments were in Thr7-NH Phylogenie, Populationsgenetik und der Molekula- the phylogenetic analysis software package Phylo- ren Struktur-Vorhersage (s. Abb. 4). Weitere Arbeits- gena and, even more, the extensions of the Staden Thr2-OH Lys3-NH felder sind statistische Auswertung von Gen-Expres- package for the design of microsatelites as mole- 2 1 sionsdaten und die Entwicklung molekularer Marker. cular markers. As an institution-wide genomic pro- Pro -CO Thr2-NH Eine parallele Rechner-Plattform zur Genom-Ana- ject, in cooperation with MPI-Berlin and others, the Lys3-CO lyse und Annotation wurde dazu neu aufgebaut und ice-bacterial genome of glaciecola antarctica was Lys3-NH wird seither intensiv eingesetzt. Weiter wurden für sequenced, as a basis for interdisciplinary research das biologische Forschungsprofil des AWI relevante on the physiology and genomic constraints of psy- und gut angepasste Software-Umgebungen imple- chrophilic life forms. From cross-genomic topics,

mentiert. Die beiden reifsten Produkte, ein phyloge- amongst others, for research in chemical ecology a) Stylissamide A; mean structure over 3 ns (15 000 steps) after 3 ns of b) Stylissamide A; snapshot (1/30 000 steps free MD simulation) showing the most netisches Annotationstool (Phylogena) und Erweite- and functional analysis, know-how was gathered in equilibration in free MD simulation in DMSO. The two most prevalent prevalent and stable hydrogen bridges towards the solvent (DMSO). Bridges are 2 rungen für das Staden Sequenzanalyseplattform für the field of pathway-mappings and according analy- hydrogen bridges (<3 Å, 20°) within the peptide backbone (light green) are present from all polar sidechains and the Tyr amide hydrogen which takes an indicated. Lysine plays an important role in stabilising the ring structure. outward facing position aithin the peptide backbone. die Mikrosatelliten-Markerentwicklung, haben einen sis of biochemical networks. breiteren Impakt in der Wissenschaft und werden A parallel annotation compute-platform was set up nicht nur am AWI eingesetzt. in 2006 that has been in frequent use since then. The Abb. 4: Molekularstruktur des zyklischen Fig. 4: Molecular structure of a zyclic Als institutsweites Projekt wurde ein Eisbakterien- work group also offered courses and user-support Pentapeptids Stylissamid A mit einem Prolin Pentapeptids Stylissamid A with a Prolin in Genom in Kooperation mit dem MPI-Berlin sequen- in software systems ARB (ribosomal DNA-sequence in cis-Konformation in einem molekulardynami- cis-conformation in a molecular dynamic ziert. Aus den Genomik-übergreifenden Fragen u.a. analysis, molecular biodiversity), Staden-package schen Modell berechnet auf dem Bioinformatik model on the Bioinformatic Cluster with der chemischen Ökologie entwickelte die Arbeits- for sequence analysis and assembly, R (statistical Cluster mit Anfangsstrukturen aus NMR-Analysen initial structures from NMR analyses gruppe als zukunftsweisende Richtung Know-How data analysis), MEV and MADAM (microarray-ana- auf dem Gebiet des Pathway-Mappings und deren lysis and data-sharing prior to publication). Analysen. Außerdem bietet die AG Bioinformatik Benutzer- unterstützung und -Schulung in Verbindung mit den Softwaresystemen ARB (ribosomale DNA Sequenzen/ molekulare Biodiversität), Staden Package (Sequenz- analyse und -Assembly), R (Statistik und Datenana- lyse), MEV und MADAM (Microarray Analysen und Datenverwaltung). 208 10. Wissenschaftliches Rechenzentrum Scientific data processing centre 209

AWI long-term data storage concept A new concept for data storage and long-term data archiving was implemented at the AWI computing centre. The central data storage system now dupli- Langfristdatenhaltung am AWI cates up to 100 Terabyte of expedition and observa- ÚFFENTLICHE$ATEN Ein neues Konzept zur Langfristdatenhaltung auf den tional data, which are stored in separate buildings. 3ICHERUNGIN+OPIENAUF"AND Archiv-Systemen des AWI wurde erarbeitet. Grund- The basis of the concept is a threefold hierachy of lage ist eine dreistufige Hierarchie der Daten: auf data: on the base level all data are kept wich are ,EBENSDAUERMIND *AHRE der untersten Stufe stehen die in der Bearbeitung closely attached to ongoing scientific work and have !RCHIV MIT-ETADATENVERSEHEN befindlichen Daten, die mit vertretbarem Aufwand a short-term perspective, on the next level in the DATEN SUCHBAR reproduziert werden können, darüber in der Mitte middle of the hierachy all data are preserved, which die Daten, die von den jeweiligen wissenschaftli- belong to distinct research projects with midterm chen Projekten als allgemeine Ergebnisse gewertet storage perspective whereas on the level above all werden, und schließlich an der Spitze die Daten, data are preserved which have a longterm storage DER'RUPPEZUGEORDNET für die eine Langzeitarchivierung notwendig ist. Zu perspective. This top level is for example dedicated 3ICHERUNGIN+OPIENAUF"AND dieser Klasse gehören z.B. Expeditionsdaten und to important expeditions and scientific campaigns 0ROJEKTBEZOGENE endgültige Ergebnisse, welche publiziert wurden. data and final analysis data, which are the basis of ,EBENSDAUERBIS-ONATE $ATEN Diesen Daten ist gemeinsam, dass sie mit Metada- important publications kept here. This data belongs NACH0ROJEKTENDE ten beschrieben und durch Informationssysteme wie to a class where an extensive description with meta- z.B. http://www.pangaea.de (s.u.) suchbar gemacht data is available and all data is searchable by means werden. Dieses Konzept wird derzeit umgesetzt, of information systems, for example http://www. DEM.UTZERZUGEORDNET wobei für die vollständige Umsetzung noch Arbeiten pangaea.de (see below). The new concept is now in 0ERSÚNLICHE GERINGE:UGRIFFSZEITEN bis ins Jahr 2009 laufen werden (s. Abb. 5). the phase of implementation with additional work Ebenfalls 2007 wurde in Kooperation mit dem scheduled for realisation in 2009. ODER 3ICHERUNGAUF"AND nationalen Klimadaten und Processing Grid (s.o. In 2007 in cooperation with the national climate !RBEITSDATEN ,EBENSDAUER-ONATENACH C3-Grid) eine Erweiterung der Kapazität der Kas- data and processing Grid (see above; C3-Grid) a LASTACCESS settenrobotiken um ca. 1 PetaByte mit vier weite- significant extension for climate modelling data was ren Bandlaufwerken sowie ein neuer Server für das acquired, consisting of one PetaByte of additional Archivsystem beschafft. Dieses System ist Teil eines tape storage capacity in the tape robotic system Abb. 5: Prinzipieller Aufbau der Datenstruktur gemeinsamen Klimadatenlangfrist-Archivs von AWI, with four additional high volume tape units and im Langfrist Datenhaltungskonzept Deutscher Wetterdienst (DWD), Deutsches Klima- an additional cache server system needed for the Fig. 5: Prinicipal structure of the new rechenzentrum (DKRZ), Konrad-Zuse-Zentrum (ZIB) migration of modelling data. This system is part of concept for data storage and long-term und dem Rechenzentrum der Universität Köln. a Grid-based joint longterm climate data repository data archiving of AWI, German Meteorological Service (DWD), German Climate Comuting Centre (DKRZ), Konrad- Zuse Center Berlin (ZIB) and the regional computing centre of the University of Cologne. 210 10. Wissenschaftliches Rechenzentrum Scientific data processing centre 211

Scientific Information Systems and Databases 300,000 geo-referenced and highly consistent ocea- Since the beginning of 2007, the institute‘s web nographic profiles available for the establishment of pages and several project pages have been based new individual data projects. on a content management system (CMS/Typo3) and All data sets are distinctly referenced by the Wissenschaftliche Informationssysteme und Datenbanken a number of MySQL databases. During work on or Datenarchive erweitert (WOCE, JGOFS, MEDAR, employment of a DOI. AWI is significantly involved Seit Anfang 2007 basieren der Web-Auftritt des failures of the associated servers, neither data nor ICES, CLIWOC). Somit stehen jetzt für die Erstellung in the DFG project for the establishment of DOI for Instituts sowie zahlreiche Projektseiten auf einem web pages are available for science. Therefore, a neuer individueller Datenprodukte im Rahmen der the citeabilty of primary data, which is currently Content-Management-System (CMS/Typo3) mit meh- high-availability solution has been built using open- GRID-Technologie z. B. über 300.000 ozeanogra- in its second phase. Additional contributions for reren MySQL-Datenbanken. Bei Ausfall der zugehö- source software and commodity hardware, that phische Profile georeferenziert und in hoher Konsis- the improvement of the data archival in science rigen Serversysteme stehen Daten und Webseiten für allows maintenance without service interruption tenz zur Verfügung. have been accomplished by AWI by cooperating on die Wissenschaft nicht zur Verfügung. Daher wurde and a fail-over in cases of emergency. The taxono- Alle Datensätze sind durch Verwendung einer the “OECD Principles and Guidelines for Access to mit Open-Source-Software auf Standard-Hardware mic, bathymetric and GIS databases were concen- DOI referenziert. An dem in der zweiten Phase lau- Research Data from Public Funding”, published in eine Hochverfügbarkeits-Lösung installiert, die War- trated on a single server that provides sufficient fenden DFG-Projekt zur Etablierung von DOI für die 2007. Linking Pangaea with the ePIC repository and tungen im laufenden Betrieb und im Notfall ein long-term capacities. Since 2007, the vast taxono- Zitierfähigkeit von Primärdaten ist das AWI maßgeb- employing handles ensured the reliable referencing automatisches Fail-Over ermöglicht. Die Taxonomie, mic picture archives have been hosted centrally lich beteiligt. Weitere Beiträge zur Verbesserung der of text documents in the meta description. Bathymetrie- und GIS-Datenbanken des AWI wur- on AWI‘s general web server. The data warehouse Datenarchivierung in der Wissenschaft hat das AWI The “World Data Centre for Marine Environmental den auf einem bereits installierten Server langfristig Sybase IQ supplemented the Sybase installation. geleistet durch die Mitarbeit an den 2007 erschiene- Sciences” (WDC-MARE), jointly run by AWI and ausreichender Kapazität zusammengezogen. Die Only in this way, 4 billion geo-referenced data sets nen „OECD Principles and Guidelines for Access to MARUM, organised the international conference of umfangreichen taxonomischen Bildarchive lagern within the information system PANGAEA can be Research Data from Public Funding“. Die zuverläs- the ICSU World Data Centres in 2007. seit 2007 zentral auf dem allgemeinen Webserver searched efficiently. sige Referenzierung von Texten in der Metabeschrei- Different software packages have been tested to des AWI. Das Daten-Lagerhaus Sybase IQ ergänzte Data archival with the information system PAN- bung wurde durch eine Verknüpfung von PANGAEA be prepared for future standards of open access to die Sybase-Installation. Nur so lassen sich 4 Milliar- GEA was continued. The important historic tree ring mit dem Publikations-Repository ePIC und der Ver- scientific knowledge (“Open Access“), that imple- den georeferenzierte Datensätze im Informationssy- data collection of the University of Hohenheim has wendung von Handles sichergestellt. ment the associated standard network protocol stem PANGAEA effektiv durchsuchen. been archived for paleoclimate research. In con- Das von AWI und MARUM gemeinsam betriebene OAI-PMH (Open Archives Initiative - Protocol for Die Datenarchivierung mit dem Informationssys- junction with already collected globally distributed „World Data Center for Marine Environmental Sci- Metadata Harvesting). Cornell University‘s FEDORA tem PANGAEA wurde fortgesetzt. So wurde die locations, PANGAEA now hosts the world‘s largest ences“ (WDC-MARE) hat 2007 die internationale product was chosen because it is especially scalable wichtige Sammlung historischer Baumringdaten der geo-referenced archive of tree ring data. Further Konferenz der ICSU-Weltdatenzentren ausgerichtet. so that even large numbers of documents and data Universität Hohenheim für die Paläoklimaforschung data of the projects Eur-Oceans, Carboocean, CEN- Um für zukünftige Standards beim Offenen Zugang sets can be administered. Since then, descriptions archiviert. In Verbindung mit den bereits erfassten SOR, SOLAS have been archived. zu wissenschaftlichem Wissen („Open Access“) and contents of all AWI publications – articles, pre- weltweit verteilten Lokationen hält PANGAEA damit PANGAEA now follows the requirements of Open vorbereitet zu sein, wurden verschiedene Softwa- sentations and posters – are regularly deposited in das größte Archiv georeferenzierter Baumringda- Access (see below) by providing the meta data repakete getestet, die das dazugehörige Standard- this repository and are therefore made available to ten. Weitere Daten wurden aus den EU-Projekten openly for portals. To provide new data compi- Netzwerkprotokoll OAI-PMH (Open Archives the public. In addition, an OAI-PMH harvester was Eur-Oceans, Carboocean, CENSOR und SOLAS lations in the framework of the climate data grid Initiative-Protocol for Metadata Harvesting) realisie- installed that collects meta data from AWI‘s publi- archiviert. (C3Grid), the data inventory has been augmented by ren. Das Produkt FEDORA der Cornell University cation repositories, GKSS‘s coastal research section, PANGAEA folgt den Vorgaben zu Open Access mirroring larger data sets (WOCE, JGOFS, MEDAR, wurde ausgewählt, da es besonders skalierbar ist, and the data repository PANGAEA – in total about (s.u.) durch die offene Verfügbarkeit der Metada- ICES, CLIWOC). Thus, there are now more than sodass auch große Anzahlen von Dokumenten und 160,000 data sets. This enables a combined search ten für Portale. Zur Bereitstellung neuer Datenkom- Datensätzen verwaltet werden können. Seitdem and an integrated view of all three repositories for a pilate im Rahmen des Klimadaten Grid (C3Grid) werden Beschreibungen oder auch Inhalte aller science and interested public. wurde der Datenbestand durch Spiegelung größerer AWI-Publikationen – Artikel, Präsentationen und 212 10. Wissenschaftliches Rechenzentrum Scientific data processing centre 213

Data library and publication system PANGAEA können die Metadaten lesen, sodass sie über die All data sets are distinctly technically referenced Poster – regelmäßig in diesem Repository abgelegt und By means of the information system PANGAEA, entsprechenden Suchmasken aufgerufen werden and reliably available due to the employment of so der Öffentlichkeit zugänglich gemacht. Außerdem jointly operated by AWI and MARUM, additional können. Diese Funktion gibt es auch in den GRID- a DOI. AWI is significantly involved in the DFG wurde ein OAI-PMH Harvester aufgesetzt, der Meta- data sets have been provided to the scientific com- Projekten. Um im Rahmen von GRID neue Daten- project for the establishment of DOI for an impro- daten aus den Publikations-Repositories des AWI und munity. sammlungen zu bieten, wurde der Datenbestand um vement of citeabilty of primary data, which is cur- dem Küstenforschungsbereich der GKSS sowie dem The major data collections from various investiga- größere Datenarchive, die diese Schnittstellen und rently running in its second phase. Additional con- Datenrepository PANGAEA – insgesamt ca. 160.000 tors at AWI have been included (ocean floor ima- Konsistenz nicht bieten (WOCE, JGOFS, MEDAR, tributions to the improvement of the data archival Datensätze – sammelt. Dies ermöglicht die gemein- ges, observatories, ‘Polarstern‘ oceangraphy and ICES, CLIWOC) erweitert. Somit gibt es heute mehr culture in science have been accomplished by AWI same Suche und integrierte Anzeige über alle drei meteorology). The definition of a workflow for the als 300.000 georeferenzierte und äußerst schlüssige by cooperating on the “OECD Principles and Gui- Repositories für die Wissenschaft und interessierte archiving of geophysical profiles (seismic, bathyme- ozeanographische Profile, die für neue individuelle delines for Access to Research Data from Public Nutzer aus der Öffentlichkeit. try) is in progress. Datenprojekte genutzt werden können. Durch die Funding”, published in 2007 and on a data archival According to suggestions by reviewers and BMBF, Nutzung einer DOI sind alle Datensätze eindeutig chapter in the DFG Merkblatt, on the request of the Datenbibliothek und Publikationssystem PANGAEA the most extensive German archive of historic tree technisch referenziert und zuverlässig verfügbar. AWI Geokommission. Linking PANGAEA with the ePIC Dank des gemeinsam von AWI und MARUM betrie- rings has been archived in cooperation with the ist stark in das DFG-Projekt zum Aufbau einer DOI repository using handles, permitted a reliable lin- benen Informationssystems PANGAEA werden der university of Hohenheim and private companies. In zur Verbesserung der Zitierbarkeit von Primärdaten, king of arbitrary text documents in the meta descrip- wissenschaftlichen Gemeinschaft weitere Datensätze conjunction with already collected globally distri- das gerade in seiner zweiten Phase läuft, involviert. tion of PANGAEA data sets. zur Verfügung gestellt. buted locations, PANGAEA now hosts the world‘s Weitere Beiträge zur Verbesserung der Datenarchivie- The “World Data Center for Marine Environmen- Aufgenommen wurden die wichtigsten Daten- largest archive of tree ring data, completely geo- rung in der Wissenschaft leistet AWI durch Mitarbeit tal Sciences” (WDC-MARE), jointly run by AWI and sammlungen verschiedener Forscher des AWI (Auf- referenced with respect to space and time, supple- bei den im Jahr 2007 veröffentlichten „OECD Prin- MARUM organised the international conference of nahmen vom Meeresboden, Observatorien, Ozeano- mented by meta data, and citeable. Further data ciples and Guidelines for Access to Research Data the ICSU World Data Centres in 2007. graphie und Meteorologie mit der ‚Polarstern‘). Die from the Eur-Oceans, Carboocean, CENSOR, SOLAS from Public Funding“ und auf Wunsch der Geokom- As there are three disabled people working in the Definition eines Arbeitsablaufs für die Archivierung projects has been archived. mission mit einem Kapitel zur Datenarchivierung im PANGAEA group, the Paul-Ehrlich-Institut chose this geophysikalischer Profile (Seismik, Bathymetrie) ist PANGAEA has been extended to provide its con- DFG-Merkblatt. Die Verknüpfung von PANGAEA mit group as a positive example of a successful inte- im Gange. tents in terms of Open Access via standardised inter- einem ePIC-Repository hat eine zuverlässige Ver- gration for a film project as part of the EU “Equal“ Prüfer und das BMBF gehen davon aus, dass das faces. Search engines and portals can read the meta knüpfung beliebiger Textdokumente in der Metabe- project. The movie promotes the integration of han- umfangreichste deutsche Archiv historischer Baum- data so that they can be retrieved via the respective schreibung von PANGAEA-Datensätzen ermöglicht. dicapped people in the scientific world of work all ringe in Zusammenarbeit mit der Universität Hohen- search masks. This functionality is also employed by Das gemeinsam von AWI und MARUM betriebene over Europe. It is presented as a trailer in cinemas heim und privaten Unternehmen zusammengestellt the GRID projects. To provide new data compilati- „World Data Center for Marine Environmental Sci- and as an extended version on Television. worden ist. In Verbindung mit bereits erfassten, ons in the framework of GRID, the data inventory ences“ (WDC-MARE) hat die internationale Konfe- weltweit verteilten Standorten beherbergt PAN- has been augmented by mirroring larger data archi- renz der ICSU World Data Centers 2007 organisiert. GAEA heute das größte Archiv mit Baumringdaten ves that don‘t provide these interfaces and consi- Da in der PANGAEA-Gruppe drei Behinderte arbei- der Welt mit kompletter Georeferenzierung in Bezug stency (WOCE, JGOFS, MEDAR, ICES, CLIWOC). So, ten, hat das Paul-Ehrlich-Institut diese Gruppe als auf Raum und Zeit, ergänzt durch Metadaten und there are now more than 300,000 geo-referenced positives Beispiel für eine erfolgreiche Integration für zitierbar. Weitere Daten der Projekte Eur-Oceans, and highly consistent oceanographic profiles avai- ein Filmprojekt im Rahmen des EU-Projekts „Equal“ Carboocean, CENSOR und SOLAS wurden ebenfalls lable for the establishment of new individual data ausgewählt. Der Film fördert überall in Europa die archiviert. projects. Einbeziehung behinderter Menschen in die wissen- PANGAEA wurde ausgebaut, und sein Inhalt ist nun schaftliche Arbeitswelt und wird als Trailer in Kinos über standardisierte Schnittstellen im Open-Access- und in einer längeren Fassung im Fernsehen gezeigt. Verfahren verfügbar. Suchmaschinen und Portale 214 11. Bibliothek Library 215

11. Library dual serial titles and publishers are analysed by the library and provide the library committee valuable The library of the Alfred Wegener Institute provides assistance in decision-making with regards to pos- the employees and guests of the institute with litera- sible title cancellations or new acquisitions. Printed 11. Bibliothek ture and information in electronic and printed schriften eines Verlags eingestellt und auf E-only copies are not used nearly as much as online editi- format. The main library is located in Bremerhaven. umgestellt. Alle anderen Zeitschriften, bei denen ons. So, in 2006 the library committee decided to Die Bibliothek der Stiftung Alfred-Wegener-Institut ist Branch libraries are kept at the research stations on diese Umstellung möglich ist, folgen zu 2008. make a step-by-step transition from printed to online Servicezentrum für die Versorgung der Mitarbeiter Helgoland and List. Small library collections ser- Zeitschriftenartikel oder Bücher können AWI-Mit- journals, or E-only publications. At the beginning of und Gäste des Instituts mit wissenschaftlicher Litera- viced by the library can be found at the research sta- arbeiter/innen seit 2006 über ein einheitliches For- 2007 cancellations were made for a publisher’s prin- tur und Fachinformation in elektronischer und tions of Neumayer and Koldewey, on the ‘Polarstern’ mular von ihrem Arbeitsplatz aus online in der ted titles and re-subscribed as E-only. Where pos- gedruckter Form. Die Hauptstelle befindet sich in research vessel and at the research sections throug- Bibliothek bestellen, unabhängig davon, ob das sible, additional transitions will be made in 2008. Bremerhaven, Zweigstellen werden an den AWI- hout the Institute in Bremerhaven. At the end of 2007 Bestellte in der Bibliothek vorhanden ist. In der Journal articles or books may be ordered from the Standorten Helgoland und List betrieben, Handbi- the AWI library had a collection of approximately Bibliothek vorhandene Artikel werden dann ein- library using a single electronic form, which AWI bliotheken in der Neumayer-Station, der Koldewey- 42,700 monographs. Periodical subscriptions print gescannt und per E-Mail direkt an den Besteller gelie- employees can access on the Intranet from any com- Station, auf der ‚Polarstern‘ und in den AWI-Sektio- and online number 305, and through exchange fert. Nicht Vorhandenes wird per Fernleihe besorgt. puter workstation, regardless of whether the reque- nen in Bremerhaven betreut. Die AWI-Bibliothek hat agreements for "Reports on polar and marine Der Dokumentenlieferdienst steht auch Partnerbi- sted item is available in the library. Articles found in Ende 2007 ca. 42.700 Bücher. Die Zahl der gekauften research" an additional 400 titles have been added. bliotheken im In- und Ausland zur Verfügung. Der the library are scanned in one step and e-mailed Periodika (gedruckt und online) beträgt 305, durch Major library use is largely defined by the access elektronische Bibliothekskatalog ist über Internet directly to the requesting library patron. Titles not Tausch der ‚Berichte zur Polar- und Meeresforschung’ provided to electronic media. The library‘s participa- zugänglich. Als Partner des Gemeinsamen Biblio- found in the library collection are requested from werden ca. 400 weitere Zeitschriften, Serien u.ä. tion in consortial agreements has enabled additional theksverbunds (GBV) nutzt die Bibliothek dessen inter-library loan services. The document delivery erworben. online access to full-text scientific journal publicati- Katalogisierungsdaten und Fernleihfunktionen. Seit service is also available to co-operating libraries in Der Schwerpunkt der Nutzung liegt bei den Online- ons for AWI employees and guests. During this repor- August 2007 hat die Bibliothek die zweite Auszubil- Germany and abroad. Medien. Durch Konsortialverträge haben AWI-Mitar- ting period, the library organises and manages more dende für den Lehrberuf ‚ Fachangestellte(r) für Medien The library’s online catalogue is available freely beiter und Gäste über die von der Bibliothek abonnierten than 1000 electronic periodicals and 17 licensed und Informationsdienste (FAMI) - Fachrichtung Biblio- throughout the world on the internet. As part of its Zeitschriften hinaus online Zugang zu weiteren Zeit- bibliographic databases. The use statistics for indivi- thek‘. Die Bibliothek ist Mitglied in nationalen und contract agreement with the Common Library Net- schriften innerhalb des jeweiligen Konsortiums. Die internationalen Organisationen, hierzu zählen Polar work (GBV), the library is able to use the union cata- Bibliothek organisiert und verwaltet mittlerweile den Libraries Colloquy (PLC) und International Associa- logue for cooperative cataloguing and inter-library Zugang zu mehr als 1000 elektronischen Zeitschrif- tion of Aquatic and Marine Science Libraries and loans. (Since August 2007) The AWI-library has been ten und 17 lizenzpflichtigen Datenbanken. Die Aus- Information Centers (IAMSLIC). Der Leiter der Biblio- training two apprentices in the profession of Media wertung der Downloadstatistiken der einzelnen thek, Marcel Brannemann, war 2005/06 Präsident von and Information Services (FAMI). Zeitschriften- und Datenbankprovider durch die IAMSLIC. The library is member of national and internatio- Bibliothek unterstützt die Bibliothekskommission bei nal organisations, including the Polar Libraries Col- Entscheidungen zu An- bzw. Abbestellungen. Im loquy (PLC) and the International Association of Gegensatz zu den Online-Ausgaben werden gedruckte Aquatic and Marine Science Libraries and Informa- Zeitschriftenhefte kaum noch genutzt. Daher be - tion Centers (IAMSLIC). The Head Librarian, Marcel schließt die Bibliothekskommission 2006 die schritt- Brannemann, was IAMSLIC President in 2005/2006. weise Umstellung auf den rein elektronischen (E-only) Zeitschriftenbezug. Mit Beginn des Jahres 2007 wird zunächst der Kauf der gedruckten Ausgabe von Zeit- 216 12. Technologietransfer Technology transfer 217

12. Technology transfer at the On the basis of a license agreement between the AWI and the software manufacturer WERUM, the Alfred Wegener Institute expedition planning software PERPLEX was further 12. Technologietransfer am developed to enter the market. Accordingly, it was During recent years technological innovation has Auf der Basis einer Lizenzvereinbarung zwischen jointly presented at the maritime technology shows Alfred-Wegener-Institut been identified to be one key issue for sustainable dem AWI und dem Software-Hersteller WERUM “Oceanology International 2006” in London and development and the survival of an industrial nation wurde die Expeditionsplanungs-Software PERPLEX “InWaterTec 2007” in Kiel. With integrated features In den letzten Jahren wurde erkannt, dass technologi- on the global market. There is consensus that the zur Marktreife weiterentwickelt. Sie wurde gemein- such as water depth and harbour data bases, as well sche Innovationen ein Schlüssel zur nachhaltigen burning problems of mankind will not be solved wit- sam mit WERUM auf den Meerestechnikmessen as scientific gear deployment specifications, this Entwicklung bzw. zum Überleben einer Industriena- hout appropriate new technological solutions. „Oceanology International 2006“ in London und der new software, which was optimised during numerous tion in der globalen Marktwirtschaft sind. Außerdem Accordingly, the mission of the Helmholtz Asso- „InWaterTec 2007“ in Kiel vorgestellt. Mit integrier- expeditions, allows for very efficient planning of besteht Konsens darüber, dass die großen Probleme ciation clearly includes the transfer of results from ten Wassertiefen- und Hafen-Datenbanken sowie complex scientific expeditions and easy on-tour der Menschheit nicht ohne geeignete neue Technolo- research and technological development into the den Einsatzspezifikationen wissenschaftlicher Geräte rescheduling. In the present state of the first com- gien zu lösen sind. society and the commercial sector. Dealing with the erlaubt diese neue, während zahlreicher Expeditio- mercial software release there is already a broad Dementsprechend ist der Transfer von Ergebnissen mega theme “climate research,” basic research is the nen optimierte Software eine sehr effiziente Planung interest to use PERPLEX by the international marine aus Forschung und Entwicklung in die Gesellschaft primary task of the Alfred Wegener Institute. But bey- komplexer wissenschaftlicher Expeditionen sowie die research community. und den Wirtschaftssektor in der Mission der Helm- ond this, there is a high potential for transfer of AWI einfache Anpassung des Zeitplanes während der During the past two years, the establishment of the holtz-Gemeinschaft verankert. know-how to commercial use. Thus, internal innova- Reise. Schon an der ersten kommerziell erhältlichen Training and Education Centre Hydrography located Mit seinen Beiträgen zum Megathema Klimafor- tion screening as well as marketing efforts have been PERPLEX-Version ist ein breites Interesse der interna- at the AWI (www.techawi.de) was planned in close schung ist das Alfred-Wegener-Institut nach wie vor intensified at the institute. There are basically three tionalen Meeresforschungsszene zu verzeichnen. cooperation with the University of Bremen, the Uni- der Grundlagenforschung verpflichtet. Daneben exi- pathways to commercialise know-how, after the pre- Während der vergangenen zwei Jahre wurde die versity of Applied Sciences Bremerhaven as well as stiert jedoch ein hohes Potential an Know-how, wel- servation of intellectual property rights: 1) licenses Gründung eines Trainings- und Qualifizierungs-Zen- local companies such as OASE, FIELAX, Atlas Hydro- ches in kommerzielle Anwendungen überführt werden to companies, 2) public-private partnerships, and 3) trums für Hydrographische Anwendungen (TECHAWI, graphics, Atlas Electronics and Research Shipping kann. Darum wurden die Anstrengungen sowohl spin-offs from the institute. Within this report it is Training an Education Centre Hydrography, www. Bremen. Different legal entity options were checked, bezüglich der internen Identifikation von Erfindungen neither possible to give details of these processes, techawi.de) vorbereitet. Dies geschah in enger Koope- leading to the founding of a society registered in als auch des Innovationsmarketings verstärkt. Nach nor can all transfer efforts taken within the reporting ration mit der Universität Bremen, der Fachhoch- early 2007 as a first step with the potential of being dem Schutz marktrelevanten Know-hows (z.B. period be mentioned. Instead, some examples are schule Bremerhaven sowie lokalen Firmenpartnern transferred into a limited liability company (GmbH). durch Patentierung) wird grundsätzlich eine der drei outlined below. wie OASE, FIELAX, Atlas Hydrographics, Atlas Elec- As its main activity field, TECHAWI offers training in Verwertungslinien verfolgt: 1) Auslizenzierung an tronics und Research Shipping Bremen. Nach einge- hydroacoustics, bathymetry and dredging to profes- Unternehmen, 2) Firmenkooperationen und 3) Aus- hender Prüfung der geeignetsten Rechtsform wurde sionals from both the public and private sector. gründungen aus dem Institut. Im Rahmen dieses TECHAWI Anfang 2007 zunächst als Verein eingetra- Courses are carried out using pooled hydroacoustics Berichtes können weder die Details dieser Prozess- gen mit der Option der späteren Umwandlung in eine hardware and up-to-date software packages. kette noch alle während des Berichtszeitraums (g)GmbH. Als Hauptaktivitätsfeld bietet TECHAWI unter nommenen Verwertungsbemühungen dargestellt Ausbildungskurse in Hydroakustik, Bathymetrie und werden. Stattdessen sind einige Beispiele genannt. Nassbaggerei an. Für die Durchführung dieser Kurse für Teilnehmer aus dem öffentlichen und privaten Sektor steht ein Pool hydroakustischer Geräte und moderner Software bereit. 218 12. Technologietransfer Technology transfer 219

In view of the high economic potential of marine biotechnologies and marine living resources the AWI fostered the establishment of a technology transfer platform, focusing on such applied marine biosci- Im Hinblick auf das hohe ökonomische Potential ences. After two years of preparation IMARE, the Insti- mariner Biotechnologien und lebender mariner Res- tute for Marine Resources, was founded in May 2007, sourcen betreibt das AWI die Einrichtung einer Tech- in close collaboration with the University of Applied nologietransfer-Plattform, die sich auf Themen der Sciences Bremerhaven and supported by the Senate angewandten marinen Biowissenschaften konzen- of the local state Bremen. IMARE initially had the triert. Nach zwei Vorbereitungsjahren wurde IMARE, legal status of an institute at the University of Applied das „Institut für Marine Ressourcen“ im Mai 2007 Sciences Bremerhaven, with the option to become a zusammen mit der Hochschule Bremerhaven und limited liability company within the subsequent two gefördert durch den Bremer Senat aus der Taufe geho- years. During this time, RTD projects will be acquired Abb. 1: Elektronenmikroskopische Aufnahme, Fig. 1: Scanning electron micrograph, CAD. ben. IMARE erhielt den vorläufigen Status eines and carried out for the private and public sectors. CAD- und FE-Modell einer Autofelgenfront and FE model of a car wheel front derived Hochschulinstitutes mit der Perspektive, innerhalb According to its concept, IMARE shall function as an abgeleitet von der Diatomeenart Arachnoidiscus. from the diatom species Arachnoidicus der kommenden zwei Jahre in eine GmbH überführt interface between science and economics. The fields (Images courtesy of C. Hamm, AWI). zu werden. In dieser Zeit sollen FuE-Projekte für of activity include sustainable marine aquaculture, öffentliche und private Auftraggeber akquiriert und natural substances, environmental diagnostics, marine durchgeführt werden. Seinem Konzept entsprechend sensors, as well as marine structures and nano mate- soll IMARE eine Schnittstellenfunktion zwischen Wis- rials. The latter field uses construction principles of senschaft und Wirtschaft einnehmen. Hauptaktivitäts- marine organisms such as skeletons of single celled felder sind nachhaltige marine Aquakultur, Naturstoffe, micro algae (diatoms) to inspire light-weight structu- Umweltdiagnostik, marine Sensoren sowie marine res for technical usage. As an example, ultra light car Strukturen und Nanomaterialien. Im letztgenannten wheels can be deduced from these fragile-looking Bereich werden z.B. die Konstruktionsprinzipien mari- but extremely stable structures (Fig. 2). It is clear that ner Organismen wie Skelette einzelliger Mikroalgen the transfer of such know-how is not a single-step (Diatomeen) auf technische Leichtbaustrukturen über- process but requires continuous efforts and reliable tragen. So können beispielsweise ultraleichte Fahr- partners, both from other research institutes and zeugfelgen von derartigen zerbrechlich wirkenden, industry. aber extrem stabilen Strukturen abgeleitet werden Abb. 2: Die Expeditionsplanungs-Software (Abb. 2). Es ist dabei klar, dass der Transfer derartigen PERPLEXTM wurde während zahlreicher ‚Polar- Know-hows keinen Ein-Schritt-Prozess, sondern eine stern‘-Expeditionen entwickelt und getestet. kontinuierliche Entwicklung darstellt und nur in Fig. 2: The expedition planning software Kooperation mit verlässlichen Partnern aus Forschung PERPLEXTM was developed and improved und Industrie gelingt. during numerous ’Polarstern‘ expeditions. 221

13. Presse- und Öffentlichkeitsarbeit Public relations department 14. Schulprojekt School project 222 13. Presse- und Öffentlichkeitsarbeit Public relations department 223 13. Media and Public Relations Work

During 2006 and 2007, emphasis of the media and public relations work was placed on preparations 13. Presse- und Öffentlichkeitsarbeit and events related to the International Polar Year 2007/2008 at international, European and national Schwerpunkte der Presse- und Öffentlichkeitsarbeit levels. In 2006, the institute presented itself to the waren in den Jahren 2006 und 2007 Vorbereitungen general public through approximately thirty oral pre- und Veranstaltungen zum Internationalen Polarjahr sentations, exhibitions, readings and participatory 2007/2008 auf internationaler, europäischer und events for children and adults; in 2007 there were 40 nationaler Ebene. Im Jahr 2006 bot das Institut der events with a response from over 20,000 visitors. Öffentlichkeit rund dreißig Vorträge, Ausstellungen, Lesungen und Mitmachaktionen für Kinder und Media work Erwachsene, im Jahr 2007 waren es 40 mit einer From 2006 to 2007, the Alfred Wegener Institute Resonanz von über 20.000 Besuchern. published a total of 94 press releases in German, and 45 in English. Through media collaboration with Medienarbeit projects of the International Polar Year, inter national Das Alfred-Wegener-Institut versandte in den Jahren media contacts in particular were developed. In 2006 bis 2007 insgesamt 94 Pressemitteilungen in February 2006, the media and public relations depart- deutscher Sprache und 45 in englischer Sprache. Ins- ment organised a seminar for journalists on research besondere die internationalen Medienkontakte wur- topics in the Arctic in order to prepare the media for den durch die gemeinsame Pressearbeit mit Projekten the Arctic Summit Science Week, which took place des Internationalen Polarjahres ausgebaut. Im Februar at the AWI Potsdam. Media representatives followed 2006 organisierte die Presse- und Öffentlichkeitsar- the event with great interest. As a result of the posi- beit ein Journalistenseminar rund um Forschungsthe- tive response, the AWI public relations department men in der Arktis, um die Medien auf die Arctic organised another seminar for journalists in January Summit Science Week (Internationale Tagung zur 2007. This second workshop focused on the Interna- Arktis forschung), die am AWI in Potsdam stattfand, tional Polar Year, introducing several individual pro- vorzubereiten. Die Medienvertreter haben die Veran- jects, as well as the overall concept of the internatio- Abb. 1: Das Podium der Pressekonferenz zur One important objective during the International staltung mit großem Interesse verfolgt und angenom- nal large-scale research endeavour, and with the Vorstellung des Neubaus der Neumayer-Station III Polar Year has been to ensure the early involvement men. Aufgrund der positiven Resonanz organisierte purpose of strengthening media interest. Again, the mit Bundesforschungsministerin Frau Dr. Annette of the general public, and especially the young gene- die Pressestelle des AWI im Januar 2007 ein Journali- seminar was well attended. A total of 30 media Schavan am 3. September 2007 in Bremerhaven ration, on the journey to the ice worlds. Schools, arts stenseminar zum Internationalen Polarjahr, um einige representatives, predominantly from chief editorial Fig. 1: On 3rd September, 2007, Federal and media should not only communicate the beauty Projekte und das Gesamtkonzept des internationalen offices and the lead media, participated in the Research Minister Dr Annette Schavan addressed of the Arctic, but also the significance of the polar Großforschungsprojektes vorzustellen und das Inter- event. the press conference held in Bremerhaven regions for our day-to-day life. The internet repre- esse der Medien zu stärken. Auch dieses Journalisten- for the introduction of the new construction of sents one important interface with the public, and seminar war gut besucht. Insgesamt 30 Medienvertre- research station Neumayer III. the media and public relations department maintains ter überwiegend aus den Chefredaktionen und den a bilingual web page on the German contribution to Leitmedien haben teilgenommen. Die Öffentlichkeit the International Polar Year (www.polarjahr.de). 224 13. Presse- und Öffentlichkeitsarbeit Public relations department 225

In 2006 and 2007, the media department organised Brochures and print products four press conferences. In June, 2006, the Biodiver- In early 2006, the anniversary magazine “Ice, White: sity Day was concluded with a press conference. In 1980-2005, Years of Discovery” received the 2006 December 2006, a media discussion about the war- “Bild der Wissenschaft” annual award for its journa- und insbesondere den Nachwuchs von Anfang an ming of the Arctic was held and combined with an Broschüren und Printprodukte listic quality. mitzunehmen auf die Reise in die Eiswelten ist ein introduction of the European DAMOCLES project. In Das Jubiläumsmagazin „EIS/WEISS: 1980-2005 – In 2006 and 2007, a flyer, a postcard and a seven- wichtiges Anliegen im Internationalen Polarjahr. May 2007, the AWI, together with EUROCEANS, Jahre voller Entdeckungen“ wurde Anfang 2006 aufgrund part poster series featuring the International Polar Schulen, Kunst und Medien sollen nicht nur die presented a film on ‘large-scale iron fertilisation of der journalistischen Qualität als Jahresempfehlung Year were produced. For the project of Neumayer III

Begeisterung für die Schönheit der Arktis, sondern oceans as CO2 sinks’ to the media, at the aquarium 2006 von „Bild der Wissenschaft“ ausgezeichnet. research station, a high quality A4 format flyer was auch die Bedeutung der Polarregionen für unser täg- of the Berlin Zoo. On 3rd September, Federal Research 2006 und 2007 wurden ein Faltblatt, eine Postkarte published in both English and German. In order to liches Leben vermitteln. Eine wichtige Schnittstelle Minister Dr. Annette Schavan addressed the press sowie eine 7-teilige Posterserie zum Internationalen illustrate the innovative concept of the new Antarctic zur Öffentlichkeit ist das Internet. Eine zweisprachige conference on the new research station Neumayer III Polarjahr produziert. Für das Projekt Neumayer-Sta- research station, computer animations were created. Internetseite für den deutschen Beitrag zum Interna- and the new ’Polar 5‘ polar aircraft. All press confe- tion III erschien ein hochwertiges Faltblatt in DIN A4- A five-part poster series, featuring the AWI in gene- tionalen Polarjahr wird von der Presse- und Öffent- rences had a nationwide media response. Format in englischer und deutscher Sprache. Um das ral, has been used regularly since its production. A lichkeitsarbeit betreut (www.polarjahr.de). innovative Konzept der neuen Antarktisstation zu calendar was published for 2007. For 2008, financial In den Jahren 2006 und 2007 organisierte die Pres- demonstrieren wurden Computeranimationen erstellt. restraints prevented us from doing this again. sestelle vier Pressekonferenzen. Im Juni 2006 endete Eine 5-teilige Posterserie zur allgemeinen Darstellung A survey conducted by the media and public rela- der Geotag der Artenvielfalt mit einer Pressekonfe- des AWI wurde entwickelt, die seitdem in regem Ein- tions department revealed that, aside from daily renz. Im Dezember 2006 fand ein Pressegespräch satz ist. Ein Kalender wurde für 2007 herausgegeben, newspapers, the programme booklet represents the über die Erwärmung der Arktis – Ursachen und Aus- für 2008 wurde aus Kostengründen darauf verzichtet. most frequently used source of information about wirkungen - statt und stellte das europäische Projekt Eine Umfrage der Presse- und Öffentlichkeitsarbeit AWI events. For this reason, publication and distri- DAMOCLES vor. Im Mai 2007 stellte das AWI mit ergab, dass das Programmheft, neben den Tageszei- bution of the annual programme in small booklet EUROCEANS einen Film zum Thema „Großflächige tungen, als häufigste Informationsquelle für Veran- format continued in 2006 and 2007 and will be con-

Düngung der Ozeane mit Eisen als CO2-Senke“ im staltungen des AWI genutzt wird. So wurde auch in tinued. Aquarium des Berliner Zoos den Medien vor. Am 3. den Jahren 2006 und 2007 das Jahresprogramm als September sprach Bundesforschungsministerin Dr. kleines Heft erstellt und verteilt. Das Konzept wird Annette Schavan auf der Pressekonferenz über die fortgesetzt. neue Neumayer-Station III und das neue Forschungs- flugzeug ‚Polar 5’. Alle Pressekonferenzen erzielten Abb. 2: Bundesforschungsministerin Frau ein bundesweites Medienecho. Dr. Annette Schavan besichtigte am 3. September 2007 das neue Polarflugzeug ‚Polar 5‘. Fig. 2: On 3rd September, 2007, Federal Research Minister Dr Annette Schavan, visited the new ’Polar 5‘ polar aircraft. 226 13. Presse- und Öffentlichkeitsarbeit Public relations department 227

Exhibitions and events Am 9. Dezember 2007 jährte sich die Indienststellung 9 December 2007 was the 25th anniversary of the In 2006, primary focus events included the “Science unseres Forschungsschiffs ‚Polarstern’ zum 25. Mal. commissioning of our research vessel ’Polarstern‘, Saturday” on 20th May, 2006 as part of the “Pier of Für dieses Jubiläum hat die Presse- und Öffentlich- and the AWI‘s Communications Department orga- Science” with 500 visitors despite continuos rain, as keitsarbeit am 28. November 2007 in Berlin im Museum nised a celebration which took place at the Museum Veranstaltungen und Ausstellungen well as the Biodiversity Day on 10th June with 80 für Naturkunde eine Festveranstaltung organisiert. 200 of Natural History in Berlin on 28 November 2007. Schwerpunkte im Bereich der Veranstaltungen im Jahr experts from Northern Germany, many of them AWI Gäste aus Politik, Ministerien, Kultur und Wissenschaft 200 guests from politics, ministries, culture and sci- 2006 waren der Wissenschaftssonnabend am 20. Mai staff, with beautiful summer weather. nahmen teil. Grußworte sprachen der Präsident der ence attended. The President of the Helmholtz Asso- 2006 im Rahmen der „Pier der Wissenschaft“ mit 500 The overture to the International Polar Year on 1st Helmholtz-Gemeinschaft, Prof. Dr. Jürgen Mlynek und ciation, Prof. Jürgen Mlynek, and the President of Besuchern trotz Dauerregen und der Geotag der March , 2007 (with 200 participants and large media der Präsident des Scientific Committee on Antarctic the Scientific Committee on Antarctic Research, Prof. Artenvielfalt am 10. Juni mit 80 Expertinnen und response) was a clearly outstanding event. Similarly, Research, Prof. Dr. Chris Rapley. Bundeskanzlerin Dr. Chris Rapley, addressed the audience. Chancellor Experten aus dem norddeutschen Raum, viele davon the Open Day during construction of the station Angela Merkel hielt die Festrede und übermittelte Dr Angela Merkel delivered the official speech and vom AWI, bei schönstem Sommerwetter. Neumayer III, attended by more than 4000 visitors in ihre Glückwünsche für die ‚Polarstern’ und ihre offered her congratulations to the ’Polarstern‘ and Im Jahr 2007 sind insbesondere der Auftakt zum September 2007, was very successful. Other events Besatzung im Telefongespräch mit dem Fahrtleiter her crew in a telephone conversation with the Chief Internationalen Polarjahr am 1. März 2007 (200 Teil- were equally well received, i.e. the French-German Prof. Dr. Ulrich Bathmann. Scientist Prof. Ulrich Bathmann. nehmer und große Medienresonanz) und der Tag der ‘Science Caravan’ with 2400 visitors in May 2007, offenen Tür beim Bau der Neumayer-Station III mit the Open Aircraft featuring the new ’Polar 5‘ polar über 4000 Besuchern im September 2007 hervorzu- aircraft in July with 1200 visitors, and the inaugural heben. Weitere Veranstaltungen wie die deutsch-fran- laying of the foundation stone for the ‘Erlebniszen- zösische Wissenschaftskarawane mit 2400 Besuchern trum Naturgewalten’ (Nature experience centre) on im Mai 2007, Open Aircraft mit dem neuen For- Sylt, with 200 invited guests. On the occasion of the schungsflugzeug ‚Polar 5‘ im Juli mit 1200 Besuchern Grünbuch Maritime Policy Conference in Bremen, und die Grundsteinlegung für das „Erlebniszentrum the AWI contributed to the underwater photography Naturgewalten“ auf Sylt (200 geladene Gäste) fanden exhibition by Bill Curtsinger and to the ‘Highlights of ebenfalls Anklang. Das AWI beteiligte sich an der Marine Sciences’ at the House of Science. In addi- Ausstellung für Unterwasserfotografie von Bill Curt- tion, the AWI was represented at the Extreme Wea- singer und den „Highlights der Meeresforschung“ im ther Congress in Hamburg, at the Geoscience Day in Haus der Wissenschaft anlässlich der Grünbuch-Mee- Hanover, at the Long Night of the Sciences in Pots- respolitiktagung in Bremen. Weiterhin gab es Beteili- dam and Berlin (with 1400 visitors at the research gung am Extremwetterkongress in Hamburg, dem Tag location) and at the Long Night of the Sciences in Abb. 3: Am 28. November 2007 nahm Bundes- Abb. 4: Bundeskanzlerin Dr. Angela Merkel wäh- der Geowissenschaften in Hannover, der Langen Hamburg. During the week-long celebration in Bre- kanzlerin Dr. Angela Merkel an der Festveranstal- rend ihrer Festrede am 28. November 2007 in Berlin Nacht der Wissenschaft in Potsdam und Berlin mit merhaven, the AWI research vessels ’Uthörn‘ and tung zum 25. Jahrestag der Indienststellung von FS Fig. 4: Chancellor Dr Angela Merkel during her 1400 Besuchern in der Forschungsstelle und der Lan- ’Heincke‘ attracted a total of 6500 visitors. ‚Polarstern’ im Berliner Naturkundemuseum teil. commemorative address on 28 November, 2007 gen Nacht der Wissenschaft in Hamburg. Auf Fig. 3: On 28 November, 2007, Chancellor in Berlin der Bremerhavener Festwoche lockte das AWI mit Dr Angela Merkel participated in the 25th anni- den Schiffen ‚Uthörn‘ und ‚Heincke‘ insgesamt 6500 versary celebrations for the inauguration of the Besucher an. RV ‘Polarstern‘, which took place in the Museum of Natural History in Berlin. 228 14. Schulprojekt School project 229 14. School project

SEA — Science & Education @ the AWI - Early promotion of the young 14. Schulprojekt With our projects HighSEA (for high school students SEA — Science & Education @ the AWI - in grades 11-13) and SEASIDE (for all age groups: K - „Frühe Nachwuchsförderung“ to adult education) we are offering pre-career support for the interested public. Both projects have Die „Frühe Nachwuchsförderung“ besteht aus zwei been continuously developed and extended. großen Teilbereichen, dem Kooperationsprojekt High- In Autumn 2006 HighSEA won the NaT-Working SEA (für die Jahrgangsstufen 11-13) und dem Schüler- Award. The Robert Bosch foundation honoured High- labor SEASide (Kindergarten bis Erwachsenenbildung). SEA with the 1st prize (50,000 €) based on the jury‘s Beide Projekte wurden konsequent weiterentwickelt observation: “HIGHSEA is a courageous project with und ausgebaut. a new structure... The interlocking between research Für das Kooperationsprojekt HighSEA war die and school education is outstanding and exemplary: Auszeichnung mit dem NaT-Working Preis 2006 teachers and scientists devise the lessons together durch die Robert-Bosch-Stiftung ein eindrucksvoller and teach as a team. This very close cooperation Hö hepunkt. HighSEA hat den mit 50.000 € dotierten motivates teachers in a special way.“ Furthermore, 1. Preis gewonnen. Die Jury hat ihre Entscheidung so the university of Duisburg-Essen (Prof. Elke Sumfleth) begründet: „HighSEA ist ein mutiges Projekt mit einer presented the final results of the external evaluation. neuen Struktur... Die Verzahnung zwischen For- It clearly demonstrated that HighSEA supports stu- schung und Schulunterricht ist hervorragend und bei- dents and motivates them to reach far better achieve- spielhaft: Lehrer und Wissenschaftler gestalten den ments when compared with the control group of stu- Unterricht gemeinsam und unterrichten im Team. dents visiting Bremerhaven schools. Mean while we Diese enge Zusammenarbeit motiviert in besonderer regularly organise student expeditions with traditio- Weise auch die Lehrer.“ Darüber hinaus liegen inzwi- nal sailing ships. These are - for every group of High- schen auch die sehr eindeutigen und ermutigenden SEA students - an outstanding highlight of their time at Ergebnisse der externen Evaluation durch die Univer- the Alfred Wegener Institute. Sampling and measuring sität Duisburg-Essen (Lehrstuhl Prof. Elke Sumfleth) on board are part of the institute‘s regular research. vor. Es konnte klar gezeigt werden, dass HighSEA die Collected samples and data can subsequently be used Abb. 2: Preisverleihung NaT-Working Preis Fig. 1: Award ceremony for the 2006 NaT-Wor- SchülerInnen in besonderer Weise unterstützt und zu by the working groups working on the respective 2006 mit Dr. Ingrid Hamm (Robert-Bosch-Stif- king Award with Dr. Ingrid Hamm (Robert Bosch weitaus größeren Lernerfolgen führt, als es den Bre- topic. tung), Dr. Susanne Gatti (Alfred-Wegener-Insti- Foundation), Dr. Susanne Gatti (AWI), Thorbjörn merhavener Schulen mit vergleichbaren SchülerIn- tut), Thorbjörn Striecker (HighSEA IV), Arne Striecker (student Highsea IV), Arne Hendel nen möglich wäre. Höhepunkt für jede Gruppe von Hendel (HighSEA III), Jana Schnieders (HighSEA (student Highsea III), Jana Schnieders (student SchülerInnen ist eine inzwischen regelmäßig stattfin- I), Kerstin v. Engeln (Schulzentrum Geschwister Highsea I), Kerstin v. Engeln (teacher, school: dende kleine Forschungsreise mit einem Traditionsseg- Scholl), Ministerpräsident Günther Öttinger Schulzentrum Geschwister Scholl), Premier of ler. Die an Bord stattfindenden Arbeiten sind in das Baden Würtemberg, Günther Öttinger. Forschungsgeschehen des Instituts eingebettet, die 230 14. Schulprojekt School project 231

On one hand marked and sustainable successes of the project HighSEA are evident, and the day-to-day organisation of the project HighSEA is running smoothly. However, on the other hand HighSEA Ergebnisse können zu den jeweiligen Arbeitsgruppen entered a rather critical phase: structural reorganisa- zurückfließen. tion of the school system in Bremen may seriously Während sich also auf der einen Seite große und prevent HighSEA from continuing the project. andauernde Erfolge für HighSEA einstellen und die Since Bremerhaven was awarded “City of Science laufende Organisation sich weit gehend verstetigt 2005“ our school-lab SEASide is visited by a conti- hat, befindet sich das Projekt andererseits in einer kri- nuously growing number of children and young tischen Phase: Aufgrund der strukturellen Verände- people. Our very successful program of six visits rungen des Schulsystems des Bundeslandes Bremen with experiments about a previously agreed upon ist es fraglich, ob es gelingt, die für HighSEA nötigen topic was the basis for a recent extension. We started Freiräume auch weiterhin zu erhalten. a long-term cooperation with the Paula-Modersohn- Das Schülerlabor SEASide wird seit der Aktion Schule (Wulsdorf), an integrated comprehensive der „Stadt der Wissenschaft 2005“ von einer ständig school. Students with an interest in natural sciences wachsenden Zahl von Besuchergruppen genutzt. (grade 9) and students who want to finish school one Zusätzlich zu dem schon bestehenden Angebot von year earlier (grade 7) experimented and studied the

sechs Besuchstagen zu einem zuvor abgestimmten topic “CO2 plus temperature = climate change?“ for Thema haben wir eine intensivere Zusammenarbeit six months at the Alfred Wegener Insitute. The AWI mit der Paula-Modersohn-Schule (Wulsdorf), einer school lab SEASide was the first of the Helmholtz integrierten Gesamtschule, aufgenommen. SchülerIn- school labs to intensify a close cooperation with nen eines naturwissenschaftlichen Wahlpflichtkurses smaller numbers of schools or students. More and (Jahrgansstufe 9) und solche, die ein Abitur nach 12 more Helmholtz school labs are following this Jahren anstreben (Jahrgangsstufe 7), haben jeweils example and offer not only one-day-excursions, but

ein halbes Jahr lang im AWI zum Thema „CO2 plus also a series of several visits for single groups of stu- Temperatur=Klimawandel?“ experimentiert und gelernt. dents. Das AWI-Schülerlabor SEASide ist damit Vorreiter für eine Entwicklung, die auch in anderen Helmholtz- Schülerlaboren immer mehr angestrebt und umgesetzt wird: Neben die eintägigen Besuche von Grup- pen tritt für eine Vielzahl von Schülerlaboren die Abb. 1: HighSEA II auf Spitzbergen. Fig. 1: Highsea II on expedition to Svalbard. intensivere Zusammenarbeit mit einzelnen Schulen (Photo: S. Gatti) oder Lerngruppen über einen längeren Zeitraum hinweg. 233

15. Personeller Aufbau und Haushaltsentwicklung Personnel structure and budget trends 234 15. Personeller Aufbau und Haushaltsentwicklung Personnel structure and budget trends 235 15.1 Personalplan 2006/2007 Staff plan 2006/2007

Die personelle Entwicklung im Berichtszeitraum ist Helgoland in den nachstehenden Übersichten dargestellt. am 31.12.2006 am 31.12.2007 unbefristetes Bremerhaven Personal 47,5 47,5 am 31.12.2006 am 31.12.2007 befristetes Personal 13 20 unbefristetes Personal 290,5 291 Summe 60,5 67,5 befristetes Personal 357 354 davon drittmittelfinanziert 3 7 Summe 647,5 645 davon drittmittelfinanziert 189 201

Sylt am 31.12.2006 am 31.12.2007 unbefristetes Potsdam Personal 19,5 19,5 am 31.12.2006 am 31.12.2007 befristetes Personal 12 9 unbefristetes Personal 34 36 Summe 31,5 28,5 befristetes Personal 44 47 davon drittmittelfinanziert 4 4 Summe 78 83 davon drittmittelfinanziert 23 21 Stiftung AWI gesamt am 31.12.2006 am 31.12.2007 unbefristetes Personal 391,5 394 befristetes Personal 426 430

Summe 817,5 824 davon drittmittelfinanziert 219 233 236 15. Personeller Aufbau und Haushaltsentwicklung Personnel structure and budget trends 237 15.2 Finanzplan 2006/2007 Personalentwicklung im AWI von 1992 bis 2007 (in Vollzeitequivalenten) 900 Financial plan 2006/2007

800 Stiftung AWI Insel- Ist am 31.12.2006Insel- Ist am 31.12.2007 219 233 Bremerhaven stationen Potsdam gesamt Bremerhaven stationen Potsdam gesamt 700 163 162 166 158,5 144 T€ T€ T€ T€ T€ T€ T€ T€ 145 139 600 126 Betrieb Personal 22.943 3.536 2.308 28.787 20.819 4.009 2.400 27.228 500 80 100,5 236,5 207 197 105,5 247 251 247 Sachmittel 39.956 4.654 1.375 45.985 38.524 4.570 1.311 44.405 70 239 267 51 204,5 218 400 40,5 200 205 Investitionen 183 186 183 300 162 Laufende Investitionen 5.740 1.117 497 7.354 12.034 665 681 13.380 200 391,5 394 353,5 369,5 336 330,5 327 323 344 340,5 Investitionen 236 243 238 236,5 € 100 214 227 > 2,5 Mio 17.073 1.863 0 18.936 13.448 1. 9 5 0 0 15.398

0 Einnahmen 0 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 Erlöse u. Erträge -1.788 -555 -2 -2.345 -560 -307 -867 unbefr. Personal Annex Drittmittel Gesamt 83.924 10.615 4.178 98.717 84.265 10.887 4.392 99.544 Drittmittel 16.587 321 655 17.563 26.483 334 1.096 27.913 Personalentwicklung im AWI von 1992 bis 2007 (in Personen) 900 Werte in T€ Finanzplan 2006 / 2007 816 817,5 824 800 778 788 785 110.000 761 742 100.000 714 726 700 90.000

80.000 600 567 549 551 70.000 510 500 481 60.000 456 50.000 400 40.000

300 30.000 20.000 200 10.000

100 0 -10.000 0 Bremerhaven Bremerhaven Inselstationen Inselstationen Potsdam Potsdam Gesamt vorl. Gesamt 2006 2007 2006 2007 2006 2007 2006 2007 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 Erlöse und Erträge Personal SachmittelLaufende Investitionen Ausbauinvestitionen 239

16. Veröffentlichungen, Patente Publications, patents 240 16.1 Veröffentlichungen des Instituts Publications of the Institute 241

16.1 Veröffentlichungen des Instituts Heft 535/2006 – „Beobachtung und Modellierung der Heft 547/2007 – „Development of a novel balloon- Publications of the Institute Schneeschmelze und Aufeisbildung auf arktischem borne optical sonde for the measurement und antarktischem Meereis“, von Marcel Nicolaus. of ozone and other stratospheric trace gases“ Berichte zur Polar- und Meeresforschung Heft 536 – „Tunicaten (Ascidiacea) der Nordsee: by Mareile Wolff. Reports on Polar and Marine Research Chemische Ökologie und pharmakologisches Heft 548/2007 – Holocene and Last Glacial Maximum Heft 519/2006 – „The influence of an improved soil Heft 527/2006 – „Kleinskalige Heterogenität in der Potential“, von Jana Stefanie Barenbrock. (paleo-)productivity off Morocco: Evidence from scheme on the Arctic climate in a Regional Climate arktischen Tiefsee: Einfluss kleiner Kaltwasser- Heft 537/2006 – „The expeditions ANTARKTIS-XXII/4 benthic foraminifera and stable carbon isotopes“, Model (RCM)“, by Subodh Kumar Saha. Schwämme auf die Diversität benthischer Nemato- and 5 of the research vessel ‚Polarstern’ in 2005“, by Astrid Eberwein. Heft 520/2006 – „Global implications of Arctic climate den-Gemeinschaften “, von Christiane Hasemann. ed. by Hans-Werner-Schenke und Walter Zenk. Heft 549/2007 – 11th International Conference on processes and feedbacks: Report of the Arctic Climate Heft 528/2006 – „Makrozoobenthos-Gemeinschaften Heft 538/2006 – „Radiation measurements and synop- the Physics and Chemistry of Ice (PCI-2006), Workshop, Alfred Wegener Institute for Polar and arktischer Weichböden: Struktur uund Bedeutung tic observations at Ny-Ålesund, Spitzbergen“, by Bremerhaven, Germany, 23-28 July 2006: Abstracts“, Marine Research, Potsdam (Germany), 5-7 September als Nahrungsgrundlage demersaler Fische “, von Heike Kupfer, Andreas Herber, Gert König-Langlo. ed. by Frank Wilhelms and Werner F. Kuhs. 2005“, ed. by Annette Rinke and Klaus Dethloff. Marko Herrmann. Heft 539/2006 – „The expedition LENA 2004 in Heft 550/2007 – Expeditions in Siberia in 2005“, Heft 521/2006 – „Südöstlicher Atlantik und südwestli- Heft 529/2006 – „Strategies of cellular ageing in polar Siberia and the expedition LIVINGSTONE 2005 ed. by Lutz Schirrmeister. cher Indik: Rekonstruktion der sedimentären und and temperate marine invertebates“, by Eva Philipp. in Antarctica“, ed. by Dirk Wagner Heft 551/2007 – The expeditions ANTARKTIS-XXII/1 tektonischen Entwicklung seit der Kreide: AISTEK-II: Heft 530/2006 –„Schiffstagebuch der Steam-Bark Heft 540/2006 – „Seafloor analysis based on and XXII/2 of the research vessel ‚Polarstern’ Mosambik Rücken und Mosambik Becken; Report GROENLAND geführt auf einer Fangreise in die multibeam bathymetry and backscatter data“, in 2004/2005“, ed. by Saad el Naggar, Gerhard of the RV ‚Sonne’ cruise SO-183, Project AISTEK-II, Antarktis im Jahre 1873/1874 unter der Leitung by Andreas Beyer. Dieckmann, Christian Haas, Michael Schröder 20 May to 7 July 2005“, ed. by Wilfried Jokat. von Capitain Ed. Dallmann“, hrsg. und kommentiert Heft 541/2006 – „The exchange of energy, water and and Michael Spindler. Heft 522/2006 – „Benthische Foraminiferenvergesell- von Reinhard A. Krause und Ursula Rack. carbon dioxide between wet Arctic tundra and the Heft 552/2007 – Spatial distribution of snow schaftungen als Anzeiger für spätquartäre Positions- Heft 531/2006 – „Aggregations of Arctic deep-sea atmosphere at the Lena River, Northern Siberia“, accumulation and snowpack properties in Dronning veränderungen der Fronten des Antarktischen scavenging amphipods at large food falls“, by by Lars Kutzbach. Maud Land, Antarctica: Observational techniques Zirkumpolarstroms im Südatlantik“, von Miriam Katrin Premke. Heft 542/2007 – „Identification of seafloor and methods for surface mass-balance assessment Rudolph. Heft 532/2006 – „Ecological preferences of benthic provinces – specific applications at the deep-sea of polar ice sheets“, by Gerit Rotschky. Heft 523/2006 – „Late Weichselian to Holocene foraminifera in the Eastern South Atlantic: Distribu- Håkon Mosby Mud Volcano and the North Sea“, Heft 553/2007 – „Helicopter electromagnetic sea sedimentation in the inner Kara Sea: Qualification tion patterns, stable carbon isotopic composition, by Kerstin Jerosch. ice thickness estimation: an induction method and quantification of processes“, by Klaus Hauke and paleoceanographic implications“, by Laetitita Heft 543/2007 – „Farming in a high energy environ- in the centimetre scale“, by Andreas Pfaffling. Dittmers. Licari. ment: Potentials and constraints of sustainable Heft 554/2007 – „Late quaternary environment of Heft 524/2006 – „Nichtlineare Dynamik atmosphä- Heft 533/5006 – „The expedtion ANTARKTIS-XXII/3 offshore aquaculture in the German Bight (North Central Yakutia (NE Siberia): Signals in frozen rischer Zirkulationsregime in einem idealisierten of the research vessel ‚Polarstern’ in 2005“, ed. Sea)“, by Bela Hieronymus Buck. ground and terrestrial sediments“, by Steffen Popp. Modell“, von Mario Sempf. by Eberhard Fahrbach. Heft 544/2007 – „The expeditions ARKTIS-XX/1 Heft 555/2007 – „Bestimmung verschiedener Eisklassen Heft 525/2006 – „Processing of shipborne magnetome- Heft 534/2006 – „Sensitivitätsstudien und Analyse and XX/2 of the research vessel ‚Polarstern’ in durch statistische Analyse der Rauigkeit von ter data and revision of the timing and geometry of von Atmosphäre-Meereis-Wechselwirkungen mit 2004“, ed. by Gereon Budéus and Peter Lemke. Meereis“, von Carola von Saldern. the Mesozoic break-up of Gondwana“, by dem regionalen Atmosphärenmodell HIRHAM4 auf Heft 545/2007 – „Lakustrine Sedimente als Archive Heft 556/2007 – The expedition ANTARKTIS-XXIII/1 Matthias König. Basis eines neu entwickelten beobachtungsgestütz- des spätquartären Umweltwandels in der of the research vessel ‚Polarstern’ in 2005“, ed. Heft 526/2006 – „Effects of ultraviolet radiation ten unteren Modellantriebs während ausgewählter Amery-Oase, Ostantarktis“, von Nadja Hultzsch. by Michiel Rutgers van der Loeff. on early life stages of cold temperate and Arctic Sommer über der Arktis/Laptewsee“, von Heft 546/2007 – „Detaillierte Biomarkeruntersuchugen Heft 557/2007 – „The expedition ANTARKTIS-XXIII/4 macroalgae: Implications for recruitment and Klaus Görgen. an Sedimentkernen von ODP-Leg 177“, von of the research vessel ‚Polarstern’ in 2006“, ed. vertical depth distribution“, by Michael Y. Roleda. Petra Weller. by Karsten Gohl. 242 16.1 / 2 Veröffentlichungen des Instituts /der Mitarbeiter Publications of the Institute / by members of staff 243

Heft 558/2007 – „The expedition ANTARKTIS-XXIII/3 Heft 568/2007 – „The Expedition ANTARKTIS-XXIII/2 of 16.2 Veröffentlichungen der Mitarbeiter of the research vessel ‚Polarstern’ in 2006“, ed. the research vessel ‚Polarstern’ in 2005/2006“, ed. Publications by members of staff by Christine Provost by Volker Strass. Heft 559/2007 – „Determination of sea ice surface elevation with laser and radar altimetry and commari- 2006, begutachtet son with ice thickness data sets in the Arctic and Presse- und Öffentlichkeitsarbeit: Abelmann, A., Gersonde, R., Cortese, G., Kuhn, G., Anger, K., Torres, G., Giménez, L. (2006). Antarctic“, by Sibylle Göbell. Das AWI in den Jahren 2004 und 2005 Smetacek, V. (2006). 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Anhang Annex 322 Personal Personnel 323 I. Personal Personnel Stand: 31. Dezember 2007 Anhang I / Annex I

Direktorium Birnbaum, Dr. Gerit Kaffes, Athanasios Ropers, Malte Bathmann, Prof. Dr. Ulrich Gutow, Dr. Lars Köhler-Günther, Professor Dr. Niehoff, Dr. Barbara Lochte, Prof. Dr. Karin Bleyer, Andrea Kalmbach, Dirk Saynisch, Jan Bauerfeind, Dr. Eduard Gutowska, Magdalena Angela Nöthig, Dr. Eva-Maria Wolke, Dr. Heike Bluszcz, Thaddäus Kanzog, Corinna Schauer, Dr. Ursula Benthien, Dr. Albert Gutt, Dr. Julian Koschnick, Nils Nyssen, Dr. Fabienne Biebow, Dr. Nicole Boebel, Dr. Olaf Karcher, Dr. Michael Schmitt, Dr. Bettina Bergmann, Dr. Melanie Hamm-Dubischar, Dr. Kranz, Sven Pape, Dr. Carsten Gatti, Dr. Susanne Böning, Carmen Kauker, Dr. Frank Schodlok, Dr. Michael Beszteri, Sára Christian Krell, Dr. Andreas Pappert, Anja Kottsieper, Anja Bornemann, Dr. Horst Kegel, Jessica Schrems, Professor Dr. Otto Beyer, Kerstin Händel, Nicole Krieten, Guido Passow, Dr. Uta Krause, Dr. Reinhard Bracher, Dr. Astrid Kindermann, Dr. Lars Schröder, Dr. Michael Bijma, Professor Dr. Jelle Harbou, Lena von Krock, Dr. Bernd Philipp, Dr. Eva Kunz-Pirrung, Dr. Martina Brunnabend, Sandra-Esther Klages, Dr. Michael Schröter, Dr. Jens Bock, Dr. Christian Held, Dr. Christoph Krone, Roland Piontek, Judith Lembke-Jene, Lester Budéus, Dr. Gereon Klatt, Dr. Olaf Schwarz, Dr. Jill Borchard, Corinna Helmke, Dr. Elisabeth Krüner, Günter Plötz, Dr. Joachim Mahnkopf, Sigrid Burkhardt, Elke Köberle, Cornelia Sidorenko, Dr. Dmitry Bornemann, Dr. Horst Henjes, Dr. Joachim Kruse, Svenja Ploug, Dr. Helle Rainey, Sabine Chiaventone, Birgit König-Langlo, Dr. Gert Skachko, Dr. Sergey Brenner, Matthias Herrmann, Marko Kuchta, Renate Pöhlmann, Kevin Reinke, Dr. Manfred Cohrs, Wolfgang Krumpen, Thomas Sokolova, Elena Brey, Dr. Thomas Hinz, Friedel Lannig, Dr. Gisela Pörtner, Prof. Dr. Hans-Otto Ruholl, Jan-Christoph Cristini, Luisa Laepple, Thomas Startseva, Dr. Olga Broeg, Dr. Katja Hirche, Dr. Hans-Jürgen Laudien, Dr. Jürgen Potthoff, Dr. Michael Tschertkowa, Elena Cui, Haiyang Lehmenhecker, Sascha Strass, Dr. Volker Brodte, Dr. Eva-Maria Hirse, Timo Lichte, Ellen Rachor, Dr. Eike Damm, Michael Lemke, Professor Dr. Peter Strothmann, Olaf Buck, Dr. Bela Hoch, Nikolai Barwich, Elke Reuter, Kristine Presse- und Öffentlich- Danilov, Dr. Sergey Linow, Stefanie Timmermann, Dr. Ralph Burhop, Dörte Hoffmann, Christel Liebert, Ursula Richter, Klaus-Uwe keitsarbeit Dierking, Dr. Wolfgang Lohmann, Prof. Dr. Gerrit Trumm, Florian Buschmann, Alexander Hoge, Ulrich Lochthofen, Normen Rocha, Régine da Cieluch, Dr. Ude Fahrbach, Dr. Eberhard Loose, Bernd Wacker, Dr. Ulrike Cembella, Professor Dr. Allan Hollmann, Beate Lorenzen, Christiane Rost, Dr. Björn Diederich, Susanne Fieg, Dr. Kerstin Losch, Dr. Martin Wagner, Axel Daniel, Claudia Holtz, Ulrike Lucassen, Dr. Magnus Sablotny, Burkhard Dummermuth, Dr. Angelika Fritzsch, Dr. Bernadette Loza, Dr. Svetlana Wang, Qiang Dannheim, Jennifer Iversen, Morten Lüder, Dr. Ulrike Sailley, Sévrine Grobe, Margret Gerdes, Dr. Rüdiger Lüpkes, Dr. Christof Weigelt-McGlone, Marietta David, Gabriele Jaeckisch, Nina Ludwichowski, Kai-Uwe Sartoris, Dr. Franz Josef Kube, Dr. Jens Gouretzki , Dr. Viktor Macrander, Dr. Andreas Wenzel Dr. Manfred Dieckmann, Dr. Gerhard Janssen, Dietrich Lunau, Dr. Mirko Schäfer, Sabine Martin, Jacqueline Gröschke, André Martin, Dr. Torge Wisotzki, Andreas Dissard, Delphine John, Dr. Uwe Marx, Ute Schewe, Ingo Pauls, Margarete Grosfeld, Dr. Klaus Maßmann, Silvia Witte, Hannelore Drebing, Wolfgang Joschko, Tanja Medlin, Dr. Linda Schiel, Professor Dr. Sigrid Pichler, Claudia Gryanik, Dr. Vladimir Nuñez-Riboni, Dr. lsmael Zöllner, Mathias Dubischar, Dr. Corinna Jürgens, Jutta Mehl, Helga Schröder, Dr. Alexander Röchert, Ralf Hacker, Filip David Diego Zhang, Jian Engel, Dr. Anja Kattner, Professor Dr. Gerhard Mehrtens, Christina Schmidt, Gesine Voß-Diestelkamp, Jutta Hartmann, Dr. Jörg Olbers, Professor Dr. Dirk Zweigle, Thomas Eschbach, Andrea Klaas, Dr. Christine Mengedoht, Dirk Schröer, Mareike Hellmer, Dr. Hartmut Opzeeland, Catharina van Fisch, Ralf Klein, Boris Meyer, Dr. Bettina Schulz, Dr. Jan Wissenschaftlicher Bereich Hendricks, Stefan Plugge, Rainer Biowissenschaften Fischer, Sönke Klinck, Holger Meyer, Stefanie Schumacher, Regine Klimawissenschaften Herber, Dr. Andreas Rabe, Dr. Benjamin Abele, Dr. Doris Freitag, Michael Klinck, Karolin Meyer, Sven Schwamborn, Dr. Ralf Abel, Annemieke Heyen, Sönke Rabenstein, Lasse Alheit, Ruth Gäbler-Schwarz, Steffi Kluge, Kathrin Michler, Tanja Schwanitz, Max Baranski, Stanislawa Hohn, Sönke Reinhardt, Heiko Allhusen, Erika Gerdes, Dr. Dieter Knust, Dr. Rainer Müller, Annegret Wesche, Anne Baranski, Stanislawa Hoppema, Dr. Jan Marius Richter, Falk Bahns, Sieglinde Graeve, Dr. Martin Koch, Dr. Boris Müller, Ruth Siemon, Stephanie (FÖJ) Beszczynska-Möller, Dr. Huerta-Casas, Dr. Adriana Rimbu, Dr. Norel Bartsch, Dr. Inka Grünke, Stefanie Köck, Dr. Matthias Nehrke, Dr. Gernot Smetacek, Prof. Dr. Victor Agnieszka Janjic Pfander, Dr. Tijana Rohardt, Gerd Barz, Kristina Gusky, Manuela Neulinger, Sven C. (Kiel) Soltwedel, Dr. Thomas 324 Personal Personnel 325

Spahic, Susanne Geowissenschaften Hanfland, Dr. Claudia Niederjasper, Fred Schumacher, Dr. Stefanie Bolhöfer, Bianca Paul, Sabine Rechenzentrum und Steffens, Petra Abelmann-Gersonde, Dr. Haasemann, Katrin Niessen, Dr. Frank Seebeck, Michael Bong, Matthias Plenge, Helmut Datenbanken Steinhoff, Dennis Andrea Heckendorff, Stephan Oerter, Dr. Hans Sieger, Dr. Rainer Breyer, Petra Ritsch, Elke Androsov, Dr. Alexey Steinmetz, Richard Baumann, Ludmilla Hefter, Dr. Jens Ott, Dr. Norbert Sorensen, Aysel Davidis, Edith Schierwater, Andrea Behrens , Dr. Jörn Storch, Dr. Daniela (halbtags) Behrens, Melanie Helling, Donata Parsiegla, Nicole Stein, Professor Dr. Rüdiger Dworatzek, Christina Schwarz, Berit Beszteri, Dr. Bánk Strieben, Sabine Berger, Daniela Hörhold, Maria Penshorn, Dietmar Steph, Dr. Silke Ewen, Ralf Siegmund, Ralf Bräuer, Benny Stucken, Karina Bock, Michael Jacot des Combes, Dr. Hélène Petersen, Christoph Steinhage, Dr. Daniel Feuster, Astrid Spencer, Susan Bunne, Sibylla Sweet, Elisabeth Bock, Ute Jerosch, Dr. Kerstin Pöhlmann, Kevin Stölting, llsetraut Fröhlich, Kirsten Stern, Martina Dieck, Wolfgang Terbrüggen, Anja Böttjer, Ulrike Jokat, Dr. Wilfried Rathlau, Rike Sturm, Dr. Arne Gerken, Birgit Struschka, Birgit Fritzsch, Dr. Bernadette Teschke, Mathias Breitzke, Dr. Monika Karakas, Dr. Gökay Rethemeyer, Dr. Janet (Uni HB) Tiedemann, Professor Dr. Gruberbauer-Kaschek, Sündermann, Marika Harig, Dr. Sven Thoms, Dr. Silke Caniupan, Magaly Kasten, Dr. Sabine Riedel, Dr. Carsten Ralf Monika Viehoff, Eva Hiller, Professor Dr. Wolfgang Tillmann, Dr. Urban Cordelair, Ruth Kipfstuhl, Dr. Josef Rincon-Martinez, Daniel Twarloh, Birthe Hebold-Heitz, Winfried Witt, Silke Kattwinkel, Bettina Töbe, Dr. Kerstin Cortese, Dr. Giuseppe Köhler, Dr. Peter Andrés Uenzelmann-Neben, Dr. Henkel, Silke Wittke, Erich Klaschka, Florian Valentin, Dr. Klaus Damm, Dr. Ellen König, Dr. Matthias Rocha, Dr. Christina de la Gabriele Herr, Nicole Kosinski, Jörg Vélez Rodriguez, Dr. Jose Dick, Dorothee Kretschmer, Sven Roeske, Tobias Valero-Delgado, Fernando Hornke, Rudolf Technische Dienste Krause-Babst, Hans Alberto Eckstaller, Dr. Alfons Kriews, Dr. Michael Rutgers van der Loeff, Dr. Vöge, Ingrid Janson, Marcus Bütecke, Uwe Liegmahl-Pieper, Dr. Herbert Völker, Dr. Christoph Ehlers, Birte-Marie Kuhn, Dr. Gerhard Michiel Wanke, Renate Janßen, Jürgen Dunker, Erich Macario, Dr. Ana Waldthausen, Constanze von Eisen, Dr. Olaf Kusch, Stephanie Rybak, Dr. Oleg Weigelt, Dr. Estella Kalina, Marion Ferber, Thorsten Makedanz, Siegfried Walther, Kathleen Esper, Dr. Oliver Lamy, Dr. Frank Richter, Ulrike Weller, Dr. Petra Kappmeier, Angela Hegemann, Wolfram Matthes, Jörg Weihe, Ellen Fahl, Dr. Kirsten Langer, Janine Sachs, Oliver WeIler, Dr. Rolf Karic-Fazlic, Vesna Krüger, Maik Mentrup, Lars Weiß, Monika Fischer, Dr. Hubertus (vorher: Bardenhagen) Saukel,Cornelia Wesche, Christine Kohnke, Christina Littmann, Matthias Nerger, Dr. Lars Wiegemann, Dr. Maja Freitag, Dr. Johannes Lensch, Norbert Sauter, Dr. Eberhard Wiebe, Susanne Krämer, Alexandra Marold, Peter Nixdorf, Heike Wiencke, Professor Dr. Christian Frenzel, Andreas Li, Xin Schankat, Mirko Wilhelms, Dr. Frank Kropf, Florian Müller, Ralf Onken, Bastian Wilkop, Tomas Friedrich, Dr. Jana Luttmer, Walter Schenke, Dr. Hans-Werner Wollenburg, Dr. Jutta Kück, Liane Neumann, Wolfgang Pfeiffenberger, Dr. Hans (MPI, Bremen) Fröhlking, Rita Mackensen, Professor Dr. Schlindwein, Dr. Vera Zarrieß, Michelle Lange, Susanne Petereit, Reinhold Rehder, Jörg Wittig, Rolf-Marcus Gebhardt, Dr. Catalina Andreas Schlitzer, Professor Dr. Reiner Lehn, Sylvia Pollakowski, Florian Schäfer-Neth, Dr. Christian Wittmann, Astrid Gehrmann, Martin Magens, Diana Schlomann, York Otto-Schmidt-Labor Malitz, Gerhard Pollnick, Lothar Schlüter, Jens-Michael Wohlrab, Sylke Geißler, Dr. Wolfram Martens, Hartmut Schlüter, Professor Dr. Michael Hölemann, Dr. Jens Alfons Meinardus, Beate Rastedt, Günter Schreiber, Frauke Wolff, Martha Maria Gentz, Torben Matthießen, Dr. Jens Schlüter, Philip Mudersbach, Helga Rehmcke, Steven Schröter, Dr. Michael Wolf-Gladrow, Professor Dr. Gersonde, Dr. Rainer Meyer, Günter Schmidt-Aursch, Dr. Allgemeiner Bereich Mühlstädt, Dorothee Renke, Volker Schütze, Alexander Dieter Glückselig, Birgit Miller, Professor Dr. Heinrich Mechita Verwaltung Müller, Heino Sibberns, Reinhard Schulze, Dietmar Yang, Ines (geb. Jung) Gohl, Dr. Karsten Möller, Lars Schmitt, Jochen Atens, Katrin von Müller, Renate Sommerfeld, Jacqueline Ye, Ying Graffe , Dorothea Mollenhauer, Professor Dr. Schneider, Dr. Judit Audebert, Catherine Neumann, Klaus-Dieter Thiele-Wolff, Frauke Grobe, Dr. Hannes Gesine Schönborn, Lisa Berger, Claudia Niess, Barbara Werner, Van Khanh Hamann, Ilka Müller, Juliane Schreck, Michael Bohling, Michaela Ottmers, Hans-Jörg Wübber, Dr. Chresten 326 Personal Personnel 327

Bibliothek Ebert, Sonja Überwinterer Frickenhaus, Prof. Dr. Stephan Chapligin, Bernhard Lehmann, Dr. Ralph Wagner, Dr. Dirk Knefelkamp, Britta Brannemann, Marcel Fleischer, Sabrina Antarktis-Station Neumayer Gerchow, Peter Debatin, Siegrid Leutert, Beate Westermann, Sebastian Knoll, Ulrich Gomez, Michael-John Folkens, Lasse 2007-2009 Haas, Dr. Christian Deckelmann, Holger Liebner, Susanne Wetterich, Sebastian Kraberg, Dr. Alexandra Laetsch, Brigitte Fromm , Christina Langer,Seweryn Handorf, Dr. Dörthe Dethloff, Professor Dr. Klaus Litz, Christine Wohltmann, Dr. Ingo Krüß, Margret Leiding, Karin Geils, Judith Nantke, Dr. Jürgen Heilmayer, Dr. Olaf Diekmann, Dr. Bernhard Maturilli, Dr. Marion Leusmann, Stefan Lüdke, Antje Geiß, Annika Nehring, Franziska Huybrechts, Dr. Philippe Dorn, Dr. Wolfgang Meyer, Dr. Hanno Standort Helgoland Liedtke, Marcel Sassen, Ina Harrie , Jan Wittig, Julia Klages, Claudia Erxleben, Sabine Midleja, Heike (Azubi) Alexander, Ulrich Löder, Martin Schröder, Horst Karandi, Robert Paranhos Zitterbart, Daniel Köllen, Melanie Eulenburg, Antje Mielke, Moritz Alexander, Ute Lorenzen, Werner Soll, Stephani Knobel, Tinar Meyer, Mathias Fritzsche, Dr. Diedrich Müller, Gerald Anger, Dr. Klaus Lührs, Hans-Carl Lawrenz, Kim Nachrichtlich: Mock, Dr. Thomas Ganzert, Lars Muster, Sina Bickmeyer, Dr. Ulf-Georg Maike, Andreas Logistik Linnemann, Marvin Überwinterer Reederei Laeisz Onken, Heike Gathen, Dr. Peter von der Nazarova, Dr. Larissa Block, Helgo Malzahn, Dr. Arne Bochert, Sanne Machner, Nina Böhler Pfeifer, Dr. Kerstin Gericke, Heiko Neuber, Dr. Roland Böhmer, Kathrin Molis, Dr. Markus Drücker, Cord Midleja, Heike Denecke Rachold, Dr. Volker Glushak, Ksenya Opel, Thomas Boos, Karin Müller, Petra El Naggar, Dr. Saad El Dine Nieske, Patrik Fröhlich Reiter, Anne-Katrin Gräning, Sigrun Orgis, Thomas Brandt, Petra Nettelmann, Uwe Gernandt, Dr. Hartwig Oetjen, Kerstin Hänle, Mike Röben, Heike Graeser, Jürgen Overduin, Dr. Paul Pier Buchholz, Professor Dr. Oberbeckmann, Sonja Janneck, Jürgen Qualek, Sascha Lenuck Schmekel, Yvonne Hebestadt, Ines Piel, Konstanze Friedrich Oppermann, Bettina Kuhlmann-Treu, Beate Schröer, Annika Müller, Ulf Schönfeld, Jutta Hermichen, Dr. Wolf-Dieter Rex, Dr. Markus Bussmann, Dr. Ingeborg Peters, Heino Loeppke, Petra Schütt, Philipp Riess, Felix Schütt, Ekkehard Herzschuh, Professor Dr. Richter, Astrid Carstens, Kristine Peters, Silvia Matz, Thomas Sdrenka, Jan Ramson, Wolfgang Storch, Dr. Daniela Ulrike Rinke, Dr. Annette Denker, Helgo Piorek, Regina Nixdorf, Dr. Uwe Suhr, Selina Thiele, Julia Hoff, Ulrike Ritter, Dr. Christoph Dittmayer, Carsten Rauch, Brigitte Nolting, Michael Uhlmann, Pascal Arktisstation Spitzbergen Volkenborn, Nils Hoffmann, Anne Sachs, Torsten Döpke, Hilke Redetzky, Ingelore Weynand, Markus Völker, Kevin Larmanou, Eric Wand, Dr. Ulrich Holm, Dirk Saha, Subodh Kumar Ehmen, Sabine Reichenberger, Kristina Witt, Ralf Wantje, Lars Eric Peterson, Mareike Wiltshire, Prof. Dr. Karen Helen Hubberten, Prof. Dr. Schirrmeister, Dr. Lutz Fischer, Dr. Philipp Reichert, Katharina Wohltmann, Holger Weidanz, Isabell Schumacher, Dr. Marcus Wuttke, Dr. Sigrid Hans-Wolfgang Schlaffer, Gabriela Franke, Professor Dr. Röw, Anja Woriescheck, Klaus Wilhelm, Kristina (seit 19.11.2007) Zondervan, Dr. Ingrid Kienast, Dr. Frank Schmidt, Tobias Heinz-Dieter Saborowski, Dr. Reinhard Ziffer, Albert Wischnewski, Laura Vockenroth, Rainer Kiewitt, Doreen Schneider, Waldemar Frier, Detlef Schmalenbach, Isabel Standort Potsdam Klein, Katrin (vorher: Wolf) Schönicke, Lutz Gebühr, Christina Schomburg, Insa Auszubildende Überwinterer Beurlaubte Mitarbeiter/ Aichner, Bernhard Knobel, Tina (Azubi) Schofield, Dr. Robyn Gerdts, Dr. Gunnar Schütt, Dr. Wolf-Christian Adam, Daniel Antarktis-Station Neumayer innen Andreev, Dr. Andrej Koch, Katharina Schwamborn, Dr. Georg Grauel, Christine Schütz, Daniel Ahrens, Daniel 2006-2008 Aberle-Malzahn, Dr. Nicole Bastian, Ute Kopsch, Conrad Stachura-Suchoples, Dr. Haas, Andrea Sdrenka, Jan Azimi, Maximilian Graser, Nora Ahammer, Heinz Boike, Dr. Julia Kramer, Annette Katarzyna Herrig, Kathleen Tönnies, Niels Azimi Montazer, Mariam Läderach, Christine Akimova, Ana Bolton, Dr. Robert Kremser, Stefanie Stock, Maria Janke, Michael Valdivia Lahsen, Nelson Bein, Jan Torben Rudolph, Claudia Bleßmann, Daniela Borchers, Andreas Läuter, Dr. Matthias Stoof, Günter Juretschke, Gunda Voss, Robert Bodewald, Hanke Smolla, Karin Cornils, Dr. Astrid Boucsein, Dr. Bettina Langer, Moritz Treffeisen, Dr. Renate Klings, Dieter Wagner, Andreas Brenneis, Tina Waltner, Dr. Karlheinz Deigweiher, Katrin Brand, Sascha Lantuit, Hughes Vinogradova, Evgenia Klings, Karl-Walter Wanke, Carsten 328 Personal/Veranstaltungen Personnel/Events 329 II. Wissenschaftliche Veranstaltungen Scientific events Anhang II / Annex II

Wichels, Dr. Antje Geschäftsstelle des Wis- 22. – 29.03. 2006 Arctic Science Summit Week 02. - 03.11. 2006 3rd MARS Conference of Directors, Wiegemann, Dr. Maja senschaftlichen Beirats der (ASSW) 2006, Potsdam Stazione Zoologica, Napoli, Italien Zinser, Thomas Bundesregierung Globale (Prof. Dr. H.-W. Hubberten, Prof. (Leitung: Prof. Dr. F. Buchholz - Umweltveränderung (WBGU) Dr. J. Thiede, Prof. Dr. G. Jugie) Präsident MARS – Marine Research Standort Sylt Boschert, Dr. Karin 07. - 11.05. 2006 9th International Estuarine Stations- Network) Antrick, Christiane Deke, Oliver Biogeochemistry Symposium 19. - 21. 11. 2006 ICARP II (International Armonies, Dr. Werner Hasler, Tim Warnemünde (organisiert vom Conference of Arctic Research Asmus, Dr. Harald Loose, Dr. Carsten AWI und dem Leibniz Institut Planning) Implementation Asmus, Dr. Ragnhild Michaelis, Dr. Nina für Ostseeforschung) Workshop, Potsdam (Prof. Dr. Bardt, Gerda Veronique 06. - 08.06. 2006 Steering group „Census of H.-W. Hubberten, G. Schlaffer) Beusekom, Dr. Justus van Pilardeaux, Dr. Benno Antarctic Marine Life“ (CAML) 21. - 23.02. 2007 Workshop „Long-term ecological Buschbaum, Dr. Christian Schneider-Kremer, Martina (Dr. J. Gutt) change in the northern Wadden Dolch, Tobias Schulz, Dr. Astrid 09. -10.06. 2006 Steering group „SCAR-MarBIN“ Sea“, Wattenmeerstation Sylt, Halliger, Hannelore Schulz-Baldes, Professor Dr. (Dr. J. Gutt) (J. van Beusekom, K. Reise) Hass, Dr. Christian Meinhard 23. – 28.07. 2006 11th International Symposium on 04. - 05. 12. 2006 DAMOCLES Herre, Elisabeth Weiß, Margot the Physics and Chemistry of Ice, Developing Arctic Modelling Hussel, Birgit Bremerhaven, 2006 (Dr. F. Wil- and Observing Capabilities or Jacobsen, Dr. Sabine Persönliche Assistenten der helms (Vorsitz), R. Wanke, Dr. S. Long-term Environmental Studies, Kadel, Petra Beiratsmitlieder der Bundes- Kipfstuhl und Prof. Dr. H. Miller) GENERAL ASSEMBLY, BREMEN Kellnreitner, Florian regierung Globale Umwelt- 28. - 31.08. 2006 11. Wissenschaftliche Tagung der (Dr. E. Fahrbach) Kessenich, Kristin veränderung (WBGU) Sektion Phykologie in der Deut- 04.04. 2007 ERICON - AURORA BOREALIS Kneer, Dominik zurzeit keine schen Botanischen Gesellschaft, workshop Brussels, Belgium Kraack-Mumm, Petra Biologische Anstalt Helgoland (Dr. N. Biebow, Krakau, Manuela 04. - 08.09. 2006 CENSOR Midterm Symposium in Dr. M. Kunz-Pirrung) Lützen, Erk Concepción, Chile, organisiert 15. - 20.04. 2007 EGU General Assembly 2007 Magens, Reimer durch AWI (Dr. J. Laudien) Climate: Past, Present, Future, Martens, Dr. Peter 17. – 21. 09. 2006 6th International Ice Drilling Vienna, Austria (Prof. Dr. Gerrit Mumm, Cornelia Technology workshop, National Lohmann) Pockberger, Moritz Conservation Training Center, 25. – 27. 04. 2007 International Workshop on Reise, Professor Dr. Karsten Shepherdstown, WV, USA Recent Developments in Tsunami Romanova, Tatyana (Co-Convener: Dr. F. Wilhelms) Modeling, Bremerhaven, Germany Strasser, Dr. Matthias 18. – 19. 10. 2006 Drillers Meeting, LGGE, Grenoble, (Dr. J. Schröter, Dr. J. Behrens) Frankreich (Durchführung: 21. - 24.05. 2007 Crangon Arbeitsgruppe des Dr. F. Wilhelms) ICES, BAH-AWI Helgoland (Gastgeber: Prof. Dr. F. Buchholz) 330 Veranstaltungen/Examensarbeiten Events/Theses and Dissertations 331 III. Abgeschlossene Examensarbeiten 13.06. 2007 Richtfest des Institutsneubaus in Institute, Bucharest, Romania List, Wattenmeerstation Sylt (Dr. N. Biebow, Dr. M. Kunz- Completed Theses and Dissertations 17.- 27.07. 2007 „Summer School on Diversity and Pirrung, L. Lembke-Jene) Anhang III / Annex III Functioning of Coastal Habitats“, 22. - 24.11. 2007 MarBEF – LargeNet Workshop on AWI, IOW, GKSS, Univ. Danzig, long term ecological observation, Masterarbeiten des Fachbereichs Nicolaus, Marcel Beobachtung und Modellierung IFREMER, MARBEF, Wattenmeer- AWI-Bremerhaven, (Leitung: Klimasystem 2006 der Schneeschmelze und Aufeisbil- station Sylt, (Dr. R. Asmus, G. Dr. A. Kraberg, Dr. D. Schiedek, Krumpen, Thomas Monitoring dynamics and sea-ice dung auf arktischem und antarkti- Flöser, Dr. D. Schiedek, C. Bacher, Prof. Dr. F. Buchholz) 2007 export of the Southern West New schem Meereis. Universität Bremen A. Sokolowski) 04. - 05.12. 2007 AURORA BOREALIS Siberian polynya, using model and Pfaffling, Andreas Helicopter Electromagnetic sea ice 08. - 14.09. 2007 Workshop „Course in tidal flat workshop in Russia remote sensing data, Alfred Wege- 2006 thickness estimation: An induction ecology – field experiments as Otto Schmidt Laboratory for ner Institute, Purdue University method in the centimetre scale a tool for marine research“, Polar and Marine Sciences (OSL) (Indiana, USA), K.U. Leuven (Belgium) Universität Bremen Ecolmas, Nebroc, Marbef, Watten- St. Petersburg, Russia Sokolova, Elena A Study of Large-scale Atmospheric meerstation Sylt (N. Volkenborn, (Dr. N. Biebow, Dr. M. Kunz- 2006 Dynamics on the Basis of NCEP Prof. Dr. K. Reise) Pirrung, L. Lembke-Jene) Diplomarbeiten des Fachbereichs Data and AOGCM Simulations. 25. - 27.09. 2007 CENSOR steering committee 10. - 14.12. 2007 American Geophysical Union Fall Klimasystem Universität Potsdam meeting in Bremerhaven, organi- Meeting 2007, San Francisco CA Kollosche, Matthias Zirkulationsregime in einem Stachlewska, Iwona Airborne Lidar Measurements siert durch AWI (Dr. J. Laudien) Ocean Sciences Session „Advances 2007 idealisierten Atmosphärenmodell 2006 of Arctic Aerosols. 14.03.06. 29.09.2007 Grundsteinlegung zum Erlebnis- in Tools, Techniques, and der Südhemisphäre. (Sektion AZ) Universität Potsdam zentrum Naturgewalten in List/Sylt Methods for Scientific Drilling“ Kremser, Stefanie Validierung von Wasserdampftrans- Goebell, Sibylle Indirekte Messungen der Meer- (Dr. M. Strasser) (L. Lembke-Jene, 2007 port im tropischen Tropopausen- 2007 eisdicke mittels Helikopter-basier- 01. – 03.10. 2007 SOOS Dr. N. Biebow, Co-Convener) bereich in gekoppelten Chemie- ter Laseraltimetrie in der Arktis SCAR/SCOR Southern Ocean 20. – 21.12. 2007 First workshop within the Klimamodellen. (Sektion AZ) und Antarktis. Universität Bremen Observing System (SOOS) framework of the general Martin, Torge Drift und Rückenbildung in planning workshop, Bremen (Dr. E. design of AURORA BOREALIS 2007 Numerischen Modellen und Beob- Fahrbach) SCHIFFKO GmbH, Hamburg Dissertationen des Fachbereichs achtungen. Universität Bremen 05. - 06.11. 2007 AURORA BOREALIS Hamburg, Germany Klimasystem Saldern, Carola von Bestimmung verschiedener Eis- workshop in Italy (Dr. M. Kunz-Pirrung, Frieler, Katja Beitrag zum theoretischen Ver- 2007 klassen durch statistische Analyse Instituto de Scienze Marine/Bilogia L. Lembke-Jene, Dr. N. Biebow) 2006 ständnis polarer stratosphärischer der Rauigkeit von Meereis. del Mare, Venice, Italy Ozonverluste. Universität Potsdam Universität Bremen (Dr. N. Biebow, Dr. M. Kunz- Lettmann, Karsten Untersuchungen zur Variabilität Tegtmeier, Susann Variationen der stratosphärischen Pirrung, L. Lembke-Jene) 2006 im Südlichen Ozean mit dem 2007 Residualzirkulation und ihr 16. - 17.11. 2007 AURORA BOREALIS Ozeanzirkulationsmodell BARBI. Einfluss auf die Ozonverteilung. workshop in Romania Universität Bremen Universität Potsdam Romanian Polar Research Lorenz, Stephan J. Glacial and interglacial climate Wang, Qiang Influence of topography and 2006 during the late Quaternary: global 2007 topography discretisation on circulation model simulations momentum balance studied and comparison with proxy data. with a developed Finite Element Universität Hamburg ocean model. Universität Bremen 332 Abgeschlossene Examensarbeiten Completed Theses and Dissertations 333

Habilitationen des Fachbereichs Herrmann, Regine Zeitliche Variabilität in der Bruder, Katrin Taxonomic Revision of diatoms Diercks, Sonja Development and evaluation Klimasystem 2006 Zooplanktonverteilung in verschie- 2006 belonging to the Family Navicu- 2007 of rapid and semi-automated Jacobi, Reactions on surfaces of frozen denen Wassermassen des Südatlan- laceae based on morphological devices for the detection of Hans-Werner water: importance of surface tiks und im atlantischen Sektor and molecular data. toxic algae. Universität Bremen 2007 reactions for the distribution of des Südpolarmeeres basierend auf Universität Bremen Gescher, Christine The development and evaluation of reactive compounds in the Messungen mit dem Continuous Gerdes, Birte Bioremediation of crude oil in 2007 a microarray for the assessment of atmosphere. Fachbereich Biologie Plankton Recorder (CPR). 2006 Arctic and Antarctic sea-ice biodiversity and for the detection & Chemie der Universität Bremen Universität Bremen. and the influence on changes in of toxic algae. Universität Bremen Uhlig, Christiane Anti-Freeze-Proteine in Meereis- bacterial communities‘ und Teschke, Matthias Influence of seasonal light 2006 Diatomeen - ihre Diversität ‚Degradation of petroleum hydro- 2007 conditions on the physiology Diplomarbeiten des Fachbereichs und Expression am Beispiel von carbons by cold-adapted sea-ice of Antarctic krill, Euphausia Biowissenschaften/Sektion Biologische Fragilariopsis curta. bacteria. Universität Bremen superba: Implications for over- Ozeanographie Fachhochschule Aachen Jansen, Sandra Feeding behaviour of Calanoid winter biology and maturity Chemousova, Studies on analysis of annual Haase, Susann Eukaryotic biodiversity of Arctic 2006 Copepods and Analyses development. Universität Bremen Anastasia ADCP data from station located 2007 and Antarctic sea ice – a molecular of their Faecal Pellets. 2006 on the Shelf and continental slope Approach. TU Braunschweig Universität Bremen Diplomarbeiten der Sektion of the Laptev Sea owing to seaso- Rabe, Kathrin Saisonale Sedimentationsmuster Klein, Georgia Benthic and Pelagic Coupling Marine Biogeologie nal aspects of vertical distribution 2007 von Plankton in Sinkstofffallen 2006 of Diatoms (Bacillariaceae) Kranz, S. A. Ökophysiologische Untersuchun- and diel vertical migration of aus dem Gebiet der Framstraße in Response to Hydrodynamic 2006 gen zum Kohlenstoff- und Stick- zooplankton species. (Arktis, „Hausgarten“ 79°0,17 N, Forces in the Wadden Sea. stofferwerb des Cyanobakteriums Universität Sankt Petersburg 4° 20,86 E) während der Jahre Universität Bremen Trichodesmium. TU Kaiserslautern Friedrichs, Lars Verteilung und Analyse von 2000-2005. Universität Oldenburg Krell, Andreas Molecular adaptations to salt stress 2006 Copepoden-Faecal Pellets im Zielke, Sascha Entwurf und Implementierung einer 2006 in the sea ice diatom /Fragilariop- Dissertationen der Sektion Südpolarmeer. Universität Bremen 2007 Datenbank in einem Analysesystem sis cylindrus. Universität Bremen Marine Biogeologie Gangishetti, Umesh Photosynthetic Gene Expression für die Vergleichende Genomik. Stumm, Karen Investigation on the diversity Nehrke, Gernot Calcite Precipitation from 2006 in Emiliania huxleyi by quantita- Hochschule Mannheim 2006 and function of microphytes 2007 Aqueous solution: Transformation tive RT-PCR analysis. and protists in the food web from Vaterite and Role of Universität Bremen of marine and limnic sediments. Solution Stoichiometry (Geologica Guerra, Citlali Bestimmung von Wachstumsraten Dissertationen des Fachbereichs Universität Bremen Ultraiectina Mededelingen van 2006 bei larvalem Krill (Euphausia Biowissenschaften/Sektion Biologische Böttjer, Daniela Trophic interactions in the de Faculteit Geowetenschappen). superba) im antarktischen Herbst Ozeanographie 2007 microbial food web in a coastal Universität Utrecht, Niederlande in der Lazarev-See - Ein Vergleich Bernard, Kim Sarah The role of the euthecosome Ptero- upwelling system off central verschiedener methodischer 2006 pod, Limacina Retroversa, in the Chile (36°C). Universität Bremen Ansätze-. Universität Bremen polar frontal zone, Southern Ocean. Rhodes University, South Africa 334 Abgeschlossene Examensarbeiten Completed Theses and Dissertations 335

Diplomarbeiten der Sektion Müller-Wiegmann, Wird das Wachstum der Muschel Joschko, Tanja Influence of artificial hard substra- Makroalgen-Biologie Karkosz, Jens Stabilität von benthischen Corinna Arctica islandica bei Island 2007 tes on recruitment success of the Enge, Annekatrin Trophische Interaktionen zwischen 2007 Aufwuchsgesellschaften bei 2006 durch das Klima beeinflusst? zoobenthos of the German Bight. 2006 Laminaria digitata und Meso- Transplantation in der Nordsee. Universität Bremen Universität Oldenburg herbivoren. Universität Rostock Universität zu Köln Jantschik, Petra Ist das Wachstum des Kabeljau Rehm, Peter Cumacea (Crustacea, peracarida) Fricke, Anna Effects of UV radiation on the Vogt , Johanna Einfluss sommerlicher 2007 (Gadus morhua) an klimatische 2007 des Antarktischen Schelfs – Diversi- 2006 succession of benthic communities 2007 Temperaturen auf die Rekrutierung Oszillation gekoppelt? tät, Biogeographie und Phylogenie. in Spitsbergen. Universität Bremen des Helgoländer Brauntanges Universität Rostock Universität Bremen Gehling, Cornelia Qualitative und quantitative Laminaria digitata. Staatsexamens- Rios, C. Marine Benthic Communities of 2006 Analyse des Laminarienwaldes arbeit Universität Hamburg 2007 the Magellan Region, Southern vor Helgoland – ein Vergleich Dissertationen der Sektion Chile: Contribution of different zu 1970. Universität Bremen Dissertationen der Sektion Ökologie mariner Tiere habitats to the overall biodiversity. Steinhoff, Franciska Effekte von UV-Strahlung Makroalgen-Biologie Barz, Kristina Influence of pelagic invertebrate University of Bremen 2006 und Temperatur auf Zoosporen Zacher, Katharina Effects of UV radiation on Antarc- 2006 predators on the zooplankton in Schulz, Jan Spatial and temporal distribution von Laminaria hyperborea 2007 tic benthic algae – with emphasis the Baltic Sea and the North Sea. 2007 patterns of zooplankton in the (Laminariales, Phaeophyceae) on early successional stages and Universität Bremen central Baltic Sea and methods to in Bezug auf die Ultrastruktur. communities. Universität Bremen Fuentes, Veronica Study of the zooplankton commu- detect them. Universität Bremen Universität Kiel 2006 nity of Potter Cove and Maxwell Wesche, Anne Life-Cycle Strategies and Impact of Wollgast, Susanne Effects of a temporally variable Bay (25 de Mayo Island): its role in 2007 Cannibalism in Calanoid North Sea 2006 disturbance regime on the Diplomarbeiten der Sektion the carbon flux at Antarctic coastal Copepods. Universität Bremen diversity, species composition, Ökologie mariner Tiere areas. University of Buenos Aires and ecosystem function of Marleen Blume Modellierung von Erstbesied- Potthoff, Michael The Role of Disturbance for the Habilitationen der Sektion subtidal macrobenthic assemblages. 2006 lungsprozessen im Antarktischen 2006 Antarctic Benthos - A Simulation Ökologie mariner Tiere Universität Duisburg-Essen Benthos nach erfolgter Eisberg- Study-. Universität Oldenburg Niehoff, Barbara Life history strategies in zoo- Eschweiler, Nina Ursachen unterschiedlicher störung. Universität Oldenburg Renz, Jasmin Life cycle and population dynamics 2006 plankton communities: the signi- 2007 Größenverteilung der Hansen, Benjamin Zur Reproduktion dominanter 2006 of the calanoid copepod Pseudoca- ficance of gonad morphology Strandschnecke Littorina littorea 2006 calanoider Copepoden in Abhäng- lanus spp. in the Baltic Sea and the and maturation types for the repro- (L.) in verschiedenen Ökosystemen igkeit von Nahrungsqualität North Sea. Universität Bremen ductive biology of marine calanoid der Deutschen Bucht. Georg- und –verfügbarkeit vor Helgoland. Dannheim, Jennifer Macrozoobenthic response to copepods. Universität Bremen August-Universität Göttingen Universität Bremen 2007 fishery – trophic interactions in a Heinrich, Sandra Vergleichende Genomik der Metzner, Juliane Reproduktionszyklus highly dynamic coastal ecosystem. 2007 Gattung Laminaria. 2006 argentinischer Brandungsmuscheln Universität Bremen Universität Bremen (Donax hanleyanus) und dessen Beziehung zur Wassertemperatur. Universität Bremen 336 Abgeschlossene Examensarbeiten Completed Theses and Dissertations 337

Diplomarbeiten der Sektion Göbel, S. Einfluss von Hyperkapnie auf Beth Duhaime, Diversity and Genomics of Marine Käppel, Eva Estimation of microzooplankton Physiologie mariner Tiere 2007 die Stoffwechselkapazität von Melissa Bacteriophages“. MPI Bremen, 2007 grazing effects on bloom forming

Penno, F. Auswirkungen erhöhter CO2-Kon- Kabeljau (Gadus morhua). 2007 Jakobs University Bremen dinoflagellates by use of fluo- 2006 zentrationen auf das Leben im Universität Bremen rescently labelled algae (FLA). Uni- Meer: Physiologische und moleku- Jäckel, G. Untersuchungen von diurnalen Diplomarbeiten der Sektion versität Kiel lare Anpassungsfähigkeit des 2007 Verhaltens- und Stoffwechsel- Ökologische Chemie Oberbeckmann, Diversität, phylogenetische Cha- mitochondrialen Stoffwechsels änderungen bei Sepia officinalis L. Dressler, Nicole In vivo Metabolisierung von Spiro- Sonja rakterisierung und Naturstoffscree- bei marinen Fischen. Universität Bremen 2006 liden durch ausgewählte Muscheln 2007 ning von Laminariaceae-assoziier- Christian-Albrechts-Universität Kiel Wätjen, K. Ökologie und Verbreitung der Nordsee. Universität Jena ten Bakterien. Universität Göttingen Polleichtner, C. Untersuchungen zum 2007 der saisonal in der Nordsee Gedde, Michael Endobiontische Bakterien in den Töpper, Birte Modulierende Effekte algenbürtiger 2006 mitochon drialen Energiestoffwech- auftretenden lusitanischen 2006 Tentakeln von Metridium senile – 2007 Oxylipine auf marine Bakterienge- sel des Atlantischen Kabeljau Fischart Mullus surmuletus. Mikroskopie, Kultivierung, moleku- meinschaften. Universität Hamburg (Gadus morhua Linnaeus, 1758) Universität Bremen larbiologische Untersuchung. Uni- im latitudinalen Gradienten versität Greifswald Dissertationen der Sektion Humboldt-Universität zu Berlin Dissertationen der Sektion Hassenklöver, Interaktion von bromierten Pheno- Ökologische Chemie Schmidt, M. Veränderungen der physio- Physiologie mariner Tiere Thomas len mit Calciumsignalen neurona- Sapp, Melanie Interaktionen mariner Bakterien im 2006 logischen Stressantwort bei Brodte, Eva Influence of temperature on 2006 ler PC12-Zellen aus der Ratte 2006 pelagischen Nahrungsnetz. Univer- Strahl, J. Aequipecten opercularis mit 2006 energy budgets in Antarctic and (Rattus norvegicus Berkenhout, sität Kiel 2006 dem Alter. Universität Bremen boreal fish. Universität Bremen 1769). Universität Hamburg Einsporn, Sonja Cellular localization of anthropo- Die physiologische Alterung Liu, Shaojun Strukturaufklärung von marinem 2007 genic contaminants and related der Bivalve Arctica islandica. Masterarbeiten der Sektion 2006 gelösten organischen Material: biological effects in the blue mus- Universität Bremen Ökologische Chemie Untersuchung zur Unsättigung sel /Mytilus edulis / Jacobs Univer- Zittier, Z. M. C. Einfluss der Temperatur auf Chikwililwa, Toxin production in Alexandrium anhand von Bromierungund hoch- sität Bremen 2006 das Wachstum von Fischen Chibola tamarense: Investigating clonal auflösender Massenspektrometrie. Grube, Achim New Insights in the Chemical Bio- unterschiedlicher Entwicklungs- 2006 variation and extra-cellular bacte- Universität Bremen 2007 logy of Tropical Sponges. stadien. Universität Bremen rial effects. Universität Bremen/ Walther, K. Fluorimetrische Untersuchungen TU Carolo-Wilhelmina zu Bremer, K. Physiologie der Temperatur- Max-Planck-International Research 2006 zur Chemorezeption der Garnele Braunschweig, Fakultät für Lebens- 2007 akklimatisation des Kabeljau School for Marine Microbiology Palaemonetes argentinus. Universi- wissenschaften (Gadus morhua). Christian-Alb- Kantu, Chishimba Pharmacological studies of bioac- tät Hamburg Hiller, Susann Entwicklung von Analysenverfah- rechts-Universität zu Kiel Matildah tive substances from Alexandrium Husmann, Gunnar Bakterien in marinen Muscheln: 2007 ren zur Erfassung Cyanobakteriel- Emmel, H. Analyse der Hämocyaninisoformen 2006 ostenfeldii. Universität Bremen/ 2007 Vergleichende Untersuchung in ler Toxine basierend auf Flüssig- 2007 des gemeinen europäischen Tinten- Max-Planck-International Research unterschiedlichen Geweben mit keitschromatographischer Trennung fisches Sepia officinalis L. Johannes School for Marine Microbiology besonderem Schwerpunkt auf Spi- und Massenspektrometrischer Gutenberg-Universität Mainz rocheten im Kristallorgan. Univer- Detektion. Universität Jena sität Münster 338 Abgeschlossene Examensarbeiten Completed Theses and Dissertations 339

Diplomarbeiten der Sektion Pöhlmann, Kevin Regionale und saisonale Unter- Diplomarbeiten der Sektion Betz, Julia Pazifische Auster und Europäische Ökologie der Schelfmeere 2007 schiede von Speicherlipiden und Ökologie der Küsten 2007 Miesmuschel im Wattenmeer . Dittami, Simon The influence of different culture Verdauungsenzymen in Nordsee- Haberer, Kristin Integrierte Aquakultur von Rotalgen Institut für Zoologie, Anthropologie 2006 conditions on the production of garnelen. Universität Bremen 2006 und der algenfressenden Meeres- und Entwicklungsbiologie an der aldehydes by diatoms. Universität Wilfert, Linn Untersuchungen über den Einfluss schnecke Abalone: Wachstumsra- Biologischen Fakultät, Universität Oldenburg 2007 von Nährstofflimitation und Tem- ten von Algen und Abalone im zu Göttingen Gerecht, Andrea The influence of fatty acids on the peraturerhöhung auf die Nahrungs- Vergleich von Polykultur und Eschweiler, Nina Ursachen unterschiedlicher Grö- 2006 reproductive success of Temora qualität, das Wachstumsverhalten, Monokultur. Carl von Ossietzky 2007 ßenverteilung der Strandschnecke longicornis with regard to cope- die Fettsäure- und Pigmentsignatur, Universität Oldenburg Littorina littorea (L.) in verschiede- pod-diatom interactions. Universi- sowie das C:N-Verhältnis von drei Huget, Manja Integrierte Aquakultur von Rotalgen nen Küstenökosystemen der Deut- tät Oldenburg Phytoplanktonarten. Uni Duisburg- 2006 und Austern: Vergleich von Poly- schen Bucht. Institut für Zoologie, Grayek, Sebastian Fraßverhalten von Dinoflagellaten Essen kultur und Monokultur hinsichtlich Anthropologie und Entwicklungs- 2006 während der Frühjahrsblüte 2005 Reichert, Katharina Temporal and spatial scales in spe- Nährstoffbudget. Carl von biologie an der Biologischen Fakul- an der Helgoland Reede. Universi- 2007 cies assemblages of the rocky Ossietzky Universität Oldenburg tät Universität Göttingen tät Oldenburg intertidal at Helgoland (German Kneer, Dominik The role of Neaxius acanthus Kellnreitner, Florian Populationsdynamik und Produkti- Scherer, Cordula Environmental parameters influen- Bight, North Sea). Universität 2006 (Decapoda: Thalassinidea) and its 2007 vität der Sandgrundeln der Gattung 2006 cing growth and fitness in diatoms. Hamburg burrows in a tropical seagrass Pomatoschistus der Sylt-Rømø Universität Oldenburg meadow, with some remarks on Bucht. Universität Wien Schütte, Tanja Untersuchungen zur Nahrungsse- Dissertationen der Sektion Corallianassa coutierei (Thalassini- Pockberger, Moritz Nahrungsspektrum der Sandgrun- 2006 lektivität und zu chemosensori- Ökologie der Schelfmeere dea: Callianassidae). Fakultät Bio- 2007 del der Gattung Pomatoschistus schen Fähigkeiten von Temora lon- Augustin, Christina Food and climate effects on cope- logie, Chemie und Pharmakologie, der Sylt-Rømø Bucht. Universität gicornis. Universität Oldenburg 2006 pod reproduction in the North and Freie Universität zu Berlin Wien Thoma, Björn Auswirkungen einer Belastung mit Baltic Seas. Universität Kiel Marwede, Felix Untersuchungen zur Besiedelung Voigt, Kathrin Erfassung von Makrozoobenthos im 2006 Erdölkohlenwasserstoffen auf die Knotz, Susanna Trophic interactions in the pelagic. 2006 der Strandkrabbe Carcinus maenas 2007 Sylter Wattenmeer mittels bildge- Chemorezption und das Verhalten 2006 Universität Kiel (Linnaeus, 1758) im Sylter Watten- bender Verfahren. Universität Mar- von juvenilen Taschenkrebsen und Malzahn, Arne Larval fish dynamics in changing meer. Universität Hamburg burg Hummern. Universität Kiel 2006 environments. Universität Kiel Schrey, Imme C. Verbreitung des eingeschleppten Torres, Gabriela Ecophysiological adaptations to Schwaderer, Anne Missing links – Experimental eva- 2006 Gespensterkrebses Caprella mutica Dissertationen der Sektion 2006 salinity variation in early life- 2006 luation of phytoplankton growth in der Deutschen Bucht und seine Ökologie der Küsten history stages of decapod crusta- and succession. Universität Kiel potentielle Ansiedlung in natürli- Klein, Georgia Benthic and pelagic coupling of ceans. Universität Oldenburg chen Habitaten. Universität Rostock 2006 diatoms (Bacillariaceae) in Hielscher, Nicole Einfluss der Nahrung auf die Fett- Westphalen, Anne Assoziierte Lebensgemeinschaften response to hydrodynamic forces in 2007 säure- und Isotopensignatur des 2006 von natürlichen Muschelbänken the Wadden Sea. Universität Bremen Gemeinen Tintenfisches Sepia und Muschelkulturflächen im Wat- officinalis. Universität Kiel tenmeer. Universität Göttingen 340 Abgeschlossene Examensarbeiten Completed Theses and Dissertations 341

Blankenhorn, Sven Seaweed farming and artisanal Dissertationen des Fachbereichs Rotschky, Gerit Spatial distribution of snow accu- Grobys, Jan Crustal evolution of the submarine 2007 fisheries in an Indonesian seagrass Geowissenschaften 2006 mulation and snowpack properties 2007 plateaux of New Zealand and their bed - Complementory or competi- Beyer, Andreas Seafloor analysis based on multi- in Dronning Maud Land, Antarc- tectonic reconstruction based on tive usages? Universität Bremen 2006 beam bathymetry and backscatter tica: Observational techniques and crustal balancing. Universität Taurusman, Am Community structure, clearance data. Universität Bremen methods for surface mass-balance Bremen Asbas rate, and carrying capacity of Eberwein, Astrid Holocene and Last Glacial Maxi- assessments of polar ice sheets. Krocker, Ralf Korrelation von Gravimetrie und 2007 macrozoobenthos in relation to 2006 mum (paleo-) productivity off Universität Bremen 2007 Bathymetrie zur geologischen Inter- organic matter in tropical waters of Morocco: evidence from benthic Scheuer, Carsten Glacially related and bottom cur- pretation der Eltanin-Impaktstruktur Jakarta Bay and Lampung Bay, foraminifera and stable carbon 2006 rent controlled sedimentation pro- im Südpazifik. Universität Bremen Indonesia. Universität Kiel isotopes. Universität Bremen cesses on the West Antarctic conti- Morozova, Daria Toleranzgrenzen und Überlebens- Fundel, Felix Long-term changes in sources and nental margin – Interpretations 2007 strategien von methanogenen Diplom- und Bachelorarbeiten des 2006 transport of marine biogenic aero- derived from seismic reflection Archaeen aus Sibirischen Perma- Fachbereichs Geowissenschaften sol in the Southern Ocean – Che- investigations. Universität Bremen frostablagerungen unter Extrembe- Borchers, Andreas Pliozäne bis holozäne Sedimentati- mical investigations of the new Weller, Petra Kurz- und langfristige Variabilität dingungen. Universität Potsdam 2006 onsgeschichte und Paläozeanogra- EPICA ice core from Dronning 2006 von Meereisbedeckung und Ober- Sachs, Oliver Benthic organic carbon fluxes in phie des Agulhas Beckens Maud Land, Antarctica. Universität flächenproduktivität im Antarkti- 2007 the Southern Ocean: Regional (Sedimentkern PS2562-6). Diploma Bremen schen Zirkumpolarstrom während differences and links to surface thesis, Universität Leipzig Jerosch, Kerstin Identification of seafloor provinces- des Plio-Pleistozäns. Universität Bremen primary production and carbon Schinkel, Julia Tiefenstruktur der Kontinent- 2006 specific applications at the deep- Anschütz, H. Erfassung der Variation der oberflä- export. University Bremen 2007 Ozean-Grenze vor dem Orange sea Håkon Mosby Mud Volcano 2007 chennahen Akkumulationsrate im Schlueter, Philip Reconstruction of oceanic currents Fluss, Namibia. Diploma Thesis, and the North Sea. Universität Bremen. Dronning Maud Land mit geophy- 2007 and climate change in the Transkei Friedrich-Schiller-Universität Jena. Kierdorf, Christopf Variability of organic carbon along sikalischen und glaziologischen Basin, South African gateway. Uni- Urlaub, Morelia Crustal structure in the Nansen and 2006 the ice-covered polar continental Methoden. Universität Bremen versität Bremen. 2006 Amundsen Basins, Arctic Ocean: margin of East Greenland. Univer- Bayer, Bettina Investigation of the lithospheric Schmitt, Jochen Changes in the global carbon

Results from 2D gravity modelling. sität Bremen. 2007 structure and dynamics through 2007 cycle: Reconstruction of CO2 und δ13 Bachelor of Science Thesis, Univer- König, Matthias Processing of shipborne magneto- modelling of receiver functions, CO2 in bubble enclosures in sität Bremen 2006 meter data and revision of the analyses of seismic anisotropy and deep ice cores. Universität Bremen Appen, Wilken-Jon Crustal structure of the Namibian timing and geometry of the Meso- modeling of a 3D gravity model of Winkelmann, Daniel Sediment Dynamics of Megaslides von Continental Margin and the Walvis zoic break-up of Gondwana. Uni- Dronning Maud Land, Antarctica. 2007 along the Svalbard Continental 2007 Ridge: Results from 3D Gravity versität Bremen Universität Bremen Margin and the Relation to paleo- Modeling. Bachelor of Science Popp, Steffen Late Quaternary Environment in Brückner, Sylvia The North Atlantic Oscillation as environmental Changes and Cli- Thesis, Jacobs University Bremen 2006 Central Yakutia (northeast Siberia), 2007 recorded in Holocene foraminiferal mate History. Universität Bremen inferred from Ground Ice, Perma- faunas and stable oxygen isotopes frost Sediments, and Lacustrine from the Skagerak and western Deposits. Universität Potsdam Baltic. Universität Bremen 342 Ehrungen und Preise Honours and Awards 343 IV. Ehrungen und Preise Honours and Awards

Anhang IV / Annex IV Preise des Fachbereichs Klimasystem Dr. Mario Sempf AWI Doktorandenpreis 2006 Dr. Eberhard Georg Wüst Preis Fahrbach 2007 Susan Tegtmeier AWI Doktorandenpreis 2007

Ehrungen/Preise des Fachbereichs Geowissenschaften Wissenschaftspreis des Stifterver- bandes für die Deutsche Wissen- schaft 2007 in der Kategorie For- schung im Dialog mit der Öffent- lichkeit – Communicator-Preis – für die Arbeitsgruppe Glaziologie unter der Leitung von Prof. Dr. Heinz Miller Junior-Prof. Dr. Sonderpreis des Leibnitz-Kolleg Ulrike Herzschuh, Potsdam (2.500 €) 2007 Junior-Prof. Dr. Nachwuchswissenschaftlerpreis des Ulrike Herzschuh, Landes Brandenburg (20.000 €). 2007 344 Impressum

Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in der Helmholtz-Gemeinschaft Am Handelshafen 12 D-27570 Bremerhaven

Telefon +49(0)471/48 31-0 Telefax +49(0)471/48 31-11 49 Telex 238695 polar d E-Mail: [email protected] http://www.awi.de

Bearbeitung der Texte: Gestaltung: Dr. Ude Cieluch KLEMM Kommunikation | Design Dr. Susanne Diederich Bremen Dr. Angelika Dummermuth Ralf Röchert Fotografie: Jutta Voß-Diestelkamp Umschlag und Kapitelseiten: Lilo Tadday Redaktion: Claudia Pichler Druck: Margarete Pauls (verantwortlich) BerlinDruck, Achim

ISSN 1618-3703