RoBiMo-Trop

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Was ist RoBiMo-Trop?

Aufbauend auf dem seit Januar 2020 laufenden Projekt RoBiMo (Robotergestütztes Binnengewässer Monitoring) widmet sich das im August 2021 gestartete Tochterprojekt RoBiMo-Trop der Untersuchung tropischer Gewässer. Im Rahmen von fünf Geländekampagnen und in enger Zusammenarbeit mit der brasilianischen Fachbehörde Embrapa werden Seen im brasilianischen Amazonasbecken für Messungen des Treibhausgasaustausches besucht. Das Projekt wird durch das Internationale Büro des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) vom 01.08.2021 bis zum 31.12.2022 sowie der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) vom 01.03.2022 bis zum 31.08.2023 gefördert. 


Foto: Tropische Primärwaldumgebung (Reserva Ducke) aus der erster Messkampagne (MUSA)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Foto: Tropische Primärwaldumgebung (Reserva Ducke) aus der erster Messkampagne (MUSA)

Motivation und Projektbeschreibung

Das Ziel von RoBiMo-Trop ist, a) die im Projekt RoBiMo zu entwickelnde Technik unter den harten Bedingungen der inneren feuchten Tropen auf Herz und Nieren zu testen und damit zu maximal robusten und zuverlässigen technischen Lösungen zu kommen (Teil BMBF), sowie b) tropische Stillgewässer verschiedener Beschaffenheiten zu beproben, um deren Quell- oder Senkenfunktion für Kohlenstoff und Stickstoff zu erfassen und zu quantifizieren (Teil DBU). Insgesamt geht es darum, nachhaltigere Lösungen für die Landwirtschaft und Beitrage für ein besseres Verständnis der globalen Stoffkreisläufe zu erhalten. Dabei werden sowohl Wasserursprung (Klarwasser-, Schwarzwasser- und Weißwasserseen) als auch Trophiegrad (eutroph, meso- und oligotroph) sowie Seetyp (künstliche Stauseen, Aquakulturen und natürliche Überflutungsseen) berücksichtigt.

Temporär überflutete Ökosysteme sind durch ihren intensiven Austausch der Treibhausgase Kohlenstoffdioxid (CO2), Methan (CH4) und Distickstoffmonoxid (N2O) mit der Atmosphäre in den letzten Jahren stärker in den Fokus von klimatologischen Untersuchungen gerückt. Tropische Gewässer sind aufgrund hoher Geschwindigkeit und Intensität von Stoffumsetzungsprozessen und teils hoher zeitlicher und räumlicher Dynamik von Wasserstandsänderungen gute Forschungsobjekte, um für den Gasaustausch relevante Prozesse und Rückkopplungen besser zu verstehen. Da auch in gemäßigten Breiten im Zuge von Klimawandel mittelfristig eine ganzjährige Erwärmung der Wassertemperaturen von Oberflächengewässern sowie starken Wasserspiegelschwankungen anzunehmen ist, können Erkenntnisse aus Studien in tropischen Gebieten wertvolle Informationen über das zukünftige Verhalten von Wasserkörpern im gemäßigten Klima liefern.

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Foto 1: Balbina Stausee mit Prof. Maximilian Lau und MSc Eric Röder. Foto 2: Fischfarm nahe Rio Preto da Eva mit Eric Röder.   Foto 3: Messplattform auf einem Klarwassersee bei Starkregen. Foto 4: MSc Eric Röder mit der Multiparametersonde auf einem Weißwassersee



Technische Entwicklung und Anwendung in Geländekampagnen

RoBiMo-Trop verfolgt wie RoBiMo den ganzheitlichen Ansatz, die Messung des Treibhausgasaustausches in Verbindung mit der Beprobung der Wassersäule (in situ Messung mit Multiparametersonde sowie Wasserprobenahme) und des Sediments (Probenahme für anschließende Bestimmung der Kohlenstoff- und Stickstoffvorräte) zu realisieren. Dazu bietet das Projekt die Möglichkeit, die im Rahmen des von RoBiMo entwickelte Technologie auf Robustheit und Funktionsfähigkeit unter extremen Temperatur- und Feuchtebedingungen zu testen.

Im September 2021 (Trockenzeit) konnte die erste Geländekampagne im Amazonasbecken erfolgreich durchgeführt werden (Newsbeitrag zu RoBiMo-Trop). In der zweiwöchigen Kampagne wurde erstmals eine für die Anwendung in aquatischen Ökosystemen modifizierte Version der zuvor an der TU Bergakademie Freiberg konstruierten CO2-Messglocke SEMACH-FG angewandt (SEMACH-FGaqua). Für die Messungen wurden insgesamt 13 Wasserkörper in der näheren Umgebung von Manaus besucht: ein Klarwassersee (Balbina-Stausee), acht Aquakulturteiche, zwei Schwarzwasserseen und zwei Weißwasserseen. An ausgewählten Gewässern konnte zudem eine Messeinheit zur Positionsaufzeichnung mittels GPS getestet werden. Senden und Empfangen von GPS-Daten kann in temporär gefluteten Waldgebieten mit dichtem Blätterdach eine Herausforderung sein, stellt jedoch eine Grundlage für das angestrebte autonome Agieren der Messplattform dar.

Im März 2022 (Regenzeit) folgte die zweite Kampagne. Die veränderte Kammermechanik bewährte sich; auch bei stärkerem Winddruck oder Wellengang kam es nicht mehr zum Ansaugen von Luft. Drei Masterstudierende (Leonore Dobrovsky, Oriana Blandón Pulido und Seán Adam) sowie Doktorand Otto Dreier begleiteten Prof. Jörg Matschullat. Fotojournalist Eckardt Mildner begleitete das Projekt und sorgte für bemerkenswerte Presseresonanz. Der neue Sensorknoten (miniaturisierte Multiparametersonde) für die spätere, in allen Tiefen simultane Aufzeichnung autonomer Echtzeitsignale hydrographischer Profile (pH, T, rH, Lf, O2, NTU, etc.) muss weiter modifiziert werden; es drang jeweils Wasser nach wenigen Metern Eintauchtiefe in die Messkammer ein. Aktuell werden die ermittelten Daten ausgewertet und die mitgebrachten Proben analysiert.

Die dritte Kampagne wird wiederum in der Trockenzeit im September 2022 stattfinden. Die Planung dafür hat begonnen.


Kontakt

Prof. Dr. rer. nat. habil. Jörg Matschullat

Professur für Geochemie und Geoökologie

Direktor Interdisziplinäres Ökologisches Zentrum

 

Adresse: Werner-Bau, Brennhausgasse 14, Zi. 36

Telefon: +49 3731 39-3399

Mail: joerg [dot] matschullatatioez [dot] tu-freiberg [dot] de


News

Nächste RoBiMo-Trop-Messkampagne im März 2022