Regionen
COSYNA erforscht Prozesse, die für Küstenregionen allgemein relevant sind. Die Nordsee ist dabei unser primäres „Labor“ in dem neue Technologien getestet werden. Erfolgreiche Entwicklungen werden dann auch in anderen Gebieten ausgebracht. Speziell in der Arktis mit ihren herausfordernden Umweltbedingungen (niedrige Temperaturen, Eisbedeckung, etc.) und der Ostsee (niedrige Salzgehalte und Sauerstoffkonzentrationen) können Messinstrumente vor neue Aufgaben gestellt werden. Ziel ist die Entwicklung von Technologien und Verfahren zur wissenschaftlichen Untersuchung von Küstengebieten weltweit.
Die Nordsee
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Die Nordsee ist ein flaches Randmeer in Nordeuropa, das sich durch komplexe interdisziplinäre Prozesse auszeichnet. Diese Prozesse kontrollieren eine Vielzahl vernetzter großräumiger Längen- und Zeitskalen. Die Nordsee ist eines der am besten untersuchten Schelfmeergebiete, aber wir beginnen erst langsam zu verstehen, welche Wechselwirkungen von Kräften den Energiehaushalt, die Materialflüsse, die Stoffbilanzen und die Ökosystemdynamik bestimmen. Von Gezeitenströmen getriebener Austausch mit den ausgedehnten einzigartigen Wattgebieten, die den Titel Weltnaturerbe tragen, dominieren nicht nur die Strömungen, Trübung und Produktivität großer Gebiete der Deutschen Bucht, sondern tragen auch zu den globalen Kohlenstoff- und Stickstoffkreisläufen bei. Gleichzeitig werden langfristige, vom globalen Klimawandel verursachte Änderungen von Temperatur und Ozeanversauerung immer deutlicher. Da die Nordsee von dicht besiedelten und hochindustrialisierten Ländern umgeben ist, liegt sie im Spannungsfeld einer Vielzahl, oft widersprüchlicher, Nutzungen, wie zum Beispiel Fischerei, Abfallentsorgung, Erdölbohrungen, Verkehr, Küstenverteidigung oder Freizeit und Erholung. Besonders die großflächige Entwicklung von Offshore-Windfarmen verlangt nach umfassenden umweltstatistischen Untersuchungen und verbesserten Vorhersagen für Planung und Betrieb. Gleichzeitig ist der Einfluss dieser Anlagen auf die Hydrodynamik der Nordsee noch kaum verstanden.
Die Ostsee
Die Ostsee ist ein Binnenmeer in Nordosteuropa, das nur durch einen schmalen Zugang mit dem Atlantischen Ozean verbunden ist. Sie wird allgemein als ein Brackwassermeer betrachtet, d.h. sie hat nur einen sehr geringen Salzgehalt mit Ausnahme der Gebiete in der Nähe des Übergangs zur Nordsee. Die Ostsee ist Teil des Europäischen Kontinentalschelfs und daher flach mit einer mittleren Tiefe von etwa 60 Metern. Der niedrige Salzgehalt der Ostsee entsteht durch einen Überschuss an Frischwassereinträgen durch Niederschläge und Flüsse bei relativ geringen Wasserverlusten durch Verdunstung. Der einzige Austausch mit dem salzhaltigen Wasser der Nordsee erfolgt über flache Schwellen in Belt, Kattegat und Skagerak. In den tieferen Regionen der Ostsee kommt es häufig zu einer vollständigen Aufzehrung des Sauerstoffs, der dann dort durch Schwefelwasserstoff ersetzt wird. Diese besonderen hydrographischen Gegebenheiten führen in Zusammenhang mit der intensiven Nutzung der Ostsee, z.B. für Verkehr, Fischfang, Energieproduktion, Küstenverteidigung und Tourismus sowie den Einflüssen des globalen Klimawandels zu vielfältigen Herausforderungen für das Küstenmanagement und die Erhaltung bzw. Wiederherstellung eines gesunden ökologische Zustandes.
Arktische Küsten
In der Arktis ist der Einfluss eines sich ändernden Klimas bereits sichtbar: zum Beispiel ist die eisbedeckte Fläche während der letzten Jahrzehnte zurückgegangen. Die erwarteten Änderungen umfassen unter anderem einen weitgehend eisfreien Arktischen Ozean im Sommer oder stärkere Erosion der Permafrostklippen durch intensivere Wellenaktivität. Höhere Konzentrationen von Nährstoffen, sowie gelöster und partikulärer Materie werden die Phytoplanktonproduktivität der Küstengewässer verändern. Außerdem könnten Emissionen des Treibhausgases Methan aus den tauenden Permafrostböden das globale Klima beeinflussen.
Auf Spitzbergen werden im Rahmen von COSYNA Verfahren angewendet, die in der Nordsee entwickelt und erprobt worden sind. Automatisierte Messstationen, wie zum Beispiel Unterwasserknoten und stationäre FerryBoxen werden zur Messung von Trübung, Sauerstoffgehalt, Gelbstoffen und Methan, sowie von Temperatur, Salzgehalt und pH-Werten eingesetzt. Diese automatischen Systeme ermöglichen es bei widrigen Umweltbedingung das ganze Jahr über Messungen durchzuführen, die sonst fast unmöglich und sehr teuer wären.