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Die physikalische Ozeanographie beschäftigt sich in großen Teilen mit Meeresströmungen: wo sie genau verlaufen, wie stark sie sind und ob sie sich verändern. Im vorherigen Blogeintrag ging es um die Verankerungen, die unter anderem Strömungsgeschwindigkeiten messen können. Diese Methode, also ein Messgerät an einem festen Punkt zu installieren und aufzuzeichnen, was vorbeifließt, nennt man Euler Methode. Der andere Ansatzpunkt – die Lagrange Methode – beruht darauf ein Messgerät ins Wasser auszusetzen, es mit der Strömung treiben zu lassen und seine Bahn zu verfolgen.

Die Idee ein Objekt mit der Strömung driften zu lassen, gibt es schon lange. Georg Neumayer kam auf die Idee Kapitänen auf ihren Reisen eine Flaschenpost mitzugeben, die an bestimmten Orten ins Wasser geworfen werden sollten. In der Flasche befand sich ein Brief, der die Finder bat sich zu melden und Fundort und -zeit zu übermitteln. Die erste dieser Flaschen ging am 14.Juli 1864 vom Schiff „Norfolk“ in der Nähe von Kap Hoorn zu Wasser. Erst drei Jahre später wurde sie an der Südküste Australiens wiedergefunden.

Ein unfreiwilliger Einsatz solcher sogenannten Drifter geschah 1992 bei einem Unfall eines Containerschiffs im Nordpazifik. Das Schiff, das von Hongkong auf dem Weg in die USA war, verlor in einem Sturm mehrere Container. Einer von ihnen hatte Badewannen-Tiere aus Plastik geladen: Quietscheenten, Biber, Schildkröten und Frösche. Geschätzte 29000 dieser Plastiktiere schwammen also plötzlich im Meer und wurden in den kommenden Jahren von Spaziergängen an zahlreichen Stränden gefunden. Zahlreiche Funde konnten auf Hawaii und in Australien vermeldet werden, einige schafften es sogar zur Westküste der USA sowie nach Schottland und England. Wahrscheinlich waren sie durch die Beringstraße nordwärts ins Nordpolarmeer bis nach Grönland in den Nordatlantik gedriftet. So wurde der Containerunfall zu einem Glücksfall für die Wissenschaft.

Die Drifter, die heutzutage eingesetzt werden, können schon ein bisschen mehr als Neumayers Flaschenpost und die verunglückten Plastiktiere. Bei den letzteren beiden, war nicht ersichtlich, welchen Weg sie zwischen Start- und Endpunkt zurückgelegt hatten. Moderne Drifter senden ihre exakten Messdaten automatisch über Satelliten an Datenzentren und machen so die annähernd simultane Beobachtung ihrer Wege möglich.

Auf dieser Fahrt haben wir auch Drifter dabei: gebaut vom Helmholtz Zentrum Hereon in Geestacht. Wissenschaftler*innen vom Hereon haben an einem Prototyp gearbeitet, der weniger Plastik enthalten soll. Jetzt besteht er aus einem Einwegglas, in dem sich Batterien und Elektronik befinden und das erstaunliche Ähnlichkeit zu Neumayers Flaschenpost Idee zeigt. Für zusätzlichen Auftrieb und um das Glas aufrecht in der Wassersäule zu halten, befindet sich ein breiter Holzring am oberen Teil des Glases. Am Ende wird noch ein Aluminiumsegel an die Unterseite des Drifters gehängt, um ihn stabil in der Wassersäule zu halten. Einige der Drifter sammeln zusätzlich zu Positionsinformationen auch Daten über Druck und Temperatur der Luft sowie Wassertemperatur.

Nachdem wir jetzt einige Wochen mit der Vorbereitung der Drifter und dem Zusammenbauen der Einzelteile verbracht haben, sind nun die ersten Drifter zu Wasser gelassen worden. Ob sie zuverlässig funktionieren, wird sich in den nächsten Tagen zeigen. Schon jetzt kann man einige der Drifter online verfolgen. Schaut einfach hier auf der Webseite von Beluga vorbei.

Drifter in a bottle

Physical oceanography is largely concerned with ocean currents: where they go, how strong they are and whether they change. The previous blog post was about the moorings, which can measure, among other things, flow velocities. This method of installing a measuring device at a fixed point and recording what passes by is called the Euler method. The other approach – the Lagrange method – is based on placing a measuring instrument in the water, letting it drift with the current and tracking its trajectory.

The idea of letting an object drift with the current has been around for a long time. Georg Neumayer came up with the idea of giving captains a message in a bottle on their journeys, which should be thrown into the water at certain places. The message was a letter asking the finders to come forward and provide the location and time of the discovery. The first of these bottles was launched on 14 July 1864 from the ship “Norfolk” near Cape Hoorn. It was only three years later that it was found on the south coast of Australia.

An involuntary use of such so-called drifters occurred in 1992 in a container ship accident in the North Pacific. The ship, which was on its way from Hong Kong to the United States, lost several containers in a storm. One of them had loaded bathtub animals made of plastic: squeaky ducks, beavers, turtles and frogs. An estimated 29,000 of these plastic animals suddenly swam in the ocean and were found during walks on numerous beaches in the years to come. Countless finds have been reported in Hawaii and Australia, some even made it to the west coast of the United States, as well as to Scotland and England. They probably drifted north through the Bering Strait into the Arctic Ocean as far as Greenland into the North Atlantic. So the container accident became a stroke of luck for science.

The drifters that are used today can already do a little more than Neumayer’s bottles and the plastic animals. For the latter two, it was not clear which way they had travelled between the starting point and the end point. Modern drifters send their precise measurement data automatically via satellites to data centers, making it possible to observe their paths almost in near real time.

On this trip we also have Drifters with us: built by the Helmholtz Centre Hereon in Geestacht. Scientists from Hereon have been working on a prototype that is supposed to contain less plastic. Now it consists of a big glass containing batteries and electronics and shows the astonishing resemblance to Neumayer’s bottle post idea. For additional buoyancy and to keep the glass upright in the water column, there is a wide wooden ring at the top of the glass. At the end, an aluminum sail is attached to the bottom of the drifter to keep it stable in the water column. In addition to position information, some of the drifters also collect data on air pressure and temperature as well as water temperature.

After we have spent a few weeks preparing the drifters and assembling the parts, the first drifters have now been launched. Whether they function reliably will be revealed in the coming days. You can already track some of the drifters online. Just check out the website of Beluga here.