Marinesensoren der nächsten Generation zum Schutz der Weltmeere
Die marine Umwelt ist aufgrund der Klimaregulierung und der Aufnahme von Kohlendioxid für die Gewährleistung des Lebens auf der Erde von herausragender Bedeutung. Sie ist überdies die Grundlage für ökonomische Aktivitäten, die einen Beitrag für den Wohlstand des Menschen, das soziale Wohlergehen und die Lebensqualität leisten. Marine Ökosysteme sind allerdings derzeit durch Verschmutzung, die Auswirkungen des Klimawandels und den Rückgang an Biodiversität und Lebensraum bedroht. Kosteneffektive Sensortechnologien sind gefragt, um deren Zustand überwachen zu können. Zu wichtigen Einschränkungen der bestehenden Sensortechnik zählen die Unmöglichkeit eines autonomen Betriebs und die Instandhaltungskosten, die sich aus dem häufigen Instandhaltungsbedarf ergeben. Diese Herausforderungen können über die Verwendung kosteneffektiver Sensoren adressiert werden, die autonom funktionieren und somit Instandhaltungsoperationen und menschliches Eingreifen verringern. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts COMMON SENSE wurden Prototypen von marinen In-situ-Überwachungssensoren der nächsten Generation entworfen, entwickelt und getestet. Der technische Leiter Sergio Martinez erklärt hierzu: „Sie werden für eine Erhöhung der Menge an verfügbaren standardisierten Daten zu Eutrophierung, Schwermetallkonzentrationen, Mikroplastik und Unterwasserlärm sowie zu weiteren Parametern wie beispielsweise Temperatur, pH und pCO2 eingesetzt.“ Solche Sensoren stellen einen erheblichen Fortschritt für das Management mariner Daten dar, da Wissenschaftler bessere Möglichkeiten zur Beurteilung von Umweltbedingungen haben, die sich auf das gesamte marine Ökosystem auswirken. Sie werden außerdem zum Schutz des marinen Lebens beitragen, die Auswirkungen des Klimawandels und menschlichen Handelns abschwächen und die Meeresforschung unterstützen. Die Sensoren wurden unter einer Reihe von Bedingungen im Arktischen Ozean, im Mittelmeer, im Baltischen Meer sowie im Europäischen Nordmeer eingesetzt, getestet und validiert. Die Sensoren werden in verschiedene marine Plattformen integriert, um die Beprobungs- und Überwachungskosten signifikant zu verringern. Sie geben ebenfalls Daten an neue und bestehende Systeme frei und sind mit dem „Global Ocean Observing System“ (GOOS) und mit dem „Global Earth Observation System of Systems“ (GEOSS) kompatibel. Die Initiative wird ebenfalls zur Implementierung der Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie (Marine Strategy Framework Directive, MSFD) sowie weiterer europäischer politischer Maßnahmen wie z. B. der Gemeinsamen Fischereipolitik beitragen. Gemäß der Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie sind die Mitgliedsstaaten dazu verpflichtet, den insgesamten Status ihrer marinen Umgebungen zu bewerten und notwendige Maßnahmen zu ergreifen, um bis 2020 einen guten Umweltzustand (Good Environmental Status, GES) zu erreichen. Mit der neuen Sensorgeneration können außerdem Daten freigegeben werden. „Bei den entwickelten Sensoren handelt es sich um intelligente Einheiten, die als Stand-alone-Löung betrieben oder über eine Datensensorplattform verwaltet werden. Sie beinhalten eine Prozessoreinheit für die Transducer-Steuerung, eine Kommunikationsschnittstelle sowie Datenkonvertierungsfunktion und können autonom betrieben werden“ , sagt Sergio Martinez. Die neuen, kosteneffektiven Sensoren, die im Zuge von COMMON SENSE entwickelt wurden, werden auf europäischer Ebene Millionen an Euro sparen, eine In-situ-Probennahme ermöglichen sowie die für die Datensammlung erforderlichen Kosten und Rohstoffe reduzieren. Dank des in die Sensoren integrierten Präprozessors lassen sich Echtzeit-Informationen interpretieren und direkt an die Kommunikationsplattform senden. Die erhöhte Verfügbarkeit standardisierter In-situ-Daten und die zeitliche sowie geographische Abdeckung der In-situ-Marinesensoren werden den Beitrag Europas zur globalen Überwachung der Meere vergrößern. Darüber hinaus werden die Kosten des aktuellen Datensammlungssystems gesenkt und das Management mariner Aktivitäten wie z. B. von Fischereibetrieben verbessert. Nicht zuletzt ist das Projekt COMMON SENSE für Partner in der ganzen Europäischen Union ein Vorbild für die Zusammenarbeit an wichtigen Umweltthemen. Sergio Martinez schlussfolgert: „Wir haben nicht nur neue Technologien und Lösungen entwickelt, sondern diese auch für den Einsatz in realen Situationen außerhalb des Labors vorbereitet.“
Schlüsselbegriffe
Marine, Sensoren, COMMON SENSE, Datenmanagement
