FOR 5267:  Biogeochemische Prozesse und Ozean/Atmosphäre- Austauschprozesse in marinen Oberflächenfilmen (BASS)

• Fachliche Zuordnung: Geowissenschaften
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 451574234

Der marine Oberflächenfilm (engl. sea-surface microlayer; SML) ist die Grenzschicht zwischen der Atmosphäre und dem Ozean und erstreckt sich über die obersten ~1 mm des Ozeans. Die SML ist mit organischem Material und mikrobiellen Zellen angereichert und bildet einen ausgeprägten organischen Film zwischen dem Ozean und der Atmosphäre. Die Existenz der SML ist ein globales Phänomen, und aufgrund ihrer einzigartigen Position muss der gesamte Material- und Energieaustausch zwischen dem Ozean und der Atmosphäre durch diese Grenzschicht erfolgen. Ein Konsens in der Literatur beschreibt die SML als biofilm-ähnlichen Lebensraum. Durch diesen Tatsachen rückt die SML in eine zentrale Rolle in der Ozean- und Klimawissenschaft. Aber unser Wissen über die Prozesse in der SML ist nach wie vor begrenzt, da die Quantifizierung der interdisziplinären Prozesse auf den erforderlichen räumlichen Skalen schwierig zu erreichen ist. Die dynamische Wechselwirkung der SML sowohl mit der Atmosphäre als auch mit dem Ozean ist weitgehend unbekannt und erlaubt derzeit keine Abschätzung, inwieweit die SML den biogeochemischen Kreislauf im oberen Ozean und chemisch-physikalische Prozesse in der unteren Atmosphäre beeinflusst. Unser übergeordnetes Ziel ist es, die Bedeutung des SML als bio- und photochemischer Reaktor zu erforschen und wie seine Reaktivität die Wechselwirkungen zwischen Ozean und Atmosphäre beeinflussen. BASS wird neue Einblicke in die Anreicherung von organischem Material in der SML liefern und wie gut angepasste Mikroben und (Photo)-chemie organisches Material transformieren. BASS wird untersuchen, inwieweit photochemische Produktion von Spurengasen und das Vorhandensein von natürlichen Tensiden in der SML Austauschprozesse zwischen Ozean und Atmosphäre beeinflussen. BASS wird auch die Kopplung zwischen der SML und dem Bulkwasser untersuchen, da diese Kopplung die Verteilung der einzigartigen Produkte der bio- und photochemischen Prozesse in der SML in den oberen Ozean bestimmt. Acht Teilprojekte werden in gemeinsamen Feldkampagnen in der offenen Nordsee, einer gemeinsamen Mesokosmenstudie an der Sea-Surface Facility (Universität Oldenburg) und einem gemeinsamen Experiment am Windkanal Hamburg (Universität Hamburg) zusammenarbeiten. BASS wird interdisziplinäre Expertise, fortschrittliche Technologien für Beobachtungen im Millimeterbereich oder darunter, Kerninfrastrukturen für kontrollierte Experimente und modernste analytische Einrichtungen auf molekularer und zellulärer Ebene bündeln. In diesem Rahmen wird BASS die Beobachtungen der SML in nie dagewesene räumliche und zeitliche Skalen vorantreiben und eine mechanistische Beschreibung der Biogeochemie der SML und ihrer Auswirkung auf Austauschprozesse, einschließlich physikalischer Modelle, erstellen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Internationaler Bezug: Österreich

Projekte

• Bio-optische Eigenschaften als Echtzeittracer für die Transformation des organischem Materials in der SML (SP 1.3) (Antragsteller Röttgers, Rüdiger ;  Zielinski, Oliver )
• Biogeochemische Prozesse und Ozean/Atmosphäre- Austauschprozesse in marinen Oberflächenfilmen (BASS): Chemische und Photochemische Umsetzung Organischer Stoffe (Antragsteller Friedrichs, Gernot ;  Hartke, Bernd ;  Herrmann, Hartmut )
• Der Einfluss der SML auf die Spurengasbiogeochemie und den Ozean-Atmosphäre-Gasaustausch (Antragstellerinnen / Antragsteller Bange, Hermann W. ;  Marandino, Christa )
• Diversität, metabolische Aktivität und Anpassung von Bakterien in marinen Oberflächenfilmen (Antragsteller Brinkhoff, Thorsten )
• Impuls- und Energieflüsse in Gegenwart von oberflächenaktiven Substanzen (Antragsteller Buckley, Ph.D., Marc ;  Gade, Martin )
• Koordinationsfonds (Antragsteller Wurl, Ph.D., Oliver )
• P 2.3 - Dynamiken von Konvektionen als Kopplung zwischen dem marinen Oberflächenfilm und der Wassermasse (Antragsteller Badewien, Thomas ;  Blasius, Bernd ;  Wurl, Ph.D., Oliver )
• SP1.1 Dynamische Anreicherungsprozesse von organischer Substanz in der SML (Antragstellerinnen / Antragsteller Engel, Anja ;  Schartau, Markus )
• SP 1.5 Molekulare Charakterisierung von gelösten organischen Stoffen in der Meeresoberflächen-Mikroschicht (SML) und deren Einfluss auf den anorganischen Kohlenstoffkreislauf (Antragstellerinnen Ribas Ribas, Ph.D., Mariana ;  Waska, Hannelore )

• Sprecher: Professor Oliver Wurl, Ph.D.