Kombination der Sedimentgeochemie von Molybdän mit maschinellem Lernen zur Identifizierung anoxisch-sulfidischer Meeresgebiete entlang der deutschen Ostseeküste (CombiMo)

• Antragsteller: Professor Dr. Florian Scholz
• Fachliche Zuordnung: Geologie
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 579141737

Aufgrund des Klimawandels und anthropogener Nährstoffeinträge erfährt die Ostsee derzeit drastische Umweltveränderungen. Infolge der Erwärmung und Eutrophierung treten in flachen (<30 m) Küstengewässern häufig hypoxische Bedingungen (Sauerstoff <63 µmol l-1) auf, die schwerwiegende Folgen für Ökosysteme und die regionale Wirtschaft nach sich ziehen. Darüber hinaus führen hypoxische Ereignisse in vielen Küstengebieten der Ostsee zur Freisetzung von Schwefelwasserstoff (H2S) aus den Oberflächensedimenten in das Bodenwasser. Obwohl H2S auf höhere Meeresorganismen toxisch wirkt, ist derzeit unklar, wie weit verbreitet intermittierend sulfidische Meeresbodengebiete entlang der deutschen Ostseeküste sind. Dieses Wissensdefizit ist teilweise auf das Unvermögen aktueller Umweltüberwachungsprogramme zurückzuführen, kurzlebige (im Bereich von Tagen) sulfidische Ereignisse zu erfassen. Darüber hinaus sind sulfidische Wassermassen häufig auf die unterste Schicht der Wassersäule (d.h. nur wenige Meter oder weniger vom Boden entfernt) beschränkt, die von herkömmlichen Beprobungsmethoden nur unzureichend erfasst wird. Um dieses Problem zu lösen, beabsichtigen wir die Konzentration und Isotopenzusammensetzung von Molybdän im Sediment als Umweltindikator zu etablieren. Unsere vorläufigen Daten aus der Kieler Bucht deuten darauf hin, dass die sedimentären Mo-Konzentrationen das Vorhandensein und die Konzentration von H2S an der Sediment-Wasser-Grenzfläche genau widerspiegeln. Basierend auf diesem Befund und durch Kombination mit Mo-Isotopen als zusätzlichem Faktor möchten wir einen quantitativen Prädiktor für sulfidische Bedingungen am Meeresboden entwickeln. Zusätzliche Mo-Konzentrations- und Isotopendaten sollen in anderen Gebieten der deutschen Ostsee erhoben werden, die bekanntermaßen von saisonal auftretenden hypoxischen Bedingungen betroffen sind (Flensburger Förde, Schlei, Mecklenburger Bucht). Der Mo-basierte Umweltindikator wird dann zusammen mit anderen Prädiktoren verwendet, um einen maschinellen Lernalgorithmus für die räumliche Vorhersage von sulfidischen Bedingungen nahe dem Meeresboden in Küstengebieten zu trainieren. Mit diesem Projekt streben wir ein besseres Verständnis der Steuerungsmechanismen und der räumlichen Verteilung anoxisch-sulfidischer Meeresbodengebiete entlang der deutschen Ostseeküste an.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr. René Friedland