Beschreibung: The autonomous measurement of dissolved carbon dioxide (CO2) is of great and still increasing importance for addressing many scientific as well as socio-economic questions. Although there is a need for reliable, fast and easy-to-use instrumentation to measure the partial pressure of dissolved CO2 (pCO2) in situ, only few autonomous underwater sensors are available. Here we present the measuring principle as well as the latest development state of a commercial sensor (HydroC™/CO2, CONTROS Systems & Solutions GmbH, Kiel, Germany), which is optimized in a collaboration between the IFM-GEOMAR and the manufacturer. In situ tests and laboratory experiments are essential parts of the comprehensive optimization process, which aims at the successful autonomous long-term deployment on e.g. surface buoys, underwater observatories and floats.

Beschreibung: Autonomous chemical sensors are required to document the marine carbon dioxide system's evolving response to anthropogenic CO2 inputs, as well as impacts on short- and long-term carbon cycling. Observations will be required over a wide range of spatial and temporal scales, and measurements will likely need to be maintained for decades. Measurable CO2 system variables currently include total dissolved inorganic carbon (DIC), total alkalinity (AT), CO2 fugacity (fCO2), and pH, with comprehensive characterization requiring measurement of at least two variables. These four parameters are amenable to in situ analysis, but sustained deployment remains a challenge. Available methods encompass a broad range of analytical techniques, including potentiometry, spectrophotometry, conductimetry, and mass spectrometry. Instrument capabilities (precision, accuracy, endurance, reliability, etc.) are diverse and will evolve substantially over the time that the marine CO2 system undergoes dramatic changes. Different suites of measurements/parameters will be appropriate for different sampling platforms and measurement objectives.

Beschreibung: Die Aufgaben des Fraunhofer IGD im Rahmen des Projektes FLEXMOT waren die Entwicklung von Modulen für den Datenempfang, die Datenverwaltung und die Datenvisualisierung. Seit der gemeinsamen Festlegung durch alle Projektpartner im Konsortialmeeting am 29.10.2013 zeichnete das Fraunhofer IGD auch für das Gesamtprojektmanagement verantwortlich. Dies beinhaltete die organisatorischen und koordinierenden Aufgaben innerhalb des Konsortiums. Das Vorhaben wurde vor dem Hintergrund gestartet, dass durch die wachsende Expansion der Offshore-Exploration der Öl & Gas-Industrie, dem wachsenden gesellschaftlichen Umweltbewusstsein und Großunfällen wie dem Macondo-Blowout 2010 im Golf von Mexiko (Deep Horizon Unglück) offenbar wurde, wie groß der Bedarf für Umweltmonitoring-Technik ist, die besser und schneller einsetzbar, rekonfigurierbar und benutzbar sind (modulares Grundkonzept, geringe Rüstzeiten, lange Standzeiten) und zugleich größere Bereiche abdecken und eine schnelle Datenverfügbarkeit bieten. Daher initiierte der Hersteller von Gas-Sensorik Contros GmbH aus Kiel, der über entsprechendes Branchen-KnowHow und Kontakte im Öl&Gas-Bereich verfügte, zusammen mit den Unternehmen Oktopus GmbH und LEONI Special Cables GmbH und den Wissenschaftspartnern GEOMAR (Kiel) und Fraunhofer IGD (Rostock) das Projekt FlexMoT. Durch dieses Konsortium war sichergestellt, dass alle Bereiche (Mechanik, Sensorik, Prozess-KnowHow, Software für Datenmanagement und -auswertung und wissenschaftliche Unterwasser-Expertise) im Projekt vorhanden waren. Zudem war der anvisierte industrielle Markt für funktionierende und langzeittaugliche Monitoringinstrumente aufgrund der hohen Ölpreise sehr vielversprechend. Ziel war es, ein entsprechendes flexibles und modulares System zu entwickeln, welches die entscheidenden Schwächen bisheriger System umgeht und auch für den Einsatz durch nichtwissenschaftliche Anwender (Industriekunden) geeignet ist. Im Projekt sollte zum einen eine Erprobung der Entwicklungen auf ihre Unterwasser- und Einsatztauglichkeit hin stattfinden. Zum andere sollte die Funktionstüchtigkeit des Gesamtsystems nachgewiesen werden. Für diese Feldtests war es notwendig, mit einem geeigneten Schiff im angestrebten Einsatzumfeld, der Nordsee, und in typischen Wassertiefen der Kontinentalschelf-Offshore-Förderung zu testen. Das GEOMAR organisierte und stellte dafür das Forschungsschiff FS ALKOR und Schiffszeiten sowie wissenschaftliches Equipment für die Referenzmessungen zur Verfügung.