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Kompakte Sensoren für die Ozeanüberwachung

Integrierter Temperatursensor
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Integrierter Temperatursensor für die Vermessung von Oberlächenwasser

Für den Einsatz in kompakten, kostengünstigen Treibbojen werden Sensoren benötigt, die trotz geringer Baugröße präzise und langzeitstabil messen. Besonders bei großflächigen Drifterkampagnen stellen die Sensorkosten häufig den größten Anteil der Projektaufwendungen dar.

Ein zentrales Ziel des AMuSeD-Projekts ist daher die Entwicklung kompakter und preiswerter Sensoren für grundlegende ozeanographische Messgrößen – insbesondere Temperatur und Leitfähigkeit als Basisparameter zur Bestimmung des Salzgehalts.

Induktive Leitfähigkeitssensoren ermöglichen eine driftarme und robuste Messung über lange Zeiträume. Ihr gekapseltes Design schützt zuverlässig vor Korrosion und Biofouling. Leitfähigkeitszellen bieten zwar eine günstigere Alternative, sind jedoch wartungsintensiver und weniger stabil bei Langzeiteinsätzen.

Die meisten handelsüblichen Sensoren sind zudem auf industrielle Anwendungen ausgelegt und verfügen über große, komplexe Aufnehmer – für mobile maritime Plattformen und IoT-Systeme oft ungeeignet. Hier besteht ein klarer Bedarf an kompakten, energieeffizienten Sensoren mit standardisierten Datenschnittstellen.

Neben der Leitfähigkeit ist auch die ortsnahe Temperaturmessung essenziell, um die Dichte des Wassers nach TEOS-10 korrekt zu bestimmen. Die Eigenentwicklung eines integrierten Temperatursensors bietet hierbei nicht nur technische Vorteile, sondern auch erhebliches Kostensenkungspotenzial.

Das iMEK entwickelt daher miniaturisierte, kombinierte Leitfähigkeits- und Temperatursensoren, die sich nahtlos in modulare Plattformen wie AMuSeD integrieren lassen und langfristig eine kosteneffiziente, präzise Erfassung ozeanographischer Grundgrößen ermöglichen sollen.

Mit der fortlaufenden Weiterentwicklung des AMuSeD-Projekts gewinnt die Detektion von Strömungsfeldern ober- und unterhalb der Drifterplattform zunehmend an Bedeutung. Der Schwerpunkt liegt dabei auf den flachen Küstengewässern der Deutschen Bucht, deren Wassertiefen typischerweise bis zu 50 Meter betragen.

Zur Erfassung von Strömungsgeschwindigkeiten in der Wassersäule kommen vor allem akustische Doppler-Strömungsprofiler (ADCPs) zum Einsatz. Diese Sensoren messen nach dem Dopplerprinzip die Bewegung schwebender Partikel im Wasser und ermöglichen die Berechnung der Strömungsvektoren in unterschiedlichen Tiefenschichten. Andere Methoden, wie Tracer-basierte Ansätze oder satellitengestützte Oberflächenmessungen, können ergänzend genutzt werden, erfassen aber in der Regel keine vollständigen vertikalen Profile.

Für den spezifischen Einsatz in flachen Küstengewässern sind jedoch viele handelsübliche ADCP-Systeme technisch überdimensioniert und wirtschaftlich nicht vertretbar. Ihre Baugröße, Leistungsaufnahme und Kosten übersteigen die Anforderungen kompakter Drifterplattformen deutlich und liegen teils um ein Vielfaches über den Herstellungskosten eines gesamten AMuSeD-Systems.

Daher wird im Rahmen des Projekts die Entwicklung angepasster, miniaturisierter Strömungssensoren angestrebt, die eine kostenoptimierte und energieeffiziente Erfassung von Strömungsfeldern in der Nordsee ermöglichen. Solche Systeme könnten künftig nicht nur die Bewegungen der Drifter besser interpretieren, sondern auch wertvolle Daten über vertikale und horizontale Strömungsstrukturen liefern – ein entscheidender Beitrag zum Verständnis dynamischer Prozesse in flachen Schelfmeeren.

Kompakter, integrierter induktiver Leitfähigkeitssensor für kostengünstige Salzgehaltsmessungen für die Meeresforschung
Kompakter, integrierter induktiver Leitfähigkeitssensor für kostengünstige Salzgehaltsmessungen für die Meeresforschung