Wie eine Flotte von Winddrohnen unser Verständnis des Ozeans verändert

Unsere Ozeane sind unerforscht und unterabgetastet - heute wissen wir noch mehr über andere Planeten als über unsere eigenen. Wie können wir dieses riesige, wichtige Ökosystem besser verstehen lernen? Der Explorer Sebastien de Halleux berichtet, wie eine neue Flotte von Wind- und Solardrohnen Daten auf See in bisher unerreichter Genauigkeit sammelt und Einblicke in Dinge wie das globale Wetter und die Gesundheit der Fischbestände bietet. Erfahren Sie mehr darüber, was ein besseres Verständnis des Ozeans für uns zu Land bedeuten könnte.

Wir wissen mehr über andere Planeten
als über unseren eigenen,

und heute möchte ich Ihnen
einen neuen Robotertypen zeigen,

der uns helfen wird, unseren eigenen
Planeten besser zu verstehen.

Er gehört zu einer Kategorie,

die die ozeanographische Gemeinschaft
"unbemanntes Wasserfahrzeug (USV)" nennt.

Es braucht keinen Kraftstoff.

Stattdessen bedient es sich
der Windkraft als Antrieb.

Und dennoch kann es für Monate
ununterbrochen rund um den Globus segeln.

Ich möchte Ihnen gerne zeigen,
warum wir es gebaut haben,

und was es für Sie bedeutet.

Vor ein paar Jahren war ich auf
einem Segelboot, das über den Pazifik

von San Francisco nach Hawaii segelte.

Ich hatte die vorausgegangenen 10 Jahre
ununterbrochen gearbeitet

und Videospiele für hundert Millionen
von Usern entwickelt.

Ich wollte Abstand gewinnen,
auf das große Ganze schauen

und Zeit zum Nachdenken haben.

Ich war der Steuermann an Bord

und eines Abends, nachdem ich lange
die Wetterdaten studiert und

unseren Kurs festgelegt hatte,

kam ich auf Deck und sah
diesen wunderschönen Sonnenuntergang.

Und da kam mir ein Gedanke:

Wieviel wissen wir wirklich
über unsere Ozeane?

Der Pazifik war überall um mich herum,
so weit das Auge reichte,

und die Wellen schaukelten
kräftig unser Boot,

wie um uns daran zu erinnern,
wie mächtig das Meer sein kann.

Wieviel wissen wir wirklich
über unsere Meere?

Ich beschloss, das herauszufinden.

Mir wurde schnell klar,
dass wir nicht sehr viel wissen.

Der erste Grund hierfür ist,
dass die Meere so unermesslich sind

und 70 Prozent unseres Planet bedecken.

Aber wir wissen, dass sie
komplexe Planetensysteme steuern,

wie das globale Wetter,

das uns alle täglich betrifft,

manchmal auf dramatische Weise.

Allerdings sind diese Vorgänge
größtenteils unsichtbar für uns.

Daten über die Meere
sind in jeder Hinsicht knapp.

Auf dem Land war ich es gewohnt, auf
viele Sensoren zurückgreifen zu können --

Milliarden von ihnen.

Aber auf See sind in-situ-Daten
selten und teuer.

Man ist auf eine begrenzte Anzahl
von Schiffen und Bojen angewiesen.

Wie klein die Anzahl tatsächlich war,
war in der Tat überraschend.

Unsere Nationale Wetter- und
Ozeanografiebehörde,

auch bekannt als NOAA,

hat nur 16 Schiffe

und weniger als
200 Bojen ablandig weltweit.

Der Grund ist einfach:

die Ozean sind ein gnadenloses Terrain.

Um dort in-situ-Daten zu sammeln,
braucht man große Schiffe,

die viel Treibstoff und eine große Crew

mitführen können.

Diese kosten jeweils mehrere
hundert Millionen Dollar!

Oder große Bojen, die mit einem 4 Meilen
langen Kabel an den Meeresgrund gekettet

und mit einem Satz Eisenbahnräder
beschwert werden.

Das ist sowohl gefährlich zu installieren
als auch teuer zu unterhalten.

Und was ist mit Satelliten?

Nun, Satelliten sind fantastisch,

und sie haben uns in den
vergangenen Jahrzehnten

viel gelehrt über das große Ganze.

Allerdings ist das Problem mit Satelliten,

dass sie nur durch einen Mikrometer der
Meeresoberfläche durchsehen können

Sie haben eine relativ schlechte
räumliche und zeitliche Auflösung

und ihre Signale müssen angepasst werden,
an Wolken, an die Bodenbeschaffenheit

und an andere Faktoren.

Was genau passiert also
gerade in den Meeren?

Und was versuchen wir zu messen?

Wie kann dabei
ein Roboter von Nutzen sein?

Zoomen wir mal auf
einen kleinen Würfel im Meer.

Als ersten wichtigen Punkt wollen wir
die Oberfläche besser verstehen.

Die Oberfläche ist die Verbindung

aller Interaktionen
zwischen Luft und Wasser.

Sie ist die Schnittstelle, durch die
alle Energie und Gase fliesen müssen.

Unsere Sonne strahlt Energie ab,

die von den Meeren
als Hitze absorbiert wird

und dann teilweise wieder
an die Atmosphäre abgegeben wird.

Gase in unserer Atmosphäre wie bspw. CO2
werden in unseren Meeren aufgelöst.

Tatsächlich werden ungefähr
30 Prozent des globalen CO2 absorbiert.

Plankton und Mikroorganismen geben
Sauerstoff an die Atmosphäre ab,

und zwar so viel, dass jeder zweite
Atemzug eigentlich vom Ozean stammt.

Ein Teil dieser Hitze erzeugt Verdunstung,
die Wolken verursacht

und schließlich zu Niederschlag führt.

Druckgefälle erzeugt Bodenwind,

der die Feuchtigkeit
durch die Atmosphäre treibt.

Ein Teil der Hitze strahlt nach unten
tief in den Ozean ab

und wird in verschiedenen
Schichten gelagert.

Dabei agiert der Ozean als eine Art
planetarischer Heizungskessel,

um all diese Energie aufzunehmen,

die später vielleicht in kurzfristigen
Naturereignissen wie Hurricane

oder in langfristigen Phänomenen
wie El Nino freigesetzt werden.

Diese Schichten werden vermischt
durch vertikal nach oben steigende

oder horizontale Strömungen, die
ausschlaggebend sind für den Transport

der Hitze von den Tropen zu den Polen.

Und natürlich gibt es Leben im Meer,

das das volumenmäßig größte
Ökosystem auf dem Planeten besetzt.

Angefangen von Mikroorganismen
über Fische bis zu Meeressäugetieren,

wie Robben, Delphine und Wale.

Aber diese sind größtenteils
unsichtbar für uns.

Die Herausforderung bei der Erforschung
der Meere im großen Stil

ist die der Energie.

Energie, die benötigt wird, um Sensoren
in den Tiefen des Ozeans zu stationieren.

Viele verschiedene Lösungen wurden
schon ausprobiert:

Wellen angetriebenen Geräte,

auf der Wasseroberfläche treibende,

bis hin zu Sonnenergie
betriebenen Geräten --

jedes hatte bestimmte Einschränkungen.

Der Durchbruch für unser Team
kam von unerwarteter Seite:

Dem Weltrekordversuch
eines Gefährts mit Windantrieb!

Hier stand nach 10 Jahren
Forschung und Entwicklung

ein neues Tragflächenkonzept
zur Verfügung,

das mit nur 3 Watt angesteuert werden kann

und das dennoch ein Gefährt
um die ganze Welt antreiben kann,

mit anscheinend unbegrenzter Autonomie.

Die Adaption dieses Tragflächenkonzeptes
auf Marinefahrzeuge

führte zur Entstehung einer Meeresdrohne.

Nun, sie sind größer
als sie hier erscheinen.

Sie sind ca. 5 Meter hoch,
7 Meter lang und 2 Meter tief.

Wie ein Satellit an der Oberfläche..

Sie sind beladen mit einer Reihe von
wissenschaftlichen Sensoren,

die alle wichtigen Variablen messen,

und zwar die ozeanografischen
und die atmosphärischen.

Über eine Satelittenverbindung werden die
Daten mit hoher Auflösung und in Echtzeit

an Land übermittelt.

Unser Team hat die letzten Jahre
hart daran gearbeitet,

Missionen unter einigen der härtesten
Bedingungen auf den Meeren

des Planeten durchzuführen,

von der Arktis bis zum tropischen Pazifik.

Wir sind den ganzen Weg
bis zum polaren Schelfeis gesegelt.

Wir sind in atlantische
Hurricanes hinein gesegelt.

Wir haben das Kap Horn umsegelt

und sind Slalom zwischen den Ölinseln
im Golf von Mexiko gesegelt.

Ein Roboter, der ganz schön was aushält!

Ich möchte Ihnen unsere jüngst Arbeit

in der Nähe der Pribilof Inseln zeigen.

Das ist eine kleine Inselgruppe
tief im kalten Beringmeer

zwischen der USA und Russland.

Im Beringmeer ist
der Alaska-Pollack zu Hause,

ein Weißfisch, den Sie
vielleicht nicht erkennen,

aber bestimmt schon mal gegessen haben,
wenn Sie Fischstäbchen oder Surimi mögen.

Ja, Surimi sieht aus wie Krabbenfleisch,
es ist aber eigentlich Pollack.

Und die Pollack Fischerei ist
die größte der Nation,

sowohl im Wert als auch im Volumen.

Circa 3,1 Mrd. Pfund Fisch
werden jedes Jahr gefangen.

Über die letzten paar Jahre
war eine ganze Flotte

von Meeresdrohnen schwer am Arbeiten,

um die Größe des Pollack Vorkommens
im Beringmeer abzuschätzen.

Damit wurde das Quotensystem verbessert,
mit dem die Fischerei gesteuert wird

und das Überfischung verhindert

und so dieses fragile Ökosystem schützt.

Die Drohnen inspizieren die Fanggründe
mit Hilfe von Akustik,

nämlich mit einem Sonar.

Dieses sendet Schallwellen nach unten,

und diese werden als Echo
der Schallwellen vom Meeresboden

oder von den Fischschwärmen reflektiert,

so dass wir wissen, was
unter der Oberfläche vor sich geht.

Unsere Meeresdrohnen können diese sich
wiederholende Aufgabe sehr gut verrichten.

Daher lassen wir sie das Beringmeer im
Schachbrettmuster non-stop absegeln.

Die Pribilof Inseln sind auch die Heimat
einer großen Seebären-Kolonie.

In den 50er Jahren gab es ungefähr
2 Mio. Tiere in dieser Kolonie.

Leider hat der Bestand
heute sehr abgenommen.

Weniger als 50 Prozent von
damals sind noch übrig,

und der Bestand sinkt weiter rapide.

Um den Grund zu verstehen,

hat unser Forschungspartner am
National Marine Mammal Labortory

eine GPS-Marke an einigen
der Muttertiere angebracht,

festgeklebt an ihrem Fell.

Diese Marke misst
den Aufenthaltsort und die Tiefe

und hat sogar eine
wirklich coole kleine Kamera,

die von plötzlicher Beschleunigung
ausgelöst wird.

Hier ein kleiner Film von einer
artistisch veranlagten Robbe

mit nie zuvor gesehenen Bildern
einer Unterwasser-Jagd,

tief im arktischen Ozean

und dieser Aufnahme der Beute,
eines Pollack,

nur Sekunden bevor er verschlungen wird.

In der Arktis zu arbeiten, ist
sehr schwierig, selbst für einen Roboter.

Sie mussten Schneestürme
im August überstehen

und Störungen durch Schaulustige --

hier eine kleine Largha-Robbe,
die Spaß am Mitfahren hat.

(Gelächter)

Über die Saison hinweg haben
die Robben mit den Marken

über 200.000 Tauchgänge aufgezeichnet,
und sieht man näher hin,

erkennt man die individuellen Bahnen
und sich wiederholende Tauchgänge.

Wir sind dabei, zu entschlüsseln,
was wirklich passiert

in diesen Nahrungsgründen.

Es ist ziemlich wundervoll.

Sobald man die akustischen Daten,
die von den Drohnen gesammelt wurden,

übereinander legt, ergibt sich ein Bild.

Wenn die Robben die Inseln verlassen
und von links nach rechts schwimmen,

kann man sehen, dass sie in einer relativ
flachen Tiefe von ca. 20 Metern tauchen.

Gemäß den Drohnen ist diese Tiefe
von kleinen, jungen Pollacks besiedelt,

die einen geringen Kaloriengehalt haben.

Im Anschluss schwimmen die Robben
über wesentlich größere Entfernungen,

und tauchen tiefer dorthin, wo laut den
Drohnen große, erwachsene Pollacks leben,

die als Fisch nahrhafter sind.

Leider verbrauchen die Muttertiere
für diese Extrastrecke so viele Kalorien,

dass sie nicht mehr
genügend Energie haben,

um ihre Jungen auf den Inseln
zu säugen, was dazu führt,

dass die Population weiter abnimmt.

Außerdem haben die Drohnen herausgefunden,
dass die Wassertemperatur um die Insel

sich signifikant erwärmt hat.

Das könnte einer der Hauptfaktoren sein,
der die Pollacks nach Norden treibt,

wo sie sich auf der Suche nach
kälteren Regionen verteilen.

Die Daten werden laufend
weiter analysiert,

aber wir können bereits erkennen,
das einige Rätsel-Teile

des Seebären-Mysteriums

gelüftet werden können.

Aber wenn man sich
auf das große Ganze rückbesinnt --

wir sind auch Säugetiere!

Und die Ozeane versorgen auch uns Menschen
mit ca. 20 Kilo Fisch pro Mensch im Jahr.

Noch immer dezimieren wir unsere
Fischbestände.

Können wir Menschen nicht etwas
von den Seebären lernen?

Aber es geht nicht nur um Fische!
Die Ozeane haben auch Einfluss

auf unser globales Wettersystem,

das wiederum Dinge beeinflusst wie
den globalen landwirtschaftlichen Ertrag,

oder zu verheerender Vernichtung
von Leben und zu Armut führen kann:

durch Hurricane,
extreme Hitze oder Fluten.

Unsere Ozeane sind
noch ziemlich unerforscht

und heute wissen wir mehr über
andere Planeten als über unseren eigenen.

Aber wenn wir dieses riesige Meer
in Quadrate von 6x6 Grad aufteilen,

jedes ungefähr 400 Meilen lang,

dann bekommt man ungefähr
1000 solcher Quadrate.

Stück für Stück und
zusammen mit unseren Partnern

stationieren wir gegenwärtig eine Meeres-
drohne in jedem dieser Quadrate.

So hoffen wir, durch die Abdeckung
des ganzen Planeten

bessere Einblicke in
unser Planetensystem zu erhalten,

das die Menschheit beeinflusst.

Wir benutzen nun schon eine Weile,
Roboter, um entfernte Welten

in unserem Sonnensystem zu untersuchen.

Nun ist es Zeit, unseren eigenen
Planeten zu quantifizieren.

Denn wir können nicht reparieren,
was wir nicht messen können,

und wir können uns nicht vorbereiten,
auf etwas, was wir nicht kennen.

Danke.

(Applaus)