Referenzprobennahme für bio-optische "Unterwegs"-Forschungsdaten der deutschen Forschungsschiffe

Referenzprobennahme für bio-optische „Unterwegs“-Forschungsdaten der deutschen Forschungsschiffe Hintergrund Die Deutsche Allianz Meeresforschung (DAM) koordiniert Forschungsdatenmanagement im Bereich Meeresforschung, um Innovation und Datenwissenschaften zu fördern. Das vom BMBF finanzierte Projekt „Unterwegs“-Forschungsdaten wird im Rahmen des DAMKernbereichs „Datenmanagement und Digitalisierung“ koordiniert. Dabei geht es um die systematische Erfassung, Übertragung an Land, Qualitätssicherung und Veröffentlichung von „Unterwegs“-Forschungsdaten nach den FAIR-Prinzipien (Auffindbar, Zugänglich, Interoperabel, Wiederverwendbar). Das vorliegende Handout dient der Qualitätssicherung biooptischer „Unterwegs“-Forschungsdaten. Motivation Referenzproben ermöglichen die Kalibrierung der bio-optischen Sensoren auf den Schiffen. Die Herstellerkalibrierung wird anhand von Standardproben durchgeführt, die gegebenenfalls stark von der Zusammensetzung natürlicher Phytoplanktongemeinschaften und Partikelverteilungen abweichen. Daher sind die mit ihr erzielten Messwerte für eine wissenschaftliche Interpretation nur begrenzt belastbar. Eine Postkalibrierung anhand von in situ Referenzproben stellt die Belastbarkeit der Messwerte her. Mehrwert Über die Kalibrierung des „Unterwegs“-Datensatzes Ihrer Expedition hinaus, werden die mit den Referenzproben erzielten Kalibrierkoeffizienten in einer Datenbank gespeichert. Langfristig können dann auch Fahrten, bei denen keine Referenzproben genommen werden können, mithilfe dieser Datenbank kalibriert werden. Weiterhin profitieren von dieser Datenbank auch andere autonome Messplattformen wie biogeochemische Argo-Floats, auf denen der gleiche Sensortyp verbaut wurde. Kurzeinführung in die Messung von Chlorophyll-a und Suspended Particulate Matter Für die Bestimmung von Chlorophyll-a (Chla) oder Suspended Particulate Matter (SPM) wird eine Wasserprobe genommen, die direkt an Bord filtriert und eingefroren oder gemessen werden muss. Um Referenzproben nehmen zu können, müssen daher mindestens ein Filtrationsgestell und geeignete Filter an Bord sein. Die Proben können nach dem Filtrieren entweder direkt im Labor an Bord gemessen werden (bspw. mit einem Bench Top Fluorometer) oder müssen bei -80°C (Chla) bzw. -20°C (SPM) eingefroren werden (Schockgefrierung mit Flüssigstickstoff bei der Chla Bestimmung mittels HPLC erforderlich) und dann als Kühlfracht nach Deutschland gebracht werden. Chlorophyll-a kann dann im Labor mittels Fluorometrie, Spektrometrie oder High Performance Liquid Chromatographie (HPLC) gemessen werden (in aufsteigender Genauigkeit der Methode gelistet). SPM wird typischerweise gravimetrisch bestimmt. Probennahme für Kalibrierung der Instrumente des Reinseewassersystems (RSWS) Sollte im Rahmen des wissenschaftlichen Programms Chlorophyll-a und/oder SPM beprobt werden, sind für uns hilfreich:  Proben aus Oberflächenwasser der CTD (idealerweise auf Höhe der Ansaugstelle des RSWS, FS Sonne: etwa 4 m, FS Maria S. Merian: etwa 6 m)  Proben aus Unterwegsprobenahmegeräten wie einem Tow Fish, die ebenfalls das Oberflächenwasser beproben Sollten darüber hinaus Kapazitäten bestehen speziell für das „Unterwegs“-Forschungsdaten (UFD) Projekt der DAM Referenzproben zu nehmen, ist das ideale Beprobungskonzept wie folgt:  Wasserentnahme aus dem Probenahmehahn des RSWS  Probenahmezeitpunkt vor Sonnenaufgang (um bei Chla non-photochemical quenching zu vermeiden), idealerweise wenn das Schiff unterwegs und nicht auf Station ist  Häufigkeit: Einmal pro Tag Das ICBM bietet an, Referenzproben, die extra für das UFD-Projekt erhoben wurden, in hauseigenen Laboren zu messen. Der Transport der Proben kann dabei nicht vom ICBM übernommen werden, sondern müsste über die Fahrt organisiert werden. Aufgrund des finanziellen und logistischen Aufwands von Kühlfracht halten wir dies derzeit nur für Fahrten realistisch, bei denen bereits Kühlfracht geplant ist, der die Referenzproben beigefügt werden können. Das ICBM kann den ggf. dann noch nötigen innerdeutschen Transport ans ICBM organisieren. Cross-Kalibrierung anhand unabhängiger Sensoren Sollten sich außerdem andere Instrumente an Bord befinden, mit denen Chlorophyll-a Fluoreszenz oder die Trübung gemessen werden, sind wir an deren Daten zu Zwecken der Cross-Kalibrierung interessiert. Veröffentlichung Die bio-optischen „Unterwegs“-Daten werden im Rahmen des „Unterwegs“-Forschungsdaten Projektes unter FAIR Prinzipien und Open Access bei PANGAEA publiziert. Die Qualitätskontrolle und Kalibrierung anhand der Referenzproben werden ausführlich im Data Processing Report dokumentiert. Mit Ihrer Einwilligung werden dem Bericht die Referenzprobendaten im Anhang beigefügt. Dem können Sie widersprechen, sollten diese Daten zunächst in anderem Kontext genutzt werden und daher unter Moratorium stehen. Vielen Dank für Ihre Mithilfe Kontakt: Dr. Julia Oelker, Daniela Voß (Vertretung) [email protected]; [email protected] Institut für Chemie und Biologie des Meeres (ICBM), Zentrum für Marine Sensorik (ZfMars) Schleusenstraße 1, 26382 Wilhelmshaven