MOSAiC 3: MAZE
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MOSAiC 3: MAZE
01.11.2021 bis 30.04.2024
Priv. Doz. Dr. Barbara Niehoff
Alfred-Wegener-Institut, Polare Biologische Ozeanographie
Am Handelshafen 12
27570 Bremerhaven
Prof. Dr.-Ing. Reinhard Koch,
Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Institut für Informatik
Küsten-, Meeres- und Polarforschung für Nachhaltigkeit (MARE:N)
Polarforschung
Im Fokus der Fördermaßnahme steht die Auswertung der auf der MOSAiC-Expedition gewonnenen Messdaten in enger Zusammenarbeit mit dem MOSAiC-Konsortium. Durch die Maßnahme soll der Erkenntnisgewinn und die Nutzung der umfangreichen Datensätze beschleunigt werden, um konkretes und zeitnahes Handlungswissen zum Klimawandel zu generieren.
Das Zooplankton ist Teil der biologischen Kohlenstoffpumpe, die CO2 aus der Atmosphäre bis zum Boden transportiert und im Ozean bindet. Es trägt so zum Gasaustausch zwischen Atmosphäre und Ozean bei. Unser Wissen über die Zooplanktondynamik im arktischen Ozean ist jedoch gering. Zooplanktonuntersuchungen waren daher Bestandteil der MOSAiC-Expedition. Im Projekt werden die Aufnahmen von in-situ Kameras (LOKI & UVP) ausgwertet, zudem fixierte Netzproben aus bis zu 2000m Tiefe mit einem Scanner digitalisiert. Insgesamt müssen auf mehr als 4 Mio. Bildern Organismen und Partikel identifiziert werden.
MAZE wird eine freie Bildverarbeitungspipeline (MAZE-IPP) entwickeln, die Organismen auf Bildern automatisch taxonomischen Kategorien zuordnet. Aus den Daten werden Abundanz, Biomasse und Respirationsraten berechnet, und über Veränderungen der vertikalen Verteilung der Biomasse (Kohlenstoff) den Beitrag ontogenetischer Wanderungen der Tiere zur Kohlenstoffpumpe quantifizieren. Ein weiteres Ziel ist, interne Strukturen (Gonaden, Ölsack) automatisch auf Bildern zu erkennen und Phasen im Lebenszyklus wie Reproduktion und Lipidspeicherung zu erfassen. So wird die Dynamik des Zooplanktons im arktischen Ozean über ein Jahr beschrieben und die Relevanz kontrastierender Lebensstrategien beleuchtet.
Alle Zooplanktondaten werden mit Umweltparametern korreliert und dann mit multivariater Statistik Faktoren identifiziert, die die Zooplanktondynamik beeinflussen. LOKI und UVP liefern hochauflösende Profile der Vertikalverteilung des Zooplanktons. So wird festgestellt, ob Zooplanktontaxa Tiefenhorizonte mit hoher biologischer Aktivität bilden, die den Kohlenstofffluss im Ozean beeinflussen könnten. Alle Daten sind essentiell, um die Prozesse, die Atmosphäre, Eis und Ozean miteinander koppeln, zu quantifizieren und vorherzusagen, wie sich diese bei fortschreitendem Klimawandel verändern werden.