How we “See” the Sea (English/中文/Deutsch)

CTD is pulled out of the water. Photo: Thomas Ronge, editing: Steffen Niemann CTD is pulled out of the water. Photo: Thomas Ronge, editing: Steffen Niemann

Have you ever boarded a research vessel? Have you ever been far away from land and explored the Pacific Ocean? Have you ever experienced a wonderful side of nature that you never get to see? Well, here we are. We’ve boarded RV SONNE and started sailing north, leaving the land behind us, and begun our scientific journey in the Pacific.

Although the Portuguese explorer Ferdinand Magellan named the Pacific Ocean ‘a peaceful sea’, it does not always live up to its name. The weather was pretty rough in the first two days. This actually was the catalyst for my first discovery on the RV SONNE, which is that seasickness can affect anyone – in fact, I did throw up. After the foul weather subsided, we finally woke up to a beautiful morning of peaceful seas and blue sky. It was time to explore the ocean!

Map displaying the cruisetrack of RV SONNE since leaving Suva.

Map displaying the cruisetrack of RV SONNE since leaving Suva.

This transit is of particular interest because it crosses the path of several important water masses. Similar to experts blind-tasting a glass of wine in an attempt to identify the origin, oceanographers studying the ocean try to determine where different water masses come from. However, unlike a sommelier, oceanographers do not have a clear answer key available to them. Thus, we measure environmental properties throughout the water column to distinguish unique water masses. A CTD is an observational instrument used in oceanography to collect the data for these environmental properties.

A CTD consists of several highly sensitive measurement sensors, mounted to the bottom of a large circular metal frame. As it goes down, the sensors measure several physical properties of the seawater (the crucial ‘environmental properties’ discussed above), including conductivity, temperature, and depth. We need to continually monitor its progress to inform us which depths should be selected to collect water samples. The winch can lower the CTD at a speed of 0.7m/s and it takes even longer to pull it back up because you have to stop the CTD several times along the way in order to “fire” the bottles. Given that some stations have water depths reaching the abyssal ocean (4000-5000m), it is no surprise the whole process can take up to ~4 hours. Once the CTD is raised back onto the SONNE, the collected seawater samples need to be filtered into various containers, which can mean an additional 2 or 3 hours of work. This process takes some getting used to, but finally we have settled into a routine: 1) 1-2 days transit, 2) 3-4 hours for deployment of equipment, and 3) repeat.

Scientists take water samples from the watertanks of the CTD. Photo: Steffen Niemann

Scientists take water samples from the watertanks of the CTD. Photo: Steffen Niemann

Days can seem to drag on, especially when we are working late into the night to finish sampling, but discovery is always worth the cost! In fact, more is known about the moon’s surface than the depths of our own ocean. Every time I look up at the stars, I am reminded of this fact. So, let us discover the beauty of the ocean and enjoy this Pacific adventure!

Yang Yu PhD student at GEOMAR

 

译文:

“看”海

你登上过大洋科考船吗?你有过远离大陆驶向太平洋的经历吗?你探索过未知自然的另一面吗?我们在这里,跟随着太阳号驶向北方。大陆在我们身后渐行渐远,太平洋的科学之行就此开始。

尽管葡萄牙航海家费迪南·麦哲伦给予了她“太平之洋”的美称,然而事实却并非一番风平浪静。伴随着前两天的糟糕天气,晕船呕吐时有发生,我也未能幸免。好在几天后我们迎来了一个波光粼粼,阳关明媚的清晨。是时候开始我们的探索之旅了!

这段航程之所以备受关注是因为它穿过了许多重要水团,而海洋学家们则力图示踪他们的来龙去脉。这听起来就像是品酒师们鉴定葡萄酒的原产地一样, 然而挑战就在于这些水团并没有出厂标签以供提示。 于是一些指标参数就成为了鉴别它们的关键,而温盐深仪(CTD)则是大洋科考中较为常见的观测仪器。

温盐深仪由许多敏感的探测器组成,被固定在一个圆形金属架的底部。在它缓慢沉入海底的过程中会实时测量许多重要的海水物理参数,包括电导率、温度和深度等。而我们要做的就是仔细观测参数曲线的变化以选出合适的取水深度。绞车线缆匀速下降的速度是0.7米每秒,回程的时间相对更长,因为要在不同的目标水深停留以关闭取水器的阀门 。鉴于好多站点的实测水深都在4000到5000米深度不等,所以整个过程耗时4到5个小时非常普遍。一旦温盐深仪回到工作甲板,不同层位收集到的海水会被过滤到各自的容器内,这意味着另外2到3个小时的工作量。我们用了一些时间去调整适应整个过程,好在目前已形成了一个特定的流程:1)1到2天的中转,2)3到4小时的作业,3)重复上述过程。

每天的日子像是被无形的拉长了,有时采样工作也会深入午夜,但我们坚信这种付出是值得的。每当我在甲板上抬头仰望夜色下的星空,更会坚定这种信念。事实上,从某种程度上来讲我们对自己深海的认知还不及遥远的月球表面。让我们享受这段太平洋的冒险之旅,探索蓝色星球的奇幻之美!

 

Deutsche Übersetzung:

Unser Blick auf den Ozean

Bist du jemals auf einem Forschungsschiff gewesen? Warst Du jemals so weit weg vom nächsten Festland und konntest dabei den Pazifik erforschen? Hattest du je die Möglichkeit, diese wunderbare Seite der Natur kennenzulernen, die dir bisher gänzlich unbekannt war? Hier sind wir nun. Wir gingen an Bord des Forschungsschiffes SONNE, nahmen Kurs gen Norden, ließen das Land hinter uns und starteten unsere Forschungsreise in den Pazifik.

Auch wenn der portugiesische Entdecker Ferdinand Magellan den Pazifik als ‚friedlichen Ozean’ bezeichnete, wird dieser seinem Namen nicht immer gerecht. Das Wetter war in den ersten beiden Tagen ziemlich stürmisch. Dies führte mich an Bord der SONNE zur ersten Erkenntnis: Jeder kann seekrank werden – und tatsächlich, auch mir ging es schlecht und ich musste mich übergeben. Nachdem sich das schlechte Wetter endlich verzogen hatte, wachten wir an einem wunderbaren Morgen auf, das Meer war friedlich, der Himmel blau. Es war an der Zeit, den Ozean zu entdecken!

Diese Transitstrecke ist von besonderem Interesse, da sie verschiedene wichtige Wassermassen kreuzt. Ähnlich den Experten, die mit geschlossenen Augen ein Glas Wein testen, um Ursprung bzw. Herkunft herauszuschmecken, studieren die Ozeanographen den Ozean, um herauszufinden, wo die unterschiedlichen Wassermassen herkommen. Doch im Gegensatz zu einem Sommelier haben Ozeanographen keine schnellen Antworten parat. Daher messen wir die unterschiedlichsten Parameter in der gesamten Wassersäule, um Wassermassen voneinander zu unterscheiden. Eine CTD dient als Beobachtungsinstrument und wird in der Ozeanographie eingesetzt, um Messdaten der unterschiedlichsten Wassermassen zu sammeln.

Eine CTD besteht aus mehreren hoch sensiblen Mess-Sensoren, die am Boden eines großen runden Metallrahmens angebracht sind. Wenn die CTD zu Wasser gelassen wird, messen die Sensoren die physikalischen Eigenschaften des Meerwassers (die bereits oben genannten Wassermassenparameter), einschließlich der Leitfähigkeit, der Temperatur und der Tiefe. Der Verlauf der CTD wird ständig beobachtet um herauszufinden, welche Tiefen für die Wasserbeprobung ausgewählt werden sollen. Die Winde kann die CTD mit einer Geschwindigkeit von 0,7m/s absenken, wobei es aber länger braucht, um sie wieder hochzuziehen, da die CTD auf dem Weg nach oben mehrere Male angehalten werden muss, um die Flaschen zu füllen. Angesichts der Tatsache, dass sich einige Stationen in 4.000 – 5.000 m Tiefe befinden, überrascht es nicht, dass der gesamte Vorgang bis zu ca. 4 Stunden dauern kann. Nachdem die CTD wieder an Deck geholt wurde, muss das gesammelte Meerwasser in verschiedenen Behältern gefiltert werden; dies wiederum kann weitere 2 – 3 Arbeitsstunden nach sich ziehen. Der geschilderte Ablauf bedurfte einer gewissen Übung, doch schließlich stellte sich eine gewisse Routine ein: 1) Ein bis zwei Tage Transit, 2) 3 – 4 Stunden für den Einsatz der CTD und 3) vielfache Wiederholungen des Ganzen.

Besonders wenn wir bis in den späten Abend hinein arbeiten um Proben zu nehmen, scheint es, dass sich die Tage ziehen. Aber die vielen Entdeckungen, die wir machen, sind diese Mühe wert! Tatsächlich wissen wir heute mehr über die Oberfläche des Mondes als über die Tiefen unserer Ozeane. Jedes Mal, wenn ich in die Sterne schaue, werde ich mir dieser Tatsache bewusst. Deshalb – lasst uns die Schönheit des Ozeans entdecken und dieses Pazifik-Abenteuer genießen!

Yang Yu PhD Student am GEOMAR

4 thoughts on “How we “See” the Sea (English/中文/Deutsch)

  1. Thanks for the very interesting blog we read regularly and good luck to everybody on board the RV Sonne. Have a stress-free journey even the Pacific Ocean is too rough. All the best to you all and return healthy.
    Best regards, Margrit and Heribert from Schwentinental nearby Kiel, northern Germany.

  2. Very interesting experience!
    To explore the deep ocean is to better learn our earth, our planet.
    It is important for us to know what the earth scientsts work and study.

  3. It seems your journel is way much harder than my imagination. Looking forward to great contributions to ocean science through your effort.

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