Knapp 4.000 Messroboter im Meer: Wie Argo seit 2000 den Ozean vermisst

Wer wissen will, wie sich das Klima verändert, muss ins Meer schauen. Mehr als 90 Prozent der überschüssigen Wärme, die die Erde seit den 1970er-Jahren aufgenommen hat, stecken nach Angaben des Argo-Programms in den Ozeanen. Doch über das Innere der Meere wusste man lange erstaunlich wenig. Messwerte aus der Tiefe lieferten vor allem Schiffe, und die waren längst nicht überall unterwegs.

Das hat sich geändert, leise und beständig. Seit dem Jahr 2000 baut ein internationales Programm namens Argo ein Netz aus treibenden Messgeräten auf. Derzeit sind nach Angaben des Programms knapp 4.000 davon im Einsatz. 30 Länder betreiben sie, und alle Daten sind frei zugänglich. Deutschland war von Anfang an dabei, koordiniert vom Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) in Hamburg.

Ein Tauchgang alle zehn Tage „Messroboter“ klingt nach Science-Fiction, die Geräte selbst sind eher unscheinbar. Die sogenannten Floats sind Röhren von etwa 1,6 bis 2 Metern Länge und wiegen laut BSH 20 bis 30 Kilogramm. Einen Motor oder Propeller haben sie nicht. Stattdessen pumpt eine kleine Hydraulik Öl zwischen einem inneren Tank und einer äußeren Blase hin und her, die etwa so groß ist wie eine große Grapefruit. Ist die Blase gefüllt, wird das Gerät leichter als das umgebende Wasser und steigt. Ist sie leer, sinkt es.

Nachdem ein Float von einem Schiff aus ins Wasser gelassen wurde, sinkt es auf rund 1.000 Meter und treibt dort etwa neun Tage mit der Strömung. Dann taucht es auf 2.000 Meter ab und steigt langsam zur Oberfläche auf. Unterwegs misst ein Sensor Temperatur, Druck und Leitfähigkeit, daraus wird der Salzgehalt berechnet. Die Temperatur erfasst er laut Argo auf ein Tausendstel Grad genau.

Oben angekommen, funkt das Gerät seine Messwerte per Satellit, meist bleibt es dafür 15 Minuten bis eine Stunde an der Oberfläche. Dann beginnt der nächste Zyklus. Ein kleiner Computer steuert alles, Lithiumbatterien liefern den Strom. Die meisten Floats halten vier bis fünf Jahre durch, manche laut Argo bis zu zehn.

Von ein, zwei Messpunkten im Jahr zu Hunderten Wie groß der Sprung war, zeigt ein Beispiel der University of Washington aus dem Jahr 2007. Auf den rund 7.900 Kilometern Ozean zwischen Seattle und Japan kamen vor Argo vielleicht ein oder zwei Messpunkte pro Jahr zusammen. Mit Argo waren es bis zu 900 – alle zehn Tage. Im November 2007 erreichte das Netz seine Zielmarke von 3.000 Floats.

Heute ist der Datenstrom gewaltig. Im Jahr 2024 lieferten die Floats laut Argo-Programm rund 13.000 Profile pro Monat, also mehr als 400 am Tag. Die meisten Echtzeitdaten sollen innerhalb von zwölf Stunden verfügbar sein. Mehr als 6.000 Fachartikel und fast 500 Doktorarbeiten haben Argo-Daten genutzt oder sich darauf bezogen.

Wie viel Wärme das Meer aufnimmt Besonders wertvoll sind die Messungen auf der Südhalbkugel. Dort liegen rund 60 Prozent der Weltmeere, doch vor Argo waren sie nur spärlich vermessen. Eine Studie um den Ozeanografen Paul Durack vom Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) in den USA kam 2014 im Fachjournal Nature Climate Change zu dem Schluss, dass die langfristige Erwärmung der oberen Meeresschichten in früheren Schätzungen wohl zu niedrig angesetzt war – laut dem Labor global um 24 bis 58 Prozent. Hauptgrund war die dünne Datenlage auf der Südhalbkugel. Erst die Argo-Floats brachten dort nach Angaben des LLNL ab 2004 eine systematische Abdeckung.

Die Daten helfen auch bei Vorhersagen. Die erste Generation der Floats hat laut GEOMAR globale Klimamodelle und regionale Wettervorhersagen verbessert. In Deutschland fließen die Messwerte nach Berichten des BSH routinemäßig in das Erdsystemmodell der Max-Planck-Gesellschaft ein und über eine Reanalyse auch in das System für Zehnjahres-Vorhersagen MiKlip. Die Deutsche Marine nutzt sie regelmäßig. Und schon 2007 berichtete die University of Washington, dass Länder wie Ecuador und Kenia die Daten für Modelle zur Steuerung ihrer Fischerei nutzen wollten.

Aus Hamburg in alle Ozeane Deutschland setzte bereits im Jahr 2000 die ersten 27 Floats für Argo aus, so ein Bericht des BSH. Heute finanziert der Bund laut BSH jedes Jahr rund 50 neue Geräte. Im Herbst 2024 waren nach einem BSH-Bericht 241 deutsche Floats in Betrieb, und zusammen hatten deutsche Floats bis dahin mehr als 117.000 Profile gemessen. Ende 2022 gehörte der Großteil der aktiven deutschen Floats dem BSH, einige Geräte auch dem Alfred-Wegener-Institut (AWI), dem Institut für Chemie und Biologie des Meeres (ICBM) der Universität Oldenburg und dem GEOMAR in Kiel. Am BSH kümmert sich ein Team aus fünf Beschäftigten um „Argo Germany“ und prüft die Qualität der Daten. Außerdem ist Deutschland Gründungsmitglied von Euro-Argo, dem 2014 gegründeten europäischen Verbund.

Auch die Technik entwickelt sich weiter. Im Projekt DArgo2025, gefördert vom Bundesforschungsministerium und koordiniert vom BSH, testeten die Partner bis Ende 2021 zwanzig Floats mit neuen Sensoren. Das GEOMAR maß im Nordatlantik Sauerstoff und pH-Wert, um Versauerung und Sauerstoffverlust zu verfolgen. Das Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde (IOW) erfasste Nährstoffe in der Ostsee, das ICBM das Licht unter Wasser als Hinweis auf Mikroalgen.

Was noch fehlt Ganz durchleuchtet ist der Ozean damit nicht. Die klassischen Floats reichen nur bis 2.000 Meter und erfassen damit laut Argo die obere Hälfte des Meeres. Für die Tiefe darunter gibt es noch kein dauerhaftes Messnetz. Das Programm plant deshalb eines aus 1.228 Deep-Argo-Floats, die bis 4.000 oder 6.000 Meter tauchen können. Bisher gibt es regionale Pilotnetze, etwa im Nordatlantik und im Südwestpazifik. Hinzu kommen Floats mit Sensoren für Biologie und Chemie.

Für dieses erweiterte Netz namens „OneArgo“ wäre nach Angaben des Programms etwa das Vier- bis Fünffache der bisherigen Investitionen nötig. Schon jetzt werden die Kosten für Argo auf mindestens 40 Millionen US-Dollar im Jahr geschätzt, ein einzelner Float kostet je nach Ausstattung 25.000 bis 185.000 US-Dollar. Jedes Land bezahlt seine Geräte selbst. Das Bundesverkehrsministerium hat das deutsche Budget für OneArgo zwar aufgestockt. Weil die Floats aber deutlich teurer geworden sind, hat das BSH den deutschen Einstieg in Deep Argo nach eigenem Bericht auf 2027 verschoben.

Und jeder zusätzliche Sensor hat seinen Preis: Er zehrt an der Batterie und verkürzt so die Lebensdauer des Geräts, wie ein Beitrag der Bundesregierung 2020 erklärte. Ist die Mission beendet, bleiben die Floats in der Regel im Meer, denn Schiffe loszuschicken, um sie aufzuspüren und einzusammeln, wäre laut Argo-Programm enorm teuer und selbst eine Belastung für die Umwelt. Für europäische Randmeere war 2020 im Gespräch, beim Bergen stärker Seglerinnen und Segler einzubinden.

Ein stilles Gemeinschaftswerk Aus dem Start im Jahr 2000 ist ein weltweites Messnetz geworden, an dem 30 Länder mitwirken und dessen Daten allen offenstehen. Zum 25-jährigen Jubiläum Ende 2024 nannte ein Beitrag auf dem Portal Climate.gov der US-Behörde NOAA Argo das „crown jewel“ der Ozeanbeobachtung, also ihr Kronjuwel.

Wenn du das nächste Mal am Meer stehst und auf den Horizont schaust: Irgendwo dort draußen treibt gerade eines von knapp 4.000 Floats in der Tiefe und wartet auf seinen nächsten Aufstieg.