Ein autonomes System zur Bestimmung des CO2-Partialdrucks (pCO2) wurde im Juni 2003 auf dem Frachtschiff 'Finnpartner' installiert. Der Betrieb der Anlage erfolgt in enger Zusammenarbeit mit dem 'ALGALINE'-Projekt des Finnish Institute of Marine Research . 'Finnpartner' verkehrt regelmäßig in Abständen von zwei Tagen zwischen Lübeck und Helsinki und durchquert dabei abwechselnd die östliche und die westliche Gotlandsee. Zusätzlich zu den kontinuierlichen pCO2-Messungen wird der CO2-Gehalt der Umgebungsluft zweimal während eines jeden Transekts bestimmt. Aus den Daten werden CO2-Gasaustauschraten ermittelt, deren Bilanzierung Auskunft darüber gibt, ob die Ostsee eine Quelle oder Senke für atmosphärisches CO2 darstellt. Auf der Grundlage von regionalen Beziehungen zwischen dem pCO2 und der Temperatur/Chlorophyll-Fluoreszenz, sollen Satelliten-Daten dieser Variablen benutzt werden, um die pCO2-Messwerte und die berechneten Flüsse räumlich zu extrapolieren. Ein weiteres wesentliches Ziel des Projekts liegt in der Quantifizierung der Netto-Biomasseproduktion, die als Äquivalent für die Sauerstoffverarmung unterhalb der durchmischten Schicht betrachtet werden kann. Hierzu wird eine CO2-Massenbilanz erstellt, in die im wesentlichen der CO2-Gasaustausch und die CO2-Verarmung des Oberflächenwassers im Frühjahr/Sommer eingehen. Es werden die Beziehungen zwischen der Netto-Biomasseproduktion und der Verfügbarkeit von Nährsalzen untersucht, um die Bedeutung der Stickstofffixierung und der 'non-Redfield'-Produktion organischer Substanz abzuschätzen.
Die Untersuchungen zur Kinetik der Mineralisierung organischer Substanz basieren auf Messunge der CO2-Akkumulation. Es ist vorgesehen, die vertikalen Profile des Gesamt-CO2 (CT) im Tiefenwasser der östlichen Gotlandsee in Abständen von etwa zwei Monaten zu bestimmen. Da das Gotlandbecken durch den Salzwassereinbruch zu Beginn des Jahres 2003 wieder vollständig mit Sauerstoff versorgt wurde, besteht die Möglichkeit, die Mineralisierungsprozesse sowohl unter oxischen als auch unter in naher Zukunft wieder zu erwartenden anoxischen Verhältnissen zu verfolgen. Die aus dem zeitlichen CT-Anstieg ermittelten Mineralisierungsraten stellen einen unteren Grenzwert dar, da auch während sogenannter Stagnationsperioden ein Austausch mit jüngerem Wasser erfolgen kann. Daher sind zusätzlich Laborexperimente geplant, bei denen die Mineralisierung durch CT-Messungen unter definierten Bedingungen (Redoxpotential, Konzentrationen an organischer Substanz, Temperatur) untersucht wird. Sowohl die Feldmessungen als auch die Laborstudien dienen einer realitätsnäheren Parameterisierung der Mineralisierung in biogeochemischen Modellen.
Eine Anzahl von wissenschaftlichen und praktischen Fragestellungen erfordert eine Simulation der langfristigen Reaktion der Ostsee auf ihre Aenderung aeusserer Bedingungen mit numerischen Zirkulationsmodellen und gekoppelten oekologischen Modellen. Die Untersuchung langfristiger Variationen des Energie- und Stoffhaushaltes des Ostsee als auch die Erstellung zuverlaessiger mehrjaehriger Prognosen ihrer Reaktion auf anthropogene Einfluesse mit Hilfe numerischer Modelle haengt in starkem Masse von einer realistischeren Modellierung der diapyknischen Austauschprozesses ab. Das hier vorgestellte Vorhaben will auf der Grundlage von Schiffsbeobachtungen und Messungen mit verankerten Geraeten den Energiefluss durch die Meeresoberflaeche und seine Verteilung auf die verschiedenen Moden der Bewegung in einem gezeitenlosen Meer untersuchen. Insbesondere soll der Energiefluss von den subinertialen Prozessen durch das Spektrum der internen Wellen bis zur Dissipation durch mikromassstaebliche Turbulenz, die die diapyknische Vermischung zur Folge hat, erfasst werden. Das Ziel der Untersuchungen besteht in einer Verbesserung der fuer Zirkulationsmodelle geeigneten Parametrisierung der diapyknischen Vermischung. Die geplanten Arbeiten sind auch ein Beitrag zu den ozeanographischen Prozessstudien im Rahmen von BALTEX.