Kartierung der Ikaite-Säulen des Ikka-Fjords im Südwesten Grönlands

Bild: Mit freundlicher Genehmigung von Norbit

Die Vermessung des Ikka-Fjords wurde zwischen dem 20. und 21. Juni 2019 durchgeführt. Der erste Tag diente teilweise der Schulung und Einarbeitung des Steuermanns in die Vermessungsanforderungen und die Aufklärung, um Navigationsgefahren im Fjord zu identifizieren, die durch Säulen und Felsschären verursacht werden einige Anschaffungen. Der zweite Tag wurde ausschließlich der Akquise gewidmet, gefolgt von der Demobilisierung der Verbreitung von „Siku“. Bild: Mit freundlicher Genehmigung von Norbit

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Der Ikka-Fjord im Südwesten Grönlands ist der einzige bekannte Ort auf der Welt, an dem das seltene Karbonatmineral „Ikait“ (benannt nach dem Fjord) in Form großer Säulenstrukturen vorkommt, im Gegensatz zu seiner üblichen kleinen Kristallform. In den letzten 25 Jahren gab es intensive wissenschaftliche Bemühungen, zu verstehen, warum sich das Mineral hier und in so dramatischer Form bildet.

Ikait kommt in Gebieten außerhalb des Fjords vor, im Allgemeinen in Sedimenten, in denen ein identifizierter Calcitinhibitor vorhanden ist, der die Bildung von Ikait erleichtert, was bedeutet, dass sein Vorhandensein erklärt werden kann. Ohne einen Inhibitor würde sich sonst kein gewöhnlicher Calcit, sondern kein Ikait bilden.

In den letzten Jahren wurde die Bildung von Ikait im arktischen und antarktischen Meereis festgestellt. Dies ist eine besonders interessante Entwicklung, da es in offenen Meeresgebieten, in denen sich Meereis bilden kann, keine bekannten Calcit-Inhibitoren gibt, was darauf hindeutet, dass es andere Methoden der Ikait-Bildung gibt. Wenn wir die Schlüsselfaktoren für die Ikait-Ausfällung verstehen können, indem wir den Ikka-Fjord und seine Säulenstrukturen als Fallstudie verwenden, könnte die Ikait-Bildung dann vielleicht industrialisiert und zur Entfernung von Kohlenstoff aus der Atmosphäre und zur Bindung von Ikait im Meerwasser genutzt werden? Die mikrobielle Aktivität innerhalb der Säulen ist derzeit das primäre Untersuchungsziel, um festzustellen, ob die von ihnen produzierten Enzyme die Ikait-Ausfällung katalysieren.

Die Säulen im Ikka-Fjord wurden erstmals 1996 mit Einzelstrahl-Echoloten der frühen Generation, Side-Scan-Sonar und Geräten zur Tiefenprofilierung kartiert.

Bild mit freundlicher Genehmigung von Norbit. Die Ergebnisse zeigten die Ausmaße der Ablagerungen, allerdings mit geringer Genauigkeit, sodass diese Karten als Hilfsmittel für die Forschungsanstrengungen unzureichend sind. Was erforderlich war, war eine hochauflösende Multibeam-Vermessung des Ikka-Fjords, um brauchbarebathymetrische Karten bereitzustellen.

Das NORBIT iWBMSh erwies sich als das ideale Werkzeug für diese Aufgabe, da es sowohl äußerst kompakt als auch ein hochspezialisiertes, schlüsselfertiges Multibeam-Vermessungssystem mit ultrahoher Auflösung ist.

Bild mit freundlicher Genehmigung von Norbit Das iWBMSh-System, das für das Projekt an die Universität Island geliefert wurde, umfasste: den Sonarkopf mit integriertem INS; eine kleine Schnittstellenbox auf der Oberseite; zwei GNSS-Antennen und -Kabel; allesamt in einem mittelgroßen, rollbaren Peli-Koffer untergebracht. Zusätzlich zu einer NORBIT-Reisehalterung und einer NORBIT-SVP-Sonde, die separat verpackt sind.

Die Multibeam-Ausrüstung wurde als aufgegebenes Gepäck mit dem wissenschaftlichen Team von Reykjavik, Island, zum Flughafen Narsarsuaq, Südgrönland, geflogen. Bei der Ankunft wurden das Team und das Gepäck zu „Siku“ gebracht, einem Targa 25.1-Boot, das für den Transfer zum Ikka-Fjord sowie zur Multibeam-Vermessungsplattform gemietet wurde.

Bild mit freundlicher Genehmigung von Norbit Die iWBMSh wurde auf der Targa 25.1 neben dem Anlegesteg der Königlich-Dänischen Marinebasis in Grønnedal mobilisiert. Der iWBMSh-Kopf und die GNSS-Antennen wurden direkt hinter dem Ruderhaussattel an einem Mast montiert, über die Dollborde geklemmt und an der Reling befestigt. Das NORBIT SIU, der Erfassungscomputer und der Steuermannmonitor wurden auf dem Kartentisch links neben der Steuerstation im Steuerhaus aufgestellt und das gesamte System wurde über Haushaltssteckdosen über die eigene Wechselrichterversorgung des Bootes mit Strom versorgt.

Die Vermessung des Ikka-Fjords wurde zwischen dem 20. und 21. Juni 2019 durchgeführt. Der erste Tag diente teilweise der Schulung und Einarbeitung des Steuermanns in die Vermessungsanforderungen und die Aufklärung, um Navigationsgefahren im Fjord zu identifizieren, die durch Säulen und Felsschären verursacht werden einige Anschaffungen. Der zweite Tag wurde ausschließlich der Akquise gewidmet, gefolgt von der Demobilisierung der Verbreitung von „Siku“.

Das System war darauf eingestellt, einen 150° breiten Streifen (bequem innerhalb der Bereichsgrenzen der Winkelstreifenwinkel von 5°–210° der Instrumente) mit hochauflösenden Daten zu erfassen, wobei die Erfassungs-„Tiefen“-Gatter auf 2–40 m Wassertiefe eingestellt waren. In diesem Modus erreichte das System typischerweise Rohschwadenbreiten (ohne Berücksichtigung der äußersten Balken) von +/-20–30 m in flachem Wasser (8–10 m) und +/-40–50 m in tieferem Wasser (15–20 m).
Bild: Mit freundlicher Genehmigung von Norbit SVP-Einbrüche wurden in regelmäßigen Abständen in den inneren und äußeren Fjordgebieten mithilfe einer NORBIT Base X2 SVP-Sonde mit der SeaCast-Protokollierungssoftware Version 4.4.0 erfasst.

Bild: Mit freundlicher Genehmigung von Norbit

Wo eine vollständige Schwadabdeckung möglich war, betrug die Ping-Dichte typischerweise 16 x 16 Pings (256 Sondierungen) pro m2 entlang und quer zum Gleis am Nadir und reduzierte sich auf 4 x 4 Pings (16 Sondierungen) pro m2 an den Rändern des nutzbaren Schwads. Die folgenden Beispiele zeigen einen Ausschnitt der gereinigten Sondierungen aus dem „Säulengarten“ des inneren Fjords, dargestellt als Punktwolke:

Bilder: Mit freundlicher Genehmigung von Norbit

Die während der zwei Vermessungstage erfassten Daten wurden mit der Teledyne PDS-Software verarbeitet und in Rastern von 0,2 m bis 1,0 m für Kartierungs- und Präsentationszwecke exportiert.

Rechts ist ein Diagramm des gesamten Vermessungsdatensatzes im Raster von 1,0 m der Rasterdaten dargestellt.

Bathymetrische Konturen werden gegen ein Luftbild-Orthomosaik aufgetragen, das aus Drohnenbildern und einer von MBES abgeleiteten 0,5-m-bathymetrischen DTM-Farbtiefenskala rechts vom Kartenbild erstellt wurde. Bathymetrische Konturen wurden aus einem 0,5-m-DTM des Ikka-Fjords abgeleitet. Hinweis: Die Tiefen sind noch nicht hydrografisch geprüft und sollten nicht für die Navigation verwendet werden.

3D-Ansicht der Ikka-Säulen, wie im MBES-Punktwolkendatensatz dargestellt, mit Blick nach Südwesten vom nordöstlichen Ende des Ikka-Fjords

3D-Darstellungen des 1,0 m großen Rasterdatensatzes des inneren Fjordbereichs „Ikka Column Garden“ und der gleiche Einschub mit drohnenerfassten Punktwolkendaten der Flanken des Fjords sind unten dargestellt.

Die im Sommer erfassten Daten waren gut genug für den sofortigen Einsatz vor Ort und halfen dabei, ein Taucherteam der Königlich Dänischen Marine zu bestimmten Standorten für Probenahmen zu führen. Seit der Umfrage wurden die erfassten Daten einer grundlegenden Verarbeitung unterzogen, um die angezeigten Ergebnisse zu erzielen. Die weitere Verarbeitung ist jedoch im Gange, einschließlich der Verbesserung der Positionsgenauigkeit durch die Anwendung von Applanix POSPac PP-RTX-Korrekturen.

In den kommenden Jahren sind weitere Untersuchungen geplant, um die Ablagerungen vor Ort zu überwachen, da die jüngsten Veränderungen der Strömungen rund um Südgrönland, die auf die globale Erwärmung zurückzuführen sind, wärmeres Wasser in den Fjord bringen. Da die Bildung von Ikait temperaturempfindlich ist, stellen Änderungen der Wassertemperatur eine Bedrohung für die zukünftige Gesundheit, den Zustand und die langfristige Stabilität dieses spektakulären, aber jetzt gefährdeten Ortes dar, der selbst der Schlüssel zu einem wirksamen Instrument im Kampf gegen die globale Erwärmung sein könnte !

Im Laufe der Jahre hat das „Ikka-Projekt“, wie wir uns selbst nennen, eine große Anzahl an Veröffentlichungen herausgebracht. Die wichtigsten, aktuellsten Referenzen, die Interessenten an anderen Artikeln orientieren würden, wären:

Stockmann, GJ, E. Ranta, E. Trampe, E. Sturkell & P. Seaman, 2018. Kohlenstoffmineralspeicherung im Meerwasser: Ikait-Säulen (CaCO3·6H2O) in Grönland. Energy Procedia 146, 59-67, doi:10.1016/j.egypro.2018.07.009.

Tollefsen E., G. Stockmann, A. Skelton, L. Lundqvist und E. Sturkell, 2019. Sekundäre Veränderung des Grønnedal-Ika-Eruptivkomplexes und die Entstehung von Ikait, CaCO3·6H2O, SW Grönland. Chemische Geologie 510, 18-30.

Danksagungen:
Kartierung der Ikaite-Säulen des Ikka-Fjords im Südwesten Grönlands
Wir möchten dem Bolin-Zentrum für Klimaforschung in Schweden, dem „Aase og Jørgen Munters Fond“ und dem „Aage V. Jensens Fond“ in Dänemark, Eggertsjóður und dem Forschungsfonds der Universität Island für ihre finanzielle Unterstützung des Ikka-Projekts danken im Jahr 2019. Darüber hinaus möchten wir dem Joint Arctic Command für seine hervorragende logistische und taucherische Unterstützung sowie dem Blue Ice Explorer aus Narsarsuaq in Grönland danken, der die Boote und qualifizierten Steuerleute zur Verfügung gestellt hat, die für den Zugang zum Ikka-Fjord und die Arbeit im Ikka-Fjord erforderlich sind. Abschließend möchten wir NORBIT und Teledyne Technologies für ihr Interesse an unserem Projekt und die bereitgestellte Unterstützung danken, um die hier beschriebene unschätzbare MBES-Umfrage zu ermöglichen.