Draaikolken en zoet water gezocht

Hoe transporteren oceaanstromingen zout en voedingsstoffen en wat voor gevolgen heeft grondwateruitstoot voor koraalriffen? Delftse wetenschappers namen deel aan een grote oceaanexpeditie aan boord van onderzoeksschip Pelagia.

Foto (c) Nico Expeditie

Hoe krijgen we meer inzicht in de veranderende oceanen? Dat is de centrale vraag van expeditie Nico (Netherlands Initiative Changing Oceans). Het onderzoeksschip Pelagia van het Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee (NIOZ) voer naar Gran Canaria en stak vervolgens de Atlantische Oceaan over naar Curaçao en Sint Maarten. Momenteel is het op weg terug naar Europa. Het onderzoeksteam bestaat in totaal uit ongeveer 130 wetenschappers die zich op verschillende momenten bij de bemanning aansloten. De reis eindigt eind juli. De Delftse onderzoekers stapten in februari in het Caribisch gebied aan boord.

De expeditie was vanaf het begin een flinke uitdaging. Bij hoge golven en windkracht 7 verliet de Pelagia zijn thuishaven Texel – waar het NIOZ is gevestigd – op 13 december, twee dagen later dan gepland. De bemanning had te kampen met onverwachte technische problemen. Een van de brandstoftanks was lek en moest worden gerepareerd. “Niets om je zorgen over te maken”, vertelt Thomas de Greef, hoofd mariene faciliteiten van het NIOZ. “Dit probleem heb je wel vaker met oude schepen als de Pelagia. Het metaal wordt in de loop der jaren steeds dunner.” Hij voegt daar geruststellend aan toe dat het schip nog steeds zeewaardig is. “Misschien is het maar goed dat ik niet zelf aan boord experimenten doe”, lacht oceanograaf dr. Caroline Katsman. Katsman (CiTG) is deskundige op het gebied van draaikolken in de oceaan en hoe deze grote, langzaam ronddraaiende kolken – met een doorsnede van soms honderden kilometers - oceaanstromingen beïnvloeden.

Diameter van 100 kilometer

Ze ontwierp het meetprogramma dat collega’s en studenten gebruikten bij het verrichten van metingen langs de doorsnede van een draaikolk met een diameter van meer dan 100 kilometer tussen Aruba en Sint Maarten. Ze maten het zoutgehalte en de temperatuur op dieptes tot 5 kilometer. Dat is bijzonder, omdat onderzoekers draaikolken tot nu toe alleen oppervlakkig hebben geobserveerd met satellieten.

Draaikolken zijn interessant omdat ze grote gevolgen hebben voor oceaanstromingen en daardoor voor het klimaat op aarde. Bovendien veroorzaken ze met hun hogere temperatuur mogelijk ook orkanen.

Een van de belangrijkste instrumenten voor het bestuderen van draaikolken is de CTD, dat staat voor conductiviteit, temperatuur en diepte. ‘Dit instrument is aan boord in een stalen frame van ongeveer twee vierkante meter geïnstalleerd en heeft aan de buitenkant 24 zogenaamde Niskin-flessen om watermonsters te nemen’, schrijft oceanograaf Kirstin Schulz, postdoc bij NIOZ Sea Research, op het blog van de expeditie. ‘Het stalen frame wordt met een lier in het water gelaten en het kost bijna een uur om een diepte van twee kilometer te bereiken.’

Foto (c) Nico Expeditie

‘Elke Niskin-fles kan twaalf liter water bevatten, heeft boven- en onderaan een opening, en deksels met een veer. Deze veer wordt onder spanning gehouden zodat de fles open staat, totdat een computer aan boord het signaal geeft om de deksels dicht te klappen. Op weg naar boven worden de Niskin-flessen op bepaalde dieptes geopend om watermonsters te nemen. Die monsters worden geanalyseerd op voedingsstoffen. Daarna wordt de CTD weer aan dek gehesen, wat een hele klus is: als alle flessen vol zijn, weegt het frame een ton. Naast profielen van het zoutgehalte (berekend op basis van de elektrische geleiding van het water) en de temperatuur, maakt de CTD met zijn sensoren een schatting van het zuurstof- en chlorofylgehalte van het water.’

Het Delftse team werkt samen met biologen van Wageningen University, die watermonsters namen om plankton te bestuderen. Omdat het zoutgehalte en de temperatuur van het water in de draaikolk verschillen van die van het omringende water, denkt men dat de fauna ook anders is. De onderzoekers bestuderen ook zeezoogdieren, zeevogels, zeeschildpadden en grote vissoorten zoals haaien en zonnevissen.

Grondwater in zee

Hydroloog Boris van Breukelen (CiTG) kwam op Curaçao aan boord. Samen met collega’s van Wageningen University en de Universiteit van Amsterdam doet hij onderzoek naar waar en in welke mate grondwater van het eiland de oceaan in stroomt. Het meeste zoete water dat van het eiland de zee in stroomt, sijpelt onopgemerkt door de grond doordat het eiland uit zeer poreuze steen bestaat.

“We willen een duidelijker beeld krijgen van de hydrologie van het eiland en de omringende zee. Het grondwater bevat veel vervuiling, bijvoorbeeld nitraten en fosfaten, die algengroei veroorzaken en een bedreiging vormen voor de koraalriffen”, aldus Van Breukelen. Het team heeft onder andere het zoutgehalte en de tempera-tuur gemeten in het water rondom het eiland, om te ontdekken waar het vervuilde water de oceaan in stroomt. Het is een grote uitdaging om de bronnen van zoet water in de enorme oceaan te vinden, want de verschillen in temperatuur en zoutgehalte zijn bijzonder klein. 

/* */