Integriertes Ozeanbohrprogramm - Integrated Ocean Drilling Program

Das Integrated Ocean Drilling Program ( IODP ) war ein internationales Meeresforschungsprogramm. Das Programm verwendete schwere Bohrausrüstung, die an Bord von Schiffen montiert war, um Umgebungen unter dem Meeresboden zu überwachen und zu untersuchen. Mit dieser Forschung dokumentierte das IODP Umweltveränderungen, Erdprozesse und -effekte, die Biosphäre, feste Erdzyklen und die Geodynamik.

Das Programm begann ab Ende 2013 eine neue 10-Jahres-Phase mit dem International Ocean Discovery Program .

Navigieren auf der Route zur Entdeckung

Wissenschaftliche Ozeanbohrungen waren die am längsten laufende und erfolgreichste internationale Zusammenarbeit zwischen den Geowissenschaften. Die wissenschaftlichen Ozeanbohrungen begannen 1961 mit der ersten Probe der ozeanischen Kruste, die an Bord der CUSS 1 , einem modifizierten Lastkahn der US Navy, geborgen wurde . Der amerikanische Autor John Steinbeck , ebenfalls ein Amateur-Ozeanograph, dokumentierte das Projekt Mohole für das LIFE Magazine .

Legacy-Programme

Das im Juni 1966 gegründete Tiefsee- Bohrprojekt (DSDP) betrieb den Glomar Challenger bei Bohr- und Kernbohrungen im Atlantik, im Pazifik und im Indischen Ozean sowie im Mittelmeer und im Roten Meer. Die Entkernungsoperationen des Challenger ermöglichten es DSDP, den nächsten intellektuellen Schritt zur Überprüfung der Hypothese der Plattentektonik im Zusammenhang mit der Ausbreitung des Meeresbodens zu leisten, indem Basalsedimente auf Transekten außerhalb des mittelatlantischen Rückens datiert wurden .

Im Juni 1970 entwickelten die DSDP-Ingenieure des Challenger einen Weg, um abgenutzte Bohrer zu ersetzen und dann im Atlantik vor der Küste von New York in 3.048 Metern Wasser wieder in Bohrlöcher für tiefere Bohrungen einzudringen. Dies erforderte die Verwendung von Sonar-Scan-Geräten und eines großen Wiedereintrittskegels.

Prozessorientierte Erdstudien wurden von 1985 bis 2003 an Bord der JOIDES-Resolution fortgesetzt , die den Glomar Challenger im Januar 1985 ersetzte, als DSDP in das Ocean Drilling Program (ODP) überging. Die JOIDES-Resolution ist nach der 200 Jahre alten HMS- Resolution benannt, die unter dem Kommando von Captain James Cook den Pazifik und die Antarktis erkundete .

Das Ozeanbohrprogramm trug wesentlich zu einem besseren wissenschaftlichen Verständnis der Erdgeschichte, des Klimawandels , der Plattentektonik , der natürlichen Ressourcen und der Geogefahren bei. ODP-Entdeckungen umfassten die Validierung von:

1. Flüssigkeiten, die durch den Meeresboden zirkulieren;
2. die Bildung gigantischer Vulkanplateaus mit phänomenalen Raten, die heute unbekannt sind;
3. natürliches Methan, tief in marinen Sedimenten als Gashydrat eingefroren;
4. eine mikrobielle Gemeinschaft, die tief in der ozeanischen Kruste lebt;
5. Klimazyklen

IODP-Förderagenturen

Nationale Konsortien und staatliche Finanzierungsagenturen unterstützten den Betrieb von IODP-Wissenschafts- und Bohrplattformen. Die Teilnahme an IODP war proportional zu den Investitionen in das Programm.

Mitwirkendes Mitglied

Das Europäische Konsortium für Bohrungen zur Meeresforschung (ECORD) wurde im Dezember 2003 mit 13 europäischen Ländern gegründet, um den europäischen Beitrag im IODP zu vertreten. Das Konsortium entwickelte sich zu einer Gruppe von 17 europäischen Nationen (Österreich, Belgien, Dänemark, Finnland, Frankreich, Deutschland, Island, Irland, Italien, Niederlande, Norwegen, Polen, Portugal, Spanien, Schweden, Schweiz und Großbritannien) Kanada, das zusammen eine IODP-Finanzierungsagentur bildet. ECORD arbeitete mit Japan und den Vereinigten Staaten zusammen und verschaffte der IODP-Wissenschaftsgemeinschaft Zugang zu missionsspezifischen Plattformen, mit denen bestimmte wissenschaftliche Ziele erreicht werden konnten. Diese Plattformen bieten nur begrenzten Platz für Labore und Wissenschaftler an Bord und erfordern ein wissenschaftliches Onshore-Meeting, um die unmittelbar nach einer Bohrexpedition gesammelten Sedimentproben zu beschreiben, zu verarbeiten und zu analysieren.

Assoziierte Mitglieder

Im April 2004 trat die Volksrepublik China als assoziiertes Mitglied durch Sponsoring des chinesischen Ministeriums für Wissenschaft und Technologie (MOST) der IODP bei . Chinas Teilnahme am IODP hat der chinesischen Meereswissenschaft einen neuen Impuls gegeben und ihre Möglichkeiten für die Tiefseeforschung erweitert. Chinesische Wissenschaftler nahmen an Forschungsexpeditionen teil und vertreten Chinas Interessen in der IODP Science Advisory Structure.

Die Republik Korea trat IODP im Juni 2006 als assoziiertes Mitglied durch das Sponsoring des Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources (KIGAM) bei. Durch das Memorandum of Understanding Südkoreas mit den federführenden Agenturen wurde das Interim Asian Consortium gegründet.

Das indische Ministerium für Geowissenschaften (MoES) trat der IODP 2008 als assoziiertes Mitglied bei. Seitdem wurde das Nationale Zentrum für Antarktis- und Ozeanforschung (NCAOR), Goa, von Indien beauftragt, alle IODP-bezogenen Aktivitäten in Indien (IODP-Indien) zu betreuen. In dieser Richtung wurde vom 17. bis 18. Oktober 2011 in Goa ein internationaler Workshop zu IODP-Bohrungen im Indischen Ozean organisiert. Der Workshop wurde von IODP Management International und ANZIC gemeinsam ausgerichtet.

Hunderte internationale Erd- und Ozeanwissenschaftler nahmen freiwillig am IODP teil. Die Teilnahme nahm viele Formen an: Einreichung eines Bohrvorschlags; Segeln auf einer Expedition; Teilnahme an einer beratenden Funktion; Teilnahme an einem Planungsworkshop oder einem aktuellen Symposium. Das zentrale Managementbüro des Programms, IODP Management International, koordinierte einen integrierten Arbeitsplan zwischen und unter allen IODP-Organisationspartnern. Jedes Geschäftsjahr wurde ein jährlicher Programmplan erstellt, der Ziele und Aufgaben enthielt, die für den Betrieb von Bohrschiffen erforderlich sind, von der wissenschaftlichen Koordination über Veröffentlichungen bis hin zum Datenmanagement und der Öffentlichkeitsarbeit.

Einzigartig IODP

IODP unterscheidet sich von seinen alten Programmen durch den Einsatz mehrerer Bohrtechnologien / -plattformen und Wissenschafts- / Bohrbetreiber, um Sediment- und Gesteinsproben zu erfassen und Überwachungsinstrumente unter dem Meeresboden zu installieren. Proben und Daten, die während der IODP-Bohrexpeditionen gesammelt wurden, stehen Wissenschaftlern und Lehrern auf Open-Access-Basis zur Verfügung, sobald die Mitglieder der Expeditionsparteien ihre ersten Studien abgeschlossen haben.

Planung von IODP-Bohrungen: Wissenschaftliche Beratungsstruktur

Bohrvorschlagsprozess

Bohrvorschläge stammten von Wissenschaftlern, häufig Forschern aus den Bereichen Geologie, Geophysik, Mikrobiologie, Paläontologie oder Seismologie. Nach der Einreichung beim IODP wurde der Vorschlag von der Science Advisory Structure (SAS), einer Gruppe technischer Überprüfungsgremien, sorgfältig bewertet. Nur die Vorschläge, die aufgrund ihres wissenschaftlichen und technischen Werts als der größte Wert eingestuft wurden, sollten umgesetzt werden.

SAS-Gremien berieten sowohl Befürworter als auch das IODP-Management zu Bohrvorschlägen. Bohrvorschläge wurden zweimal im Jahr im April und Oktober angenommen und konnten über ihre Website elektronisch bei IODP eingereicht werden.

Der Wissenschaftsplan

Ein zehnjähriger Programmplan namens Initial Science Plan (ISP) leitete die IODP-Untersuchung. Spezifische wissenschaftliche Themen wurden im ISP hervorgehoben :

1. Untersuchung der tiefen Biosphäre und des Untergrundlebens;
2. Klimawandel ;
3. feste Erdzyklen; und
4. Geodynamik

Wie im ISP beschrieben, versuchte IODP, ein besseres Verständnis für Folgendes zu entwickeln:

• die erdbebenerzeugende Zone unterhalb der konvergenten Kontinentalränder;
• das komplexe mikrobielle Ökosystem, das unter dem Meeresboden existiert;
• die Art der Gashydrate, die unter den Kontinentalrändern liegen;
• Klimageschichte, extremes Klima;
• schneller Klimawandel;
• die Rolle des kontinentalen Zerfalls bei der Bildung von Sedimentbecken;
• die Bildung von vulkanisch gespaltenen Rändern und ozeanischen Hochebenen im Laufe der Zeit; und
• Bohren zum Erdmantel , um einen vollständigen Abschnitt der ozeanischen Kruste zu untersuchen und zu überwachen

Zu den für diese Ziele entscheidenden Werkzeugen gehörten ein mit Steigleitungen ausgestattetes Bohrschiff, ein Schiff ohne Steigrohr, zusätzliche Plattformen für missionsspezifische Expeditionen, verbesserte Bohrlochmessgeräte und Instrumente zur Langzeitüberwachung.

Technische Vorschläge

Ein im April 2007 eingeleiteter Prozess zur Einreichung von technischen Vorschlägen erleichterte den Erwerb vorhandener oder latenter Technologien für den IODP-Betrieb.

Wissenschafts- und Bohrbetreiber

Die Bohrarbeiten wurden von drei IODP-Durchführungsorganisationen durchgeführt und verwaltet:

• Die United States Implementing Organization (USIO) führte Expeditionen auf dem Riserless-Bohrschiff JOIDES Resolution durch .
• ECORD Science Operator (ESO) verwaltete missionsspezifische Expeditionen auf verschiedenen Plattformen.
• Das Center for Deep Earth Exploration (CDEX) verwaltete den Betrieb an Bord des mit Steigrohren ausgestatteten Bohrschiffs Chikyu .

Jede Bohrexpedition wurde von zwei Co-Chefwissenschaftlern geleitet, wobei ein Team von Wissenschaftlern von einem Mitarbeiter unterstützt wurde. Jede Durchführungsorganisation erbrachte eine Kombination von Dienstleistungen: technisches, operatives und finanzielles Management; Protokollierung; Labor; Kern-Repository; Datenmanagement; und Veröffentlichung. Obwohl jede implementierende Organisation für ihren eigenen Plattformbetrieb und ihre eigene Leistung verantwortlich war, wurde ihr wissenschaftlicher Betrieb von den federführenden Agenturen finanziert.

Die Betreiber führten während des IODP folgende Expeditionen durch:

Bohren von Schiffen und Plattformen

JOIDES Auflösung

IODP beschäftigte zwei spezielle Bohrschiffe, die jeweils von einer federführenden Agentur gesponsert und von ihrer jeweiligen Durchführungsorganisation verwaltet wurden:

JOIDES Resolution - ohne Riser

Das von den USA gesponserte Bohrschiff wurde während des gesamten Ocean Drilling Program und der ersten Phase des IODP betrieben. Das Schiff wurde dann umgebaut, wodurch mehr Laborfläche zur Verfügung stand. verbesserte Bohr-, Entkernungs- und Probenahmekapazität; und verbesserte Gesundheits-, Sicherheits- und Umweltschutzsysteme an Bord.

Chikyu - mit Riser ausgestattet

Chikyu

Japan begann 2001 mit dem Bau eines hochmodernen wissenschaftlichen Bohrschiffs für Forschungszwecke, um den Erdmantel zu erreichen und in eine aktive seismogene Zone zu bohren. Das resultierende Bohrschiff Chikyu (japanisch für "Planet Erde") verfügt unter anderem über ein Steigrohrbohrsystem, ein dynamisches Positionierungssystem und ein Schlammzirkulationssystem mit hoher Dichte, um das Zusammenfallen von Bohrlöchern während des Bohrens zu verhindern. Chikyu kann 150 Personen anlegen , mit 12 Knoten kreuzen und mehr als 7.000 Meter unter dem Meeresboden in Wassertiefen von mehr als 2.000 Metern bohren. Chikyu wurde während des Tsunamis vom 11. März 2011 beschädigt und war mehrere Monate außer Betrieb. Chikyu kehrte im April 2012 zu den Ozeanbohrungen zurück.

Missionsspezifische Plattformen

ECORD beauftragte Schiffe Expeditionsweise, abhängig von den spezifischen wissenschaftlichen Anforderungen und der Umgebung. ECORD beauftragte die Arctic Coring Expedition (2004) mit der Verwendung von drei Eisbrechern, Bohrschiffen, die in flachen Gewässern von Tahiti (2005) und Australien (2010) tauchen, wo Wissenschaftler fossile Korallenriffe beprobten, um den Anstieg des globalen Meeresspiegels seit dem letzte Eiszeit und ein Liftboot zur Probenahme im New Jersey Shallow Shelf (2009). Missionsspezifische Expeditionen erforderten erhebliche Flexibilität.

Ausweitung des IODP auf die Wissenschaftsgemeinschaft

Veröffentlichungen, Datenmanagement, Online-Tools und Datenbanken sind in der Entwicklung, um den Informations- und Ressourcenaustausch zu unterstützen und die Zahl der Wissenschaftler zu erweitern, die sich mit Untersuchungen von Ozeanbohrungen befassen.

Publikation und Datenverwaltung

IODP-Veröffentlichungen sind online frei verfügbar, und ein Datenverwaltungssystem integriert Kern- und Labordaten, die von allen drei implementierenden Organisationen und den beiden IODP-Legacy-Programmen gesammelt wurden. Ein webbasiertes Suchsystem wird schließlich Daten nach der Expedition und verwandte Veröffentlichungen zusammenfassen. Daten- und Musteranfragen können online gestellt werden.

Site Survey Data Bank (SSDB)

Eine webbasierte Site Survey-Datenbank ermöglichte es den Befürwortern, auf die großen Datenmengen zuzugreifen und diese zu hinterlegen, die zur Dokumentation potenzieller Bohrstellen zur Bewertung erforderlich sind. Diese Daten wurden überprüft, um sicherzustellen, dass IODP-Expeditionen ihre Ziele erreichen und die Sicherheits- und Umweltanforderungen erfüllen können.

Kern-Repositorys

Drei IODP-Core-Repositories in Bremen (IODP Bremen Core Repository) , College Station, Texas (IODP Gulf Coast Repository) und Kochi, Japan, archivieren Kerne nach geografischer Herkunft. Wissenschaftler können eine der Einrichtungen für Forschung vor Ort besuchen oder ein Darlehen für Analyse- oder Lehrzwecke beantragen. Archivierte Kerne enthalten nicht nur IODP-Beispiele, sondern auch solche, die in den beiden IODP-Legacy-Programmen (DSDP und ODP) abgerufen wurden.

Siehe auch

• Internationales kontinentales wissenschaftliches Bohrprogramm
• JOIDES Becken

Verweise

Externe Links

• Offizielle Website des Integrierten Ozeanbohrprogramms
• Offizielle Website des Europäischen Konsortiums für Meeresforschungsbohrungen
• Zentrum für Tiefenerkundung
• Legacy-Website des Ozeanbohrprogramms
• Erfahren Sie mehr über IODP und das Engagement der USA
• Eine pädagogische Sicht auf das Integrierte Ozeanbohrprogramm
• JOI Learning - Bildungsressourcen und -programme im Zusammenhang mit dem Integrated Ocean Drilling Program