Wie breiten sich Flüssigkeiten und Gase in Meeressedimenten aus?

Geophysiker Dr. Christoph Böttner wird für seine herausragende Doktorarbeit mit dem BRIESE-Preis 2020 ausgezeichnet

Mit dem BRIESE-Preis für Meeresforschung 2020 würdigt die Jury die herausragende Forschung von Dr. Christoph Böttner vom Institut für Geowissenschaften an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) zu der Frage, wie sich Fluide in Meeressedimenten ausbreiten. Die Durchdringung von Flüssigkeiten oder Gasen wie beispielsweise das Klimagas Methan basiert auf unterschiedlichen Prozessen und kann in vieler Hinsicht auch klimarelevant sein. Böttner kombinierte in seiner Forschung Methoden aus der Geophysik, Geologie und Geochemie auf neue Weise, um die zugrundeliegenden geologischen Prozesse genauer zu analysieren. Der mit 5.000 Euro dotierte Preis wird von der Reederei Briese Schiffahrts GmbH & Co. KG gestiftet und vom Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde (IOW) wissenschaftlich betreut.

Fluide – Flüssigkeiten und Gase, die den gleichen physikalischen Gesetzen folgen – sind wichtige Bestandteile fast aller geologischen Prozesse auf der Erde. Obwohl diese in der Erdkruste ablaufen, wirken sie sich auch auf die darüber liegenden Meere oder die Atmosphäre aus. Wie die Fluide dorthin gelangen, wird von mehreren Faktoren bestimmt wie Festigkeit oder Porosität des Bodens, aber auch von geologischen Strukturen wie Auffaltungen, Verwerfungen oder Brüchen. Einfluss haben auch zunehmend menschliche Eingriffe in den Meeresboden etwa Erdöl- oder Erdgasbohrungen. Wie genau die Ausbreitungsprozesse von Fluiden in Meeressedimenten ablaufen, ist jedoch noch weitgehend unverstanden und Teil der Forschung von Dr. Christoph Böttner am Institut für Geowissenschaften an der CAU. „Meine Motivation liegt in den Herausforderungen, vor die uns der Klimawandel stellt“, sagt der marine Geophysiker anlässlich der Preisverleihung in Warnemünde. „Zum einen gelangen auch durch menschliche Aktivitäten große Mengen an Methan aus den Sedimenten unter Umständen bis in die Atmosphäre, was für Klimaberechnungen zukünftig systematischer erfasst und auch verhindert werden sollte. Zum anderen beruht eine Schlüsseltechnologie zur Eindämmung des Klimawandels darauf, Kohlendioxid aus der Atmosphäre zu entfernen und in geologischen Formationen unter dem Meeresgrund zu speichern.“

Risiken bei der Speicherung von CO2 können minimiert werden

Um eine solche Technologie sicher und effizient nutzen zu können, sei unter anderem eine möglichst genaue Einschätzung der Risiken – etwa potentieller Leckagen – unabdingbar, wozu auch ein grundlegendes Verständnis vertikaler Ausbreitungswege von Fluiden notwendig sei, so der Kieler Wissenschaftler. Im Rahmen seiner Forschung beschäftigte sich Böttner daher unter anderem auch mit Gasleckagen in der Nordsee. In einem Gebiet von rund 20.000 Quadratkilometern untersuchte er fast 2000 stillgelegte Gasbohrlöcher und konnte nachweisen, welche geologischen Bedingungen solche unerwünschten Gasaustritte begünstigen. Weiter erforschte er untermeerische Hangrutschungen und die Rolle von Fluidflüssen an dem bei Neuseeland gelegenen, seismisch sehr aktiven Hikurangi-Kontinentalrand und studierte fossile Schlotstrukturen in Bulgarien.

Neue Verknüpfung einer Vielzahl an wissenschaftlichen Ansätzen

„Zum Verständnis der zugrundeliegenden Prozesse hat sich insbesondere mein ganzheitlich-interdisziplinärer und mehrskaliger Ansatz als sehr hilfreich erwiesen“, sagt Böttner. Dieser Punkt war auch der Jury bei der Vergabe des BRIESE-Preises besonders wichtig: „Die Arbeit des Preisträgers besticht zum einen durch die hervorragende Verknüpfung ihres Kernbereichs, der sedimentakustischen Untersuchung auf See, mit einer Vielzahl anderer interdisziplinär gewonnener Daten und wissenschaftlicher Ansätze, die er auf völlig neue Weise integrierte. Sie erreicht damit eine wissenschaftliche Breite, die höchst ungewöhnlich ist.“ Und in der Begründung heißt es weiter: „Zudem ist es Christoph Böttner mit seinen Studien gelungen, gleichermaßen das Verständnis natürlicher Fluidsysteme zu erweitern und das Risikopotenzial in Bezug auf menschliche Eingriffe am Meeresboden wie Bohraktivitäten und CO2-Speicherung zu beleuchten.“ „Die Reederei BRIESE ist sehr erfreut, dass durch die Forschung des Preisträgers ein so wichtiges Thema näher beleuchtet werden konnte. Der interdisziplinäre Ansatz schöpft die Möglichkeiten von Forschungsschiffen aus und zeigt das Leistungsvermögen dieser Einrichtungen“, betont Klaus Küper, Leiter der Abteilung Forschungsschifffahrt der Reederei Briese, anlässlich der 11. Verleihung des BRIESE-Preises für Meeresforschung.

 

Informationen über den BRIESE-Preisträger 2020

Dr. Christoph Böttner (Jahrgang 1990) studierte Physik des Erdsystems an der Christian-AlbrechtsUniversität zu Kiel (2010 – 2016). Inspiriert durch die dortige seegehende Ausbildung, Vorträge des „Club of Rome“ zu Klimawandelfolgen sowie erste wissenschaftliche Erfahrungen zur Tsunami-Frühwarnung am GeoForschungsZentrum Potsdam fokussierte er sich schon bald auf maringeophysikalische Fragestellungen. So untersuchte er bereits in seiner Masterarbeit aktive tektonische Prozesse im Meer bei Neuseeland sowie deren Einfluss auf Hangstabilität und Fluidfluss. Für seine Doktorarbeit wechselte Christoph Böttner Ende 2016 an das GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel. Im Februar 2020 schloss er diese ab, Originaltitel „Natural and anthropogenic fluid migration pathways in marine sediments“, Note: 1 mit Auszeichnung („summa cum laude“); Betreuer: Prof. Dr. Christian Berndt und Prof. Dr. Lars Rüpke, GEOMAR.

Böttner ist seit Anfang 2021 wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Arbeitsgruppe Marine Geophysik und Hydroakustik am Institut für Geowissenschaften an der Universität Kiel. Hier initiierte er bereits zwei erfolgreiche Forschungsanträge zusammen mit interdisziplinären Teams für die deutsche Forschungsflotte. Der BRIESE-Preis für Meeresforschung wird von der Reederei Briese Schiffahrts GmbH & Co. KG (Leer/ Ostfriesland) gestiftet, die für die Bereederung der mittelgroßen deutschen Forschungsschiffe, wie z. B. die ELISABETH MANN BORGESE und die HEINCKE, sowie der größeren Forschungsschiffe METEOR, MERIAN und SONNE zuständig ist. Das IOW betreut die Preisvergabe wissenschaftlich. Seit 2010 werden jährlich herausragende Promotionen in der Meeresforschung prämiert, deren Ergebnisse in engem Zusammenhang mit dem Einsatz von Forschungsschiffen und der Verwendung und Entwicklung von Technik und / oder Datenerhebung auf See stehen.

Wissenschaftlicher Kontakt:

Dr. Christoph Böttner
Arbeitsgruppe Marine Geophysik und Hydroakustik
Institut für Geowissenschaften
Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU)
0431/880-5791
christoph.boettner@ifg.uni-kiel.de

Kontakt
Dr. Kristin Beck
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde (IOW)
0381/5197-135
kristin.beck@io-warnemuende.de

Sabine Kruse
Briese Schiffahrts GmbH & Co. KG
Research | Forschungsschifffahrt
0491/92520 -164
sabine.kruse@briese.de

 

 

 

Gruppenbild mit drei Männern während einer Preisverleihung
© IOW / K. Beck

Der mit 5.000 Euro dotierte BRIESE-Preis für Meeresforschung 2020 wurde heute am IOW an den marinen Geophysiker Dr. Christoph Böttner von der Kieler Christian-Albrechts-Universität (Mitte) verliehen. Kapitän Klaus Küper (r.) von der BRIESE-Reederei, IOW-Direktor Ulrich Bathmann (l.).

Sonnenuntergang von einem Schiff aus fotografiert. Im Vordergrund Messgeräte und Container
© Christoph Böttner, Uni Kiel

Die FS Maria S. Merian während der Ausfahrt MSM63 zur zentralen Nordsee. Zu sehen sind OBEM (Ocean Bottom Electromagnetometers) vor Containern.

 

Originalpublikation / Dissertation:

"Natural and anthropogenic fluid migration pathways in marine sediments"
URN (urn:nbn:de:gbv:8-mods-2020-00135-9), abrufbar unter https://macau.uni-kiel.de/receive/macau_mods_00000499?lang=de

Über Kiel Marine Science (KMS)

Kiel Marine Science (KMS), das Zentrum für interdisziplinäre Meereswissenschaften an der CAU widmet sich der interdisziplinären Erforschung der Meere an der Schnittstelle von Mensch und Ozean. Dabei bündeln die Forschenden ihre Expertise aus unterschiedlichen natur- und gesellschaftswissenschaftlichen Disziplinen und untersuchen die Risiken und Chancen, die das Meer für den Menschen bereithält und bilden die nächste Generation fachübergreifend aus. Gemeinsam mit Akteuren außerhalb der Wissenschaft arbeiten sie weltweit und transdisziplinär an Lösungen für eine nachhaltige Nutzung und den Schutz des Ozeans.

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Pressekontakt:
Friederike Balzereit
Wissenschaftskommunikation | Öffentlichkeitsarbeit | Kiel Marine Sciences (KMS) | Future Ocean Netzwerk