Forschungsschwerpunkte
Naturwissenschaftliche Themen
Als Teil der drei treibenden naturwissenschaftlichen Fragen besch盲ftigt sich DSM mit:
- Kartierung und Bewertung der Auswirkungen von Meeresmunition auf das 脰kosystem und parallel dazu die Untersuchung sozialer Belange und wirtschaftlicher M枚glichkeiten. Seit 2016 ist DSM stark in munitionsbezogene Fragen involviert und hat sich als Experte auf nationaler und internationaler Ebene etabliert. Derzeit ist marine Munition das dominierende Forschungsthema der Gruppe, wobei ein gro脽es nationales Projekt (CONMAR als Teil der DAM sustainMare Mission) und ein - vielleicht zwei - gro脽e EU-Projekte (; CAMMera - in Verhandlungen 眉ber eine Finanzhilfevereinbarung) von uns koordiniert werden. Die Gruppe ist auch Partner in mehreren anderen Munitionsprojekten (siehe Projekte).
- 脺berwachung von Bergbauaktivit盲ten in der Tiefsee mit Schwerpunkt auf der 脺berwachung von Plumes, benthischer Megafauna und Ressourcenabsch盲tzung. Diese Forschung ist das Kernst眉ck der DSM-Expertise und wurde im Rahmen der EU- (MIDAS) und JPIO-Projekte Mining Impact I & II bearbeitet. Viele der technologischen Entwicklungen werden durch dieses Thema angetrieben und waren f眉r die Gr眉ndung der Gruppe wichtig. Die Gruppe ist auch Teil des Projekts Mining Impact III und hat mehrere Publikationen zu diesem Themenkomplex ver枚ffentlicht (Gazis et al., 2025; Purkiani et al. 2022; Haalboom et al., 2022; Purkiani et al., 2021; Baeye et al., 2022).
- Quantitativer Transport von Methanblasen aus dem Meeresboden in die Atmosph盲re. Diese Forschung geht auf die Doktorandenzeit von Jens Greinert zur眉ck; in den letzten Jahren wurden die Aktivit盲ten rund um dieses Thema wegen aufkommender anderer Themen eingestellt und einige Mitarbeiter verlie脽en die Gruppe und fanden eine neue Heimat an der Universit盲t Gent (Peter Urban) und bei der Firma Develogics GmbH (Mario Veloso, der zu diesem Thema promovierte). Die Werkzeuge und das Fachwissen sind jedoch weiterhin in der Gruppe vorhanden.
- Morphologie und zugrunde liegende physikalische Prozesse des Vulkanismus und Hydrothermalismus am Meeresboden. Vulkanische und hydrothermale Prozesse und ihre morphologischen Auspr盲gungen am Meeresboden sind kompliziert und 盲ndern sich schnell in Zeit und Raum. Sie bilden das Substrat f眉r einzigartige chemoautotrophe Lebensr盲ume und haben tiefgreifende Auswirkungen und Bedeutung f眉r die Menschheit: als Gefahr, aber auch als potenzielle nat眉rliche Ressource. In Zusammenarbeit mit Kollegen aus dem FB4 und internationalen Partnern untersuchen wir sowohl konstruktive als auch erosive Prozesse im Zusammenhang mit Island Arc, Ocean Island und Mid-Ocean-Ridge-Vulkanismus.
Ingenieurswissenschaftliche Themen
Neben den Naturwissenschaften arbeiten wir auch an ingenieurwissenschaftlichen Themen im Bereich der Unterwasserrobotik. Beide Themen sind eng mit der Kartierung unterseeischer Munitionsaltlasten und der Verfolgung anthropogener Sediment-Plumes verbunden; im Rahmen beider Themen wird auch Softwarequellcode ver枚ffentlicht:
- SMART magnetic AUVs. Diese Forschung wird derzeit im Rahmen des durchgef眉hrt, das von Marc Seidel geleitet wird. Das Projekt zielt auf die Anwendung der Online-Verarbeitung von Magnetometerdaten ab (die w盲hrend des vergangenen -Projekts in unsere GIRONA 500-AUVs integriert wurde). In SAM wird das AUV so trainiert, dass es automatisch einen idealen Vermessungspfad f眉r die detaillierte magnetische Kartierung von magnetischen Objekten definiert, nachdem die Daten einer ersten Voruntersuchung online verarbeitet worden sind. Ein solcher intelligenter und adaptiver Vermessungsansatz liefert bessere Daten in k眉rzerer Zeit.
- SMART AUVs und AUV-Flotten zum Verfolgen von Grenzfl盲chen im Ozean (z. B. Thermokline) oder Sediment-Plumes. Die Bef盲higung von AUVs zur wirklich autonomen Verfolgung derartiger unterseeischer Merkmale ist der notwendige n盲chste Schritt zur Autonomie solcher Roboter. Gl眉cklicherweise arbeitet DSM sehr eng mit dem AUV-Team am 黑料视频 zusammen, um die GIRONA 500 AUVs f眉r unsere ingenieurwissenschaftliche Forschung zu nutzen. Benedict von See schlie脽t derzeit seine Doktorarbeit zu diesem Thema ab (vermutlich wird sie im Sommer 2025 verteidigt).
- Modulare Multibody-ROVs. Gemeinsam mit dem FB4-Team f眉r ozeanischen Vulkanismus entwickeln wir MOMO, ein Multibody-ROV mit einer Tauchtiefe von 6000 m, das aus einem Schleppschlitten und einem kleinen ROV besteht. Ziel des Projekts ist es, eine Nische zu f眉llen, die von Work-Class ROVs und AUVs offen gelassen wird: eine schnell einsetzbare, kosteng眉nstige Tieftauchplattform, die ein hervorragendes Situationsbewusstsein in Echtzeit, verschachtelte multimodale Vermessungen und umfangreiche Probenahmekapazit盲ten bietet.
- Skaleneffekte bei der optischen Vermessung des Meeresbodens. Insbesondere unser Engagement bei der Erforschung des Meeresbodenvulkanismus erfordert hochaufl枚sende Kartierungstechniken in allen sechs Freiheitsgraden, die auch f眉r gro脽ma脽st盲bliche, ganzheitliche Vermessungen vollst盲ndiger geologischer Aufschl眉sse 眉ber Hunderte von Metern geeignet sind. Optische (fotografische) Methoden sind das Mittel der Wahl, aber sie lassen sich nicht so einfach skalieren wie an Land oder aus der Luft. Daher entwickeln wir unsere eigene Kamera- und Beleuchtungshardware in Kombination mit modernster Unterwassernavigation, die eng mit den Roboterplattformen unserer Wahl verbunden ist, um die Herausforderung zu meistern, 眉ber eine Reihe von Ma脽st盲ben hinweg pr盲zise und genau zu sein.
Data Science, Data Management und Softwareentwicklung
Data Science, Data Mangement und Softwareentwicklung sind sehr wichtige Arbeitsbereiche der Gruppe, da diese Themen oft unsere natur- und ingenieurwissenschaftlichen Bem眉hungen verbinden oder zumindest unterst眉tzen. In dieser Hinsicht arbeiten wir an:
- Automatisierten Bildanalysen f眉r die Kartierung von Lebensr盲umen. Wenn wir auf See sind, nehmen wir in der Regel mehrere 10.000 Bilder und viel Videomaterial auf, das quantitativ ausgewertet werden muss. Wir entwickeln und verwenden Arbeitsabl盲ufe f眉r halbautomatische Bildanalysen, die auf unsere Habitatkartierung zugeschnitten sind und bald in AUVs integriert werden sollen, um eine autonome, adaptive Durchf眉hrung von AUV-Untersuchungen zu erm枚glichen. Mbani Benson hat k眉rzlich seine Doktorarbeit zu diesem Thema abgeschlossen.
- R盲umlicher, quantitativer und pr盲diktiver Kartierung von Lebensr盲umen und Bewertung von Ressourcen. F眉r alle unsere naturwissenschaftlichen Fragestellungen, die r盲umliche Dokumentation der gewonnenen Daten und den Wunsch, punktuelle Beobachtungen aus z. B. Bildern oder Sedimentkernen f眉r pr盲diktive Analysen in den Raum zu extrapolieren. KI-Techniken wie Machine Learning und Deep Learning werden 盲hnlich wie bei den automatisierten Bildanalysen eingesetzt. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der korrekten Anwendung solcher Techniken und dem Wissen um ihre Grenzen und Anwendbarkeit anhand detaillierter statistischer Analysen der Trainingsdaten. Iason Gazis hat k眉rzlich seine Doktorarbeit zu diesem Thema im Rahmen der Bewertung von Manganknollen -Ressourcen abgeschlossen.
- Data Management als R眉ckgrat guter wissenschaftlicher Praxis. Bei der Beschaffung von TB an Daten is ein gutes Data Management mit definierten Arbeitsabl盲ufen und deren Umsetzung unerl盲sslich. Bereits vor einigen Jahren hat die DSM-Gruppe Datenverwaltungsverfahren f眉r AUV-Bilder eingef眉hrt und vor kurzem die Aufgabe 眉bernommen, die Data-Management-Ambitionen der DAM-Mission zu leiten. In diesem Zusammenhang haben wir auch mehrere -Instanzen am 黑料视频 eingerichtet, um unver枚ffentlichte Projektdaten gemeinsam zu nutzen. Durch diese bieten wir einen Zugang bereits w盲hrend der Projektlaufzeit an, und stellen gut kuratierte Daten f眉r die endg眉ltige Datenver枚ffentlichung z.B. in PANGAEA zur Verf眉gung. Die Arbeitsgruppe ver枚ffentlicht bereits seit L盲ngerem ihren Softwarequellcode und ihre Daten nach den FAIR-Prinzipien.
- Interaktive 4D-Visualisierung von sehr gro脽en Datens盲tzen. Als Teil des HGF-gef枚rderten und internen Projekts (das durch DSM koordiniert wurde) haben wir den Digital Earth Viewer entwickelt, um gro脽e 4D-Datens盲tze (Eigenschaften von CTD-W眉rfen, Ozeanmodell-NetCDFs, GeoTiffs von Fotomosaiken oder Bathymetrie, ...) darzustellen und zu erkunden. Probieren Sie es aus und lassen Sie uns Fragen, Ideen und ... Fehler wissen.
- Machine Vision im Meer. Kevin K枚ser hat in der Vergangenheit ebenfalls am DSM gearbeitet und sich im Rahmen seiner Forschungs- und Emmy-Noether-Gruppe DEEP QUANTICAMS speziell mit dem wichtigen Aspekt des maschinellen Sehens im Meer besch盲ftigt. Kevin hat nun eine Professur an der CAU f眉r bekommen, wir kooperieren aber weiterhin. Viele der gewonnenen Erkenntnisse werden fast t盲glich von DSM-Mitgliedern auf See und im Labor genutzt, und auch von anderen 黑料视频-Gruppen, z.B. dem AUV-Team.
- Visuelle Datenexploration in r盲umlich immersiven Umgebungen. Tom Kwasnitschka forscht und entwickelt seit 2007 auf dem Gebiet der r盲umlich immersiven Kuppeln als Werkzeug f眉r die geowissenschaftliche Forschung. Die aktuelle und vierte Iteration des 黑料视频-Labors f眉r immersive Visualisierung, ARENA2, ist eine international wettbewerbsf盲hige und 盲u脽erst vielseitige Visualisierungsumgebung f眉r alle Disziplinen der Meereswissenschaften, unser Fokus ist aber die virtuelle geowissenschaftliche Feldarbeit wie im j眉ngsten MarDATA-Projekt von Armin Bernstetter.
Gesellschaftswissenschaften und Verwandte Themen zum Stakeholder-Dialog
Die Sozialwissenschaften und die damit verbundene Interaktion zwischen Interessengruppen sind ein wichtiger Bestandteil unserer Munitionsprojekte. Wir tauschen uns regelm盲脽ig mit Akteuren aus der Landes- und Bundespolitik und den Ministerien, mit Personen aus der Industrie (mit denen wir auch in mehreren Projekten zusammenarbeiten) und auch mit der 脰ffentlichkeit aus. Unsere sozialwissenschaftlichen Fragestellungen befassen sich mit:
- Erprobung und Weiterentwicklung der Interaktionen mit den Akteuren und Ableitung von Informationen und Daten aus diesen Interaktionen. Es waren mehrere Workshops erforderlich, um Indikatoren f眉r die Industrie und die offiziellen EOD-Dienste kennenzulernen. Die Konzeption der Workshops und die Analyse der Ergebnisse sind Teil der wissenschaftlichen Arbeit im Rahmen des -Projekts.
- Multikriterien-Analysen f眉r die Entscheidungsfindung. Um zu entscheiden, welches Munitionslager zuerst saniert werden soll oder ob eine Sanierung 眉berhaupt kosteneffizient ist, ist ein integrierter Ansatz erforderlich, der die Vor- und Nachteile sehr unterschiedlicher Gesichtspunkte ber眉cksichtigt. Eine solche multikriterielle Analyse wird derzeit in der zweiten Phase des CONMAR-Projekts weiterentwickelt, um eine Orientierungshilfe f眉r k眉nftige nationale Bestrebungen zur Sanierung (Entfernung und Entsorgung) von mariner Munition in deutschen Gew盲ssern zu bieten.
- Herkunftsnachweise in immersiven wissenschaftlichen Visualisierungsworkflows. Tiefsee- und Meeresbodenforschung wird aus der Ferne (mit Robotern) durchgef眉hrt und ist oft zeitkritisch, geschweige denn teuer. Daher ist es unerl盲sslich, ein gutes r盲umliches Verst盲ndnis und Situationsbewusstsein f眉r das Untersuchungsgebiet zu erlangen und 眉ber die Ergebnisse in einer wissenschaftlichen Peer Group von Forschern zu einem Konsens zu gelangen. Der immersiven Visualisierung wird ein hohes Potenzial zugeschrieben, diese episthemischen Prozesse zu katalysieren, aber von ihr bleiben keine Artefakte, die den strengen wissenschaftlichen Dokumentationsprozess nach FAIR unterst眉tzen w眉rden. Wir arbeiten daher an den Voraussetzungen, Herausforderungen und M枚glichkeiten eines Visualisierungs-Workflows, der nachvollziehbar ist, exportiert werden kann und Artefakte erzeugt, die sich f眉r die Ver枚ffentlichung in Anh盲ngen oder in 枚ffentlichen Datenbanken eignen.
- Berufliche und gesellschaftliche Auswirkungen der immersiven Visualisierung. Zusammen mit mehreren Partnern an der CAU Kiel (am Zentrum f眉r Ozean und Gesellschaft, der Technischen Fakult盲t, aber auch der Wirtschaftswissenschaftlichen Fakult盲t) untersuchen wir, wie immersive Visualisierung die Zusammenarbeit und Interaktion zwischen wissenschaftlichen Teams verbessern kann. Wir glauben auch, dass eine sorgf盲ltig gestaltete visuelle Sprache f眉r ein Laienpublikum im Bereich der informellen Bildung gleicherma脽en geeignet ist. Im Rahmen des ARENA2-Labors produzieren und verbreiten wir daher immersive Dokumentarfilme (z. B. in den Formaten Fulldome und VR) 眉ber Geowissenschaften und meereswissenschaftliche Erz盲hlungen im Allgemeinen und f眉hren Untersuchungen zur Rezeption dieser Medien durch.
