Oliver Schmale

BONUS Baltic Gas - Methane emission in the Baltic Sea: Gas storage and effects of climate change and eutrophication:

BALTIC GAS aims to understand how climate change and long-term eutrophication affect the accumulation of shallow gas and the emission of methane and hydrogen sulfide from the seabed to the water column and atmosphere. The outcome of the project will be a new understanding and quantitative synthesis of the dynamics and budget of methane in the seabed, an important but poorly understood component of the Baltic ecosystem response to natural and human- induced impacts. The project aims to develop a predictive model of gas accumulation and emission under realistic scenarios of climate change and eutrophication, which will improve the knowledge base for necessary future policy actions. The multidisciplinary project will involve 12 partner institutions from 5 nations and will apply modern advanced technology and novel combinations of approaches.

DFG-Schwerpunktsprogramm 1144 "Vom Mantel zum Ozean: Energie-, Stoff- und Lebenszyklen an Spreizungsachsen" - Austritt und Transport von Methan und Wasserstoff am mittelatlantischen Rücken, DFG SCHM 2530/1-1:

Our objective in the third phase of the SPP is to determine the transport of methane, hydrogen and3-helium in the plumes originating from the Logatchev vent field on the Mid-Atlantic Ridge. We(IFM-GEOMAR and IOW) intend to conduct tow-yo CTD surveys of these dissolved gases within adistance of a few kilometers from these vents. We will combine this information with long-term currentmonitoring measurements that will be carried out by Fischer and Visbek (IFM-GEOMAR). The tow-yo surveys will be conducted at the beginning and at the end of the moored profiler/current metermonitoring, on F/S MERIAN cruises 06/2 and 10/3, in order to provide cross-sectional snap shots of the gas distributions in conjunction with these time-series records. Additional vertical CTD-rosette sampling stations will be placed along the 100 km length of the rift valley axis that starts from the 15°20’N Fracture Zone in order to obtain an estimate of the inventories of these gases in this segment. Methane and hydrogen will be measured on board these expeditions; helium isotope measurements will be conducted at the University of Bremen subsequently. We will also measure dissolved methane and hydrogen concentrations in the vent fluids collected during these expeditions, and we shall measure the methane 13C/12C ratio in all gas samples collected on these expeditions. We will be working with M. Perner on kinetic incubation experiments for the purpose of measuring hydrogen consumption rates due to the activity of bacteria found in the vent fluids.

Aerober und anaerober Methanumsatz in der Wassersäule der zentralen Ostsee (Gotland-Tief und Landsort-Tief), DFG SCHM 2530/2-1:

Methan ist eines der wichtigsten klimabestimmenden Spurengase unserer Erde. Obwohl aquatische Systeme die größte natürliche Quelle atmosphärischen Methans darstellen, wird die Bedeutung mariner Systeme als relativ gering eingeschätzt. Hierfür maßgeblich sind mikrobiologische Umsetzungen in Methan-reichen anoxischen Sedimenten. Die Prozesse der aeroben und anaeroben Methanotrophie in der Wassersäule sind bislang nur wenig erforscht. Im Gotland- und Landsort-Tief der zentralen Ostsee haben sich durch lang anhaltende Stratifizierung der Wassersäule im stagnierenden Tiefenwasser anoxische Bedingungen herausgebildet, die sich durch hohe Methankonzentrationen auszeichnen. Der in beiden Gebieten deutlich ausgebildete Übergangsbereich in der Wassersäule (Redoxkline) ermöglicht eine gezielte Beprobung der für den Methanumsatz potenziell relevanten Tiefenbereiche. Damit liefern diese tiefen Becken optimale Voraussetzungen, um das gesamte Spektrum der bislang in der Ostsee kaum verstandenen mikrobiellen Methanoxidation zu erforschen. Durch eine fachübergreifende Arbeit sollen (1) die Methan-umsetzenden Prozesse in der Wassersäule des Gotland-Tiefs und des Landsort-Tiefs quantitativ beschrieben werden, (2) wichtige an Methan-umsetzenden Prozessen beteiligte Mikroorganismen über molekularbiologische und organisch-geochemische Methoden identifiziert und die Übertragbarkeit dieser Wassersäulensignale in den geologischen Bericht in den Sedimenten untersucht werden und (3) die erzielten Prozessdaten in ein hydrodynamisch-biochemisches Modell integriert werden.

Transport Methan-oxidierender Mikroorganismen aus dem Sediment in die Wassersäule über Gasblasen (Bubble Shuttle), DFG SCHM 2530/3-1: