Messprogramm

Die im Rahmen des Projektes durchgeführten bzw. in Durchführung befindlichen Messungen sind im Folgenden aufgeführt.

HÖHLEN IN OSTEUROPA
Die Messungen in den Höhlen der Slowakei, Polens und der Tschechischen Republik wurden unter der Federführung der dortigen Kollegen durchgeführt. Unser Beitrag bezog sich auf die Bereitstellung von Messinstrumenten, Personal, die Durchführung einzelner Messkampagnen sowie die Diskussion der Messergebnisse auf einzelnen Arbeitskreissitzungen. Die Messungen der ersten und zweiten Projektstufe lassen sich wie folgt zusammenfassen:

Dob_inská Eishöhle (Slowakei) – 1. und 2. Projektstufe:
• Messungen mittels Ultraschall-Anemometer zur Erfassung der Strömungssituation und der Lufttemperatur (teilweise durch unsere Arbeitsgruppe).
• Messungen mittels hochempfindlicher Temperatursensoren und Datenlogger zur Erfassung so-wohl der Luft- als auch der Eistemperatur (durch unsere Arbeitsgruppe).
• Erfassung der Bewegung des Eislobus (durch unsere Forschungspartner).
• Analyse von Eisformen als Indikatoren für Luftbewegungen &/ besondere klimatische Verhältnisse (durch unsere Forschungspartner).
• CO2-Messungen (durch unsere Forschungspartner).
• Entnahme von Eisbohrkernen (durch unsere Forschungspartner).

Punkva Höhle (Tschechische Republik) - 1. und 2. Projektstufe:
• Messungen mittels Ultraschall-Anemometer zur Erfassung der Strömungssituation und der Lufttemperatur (teilweise durch unsere Arbeitsgruppe).
• Messungen mittels hochempfindlicher Temperatursensoren und Datenlogger zur Erfassung der kurzfristigen Erwärmung von Stalaktiten durch den Einfluss von Touristengruppen (durch unsere Arbeitsgruppe).
• Messgänge zur räumlichen Erfassung der Lufttemperatur (durch unsere Arbeitsgruppe).
• Permanentes Temperaturmonitorring im gesamten Bereich der Höhle (durch unsere Forschungspartner).
• Erfassung von Flusstemperatur und Pegelständen (durch unsere Forschungspartner).
• CO2-Messungen (durch unsere Forschungspartner sowie unsere Arbeitsgruppe).
• Betrieb einer Außenstation (durch unsere Forschungspartner).
• SODAR-Messungen zur Erfassung der Dynamik der Außenwitterung (gemeinsam).

Bären Höhle (Polen): 1. Projektstufe
• Messungen mittels Ultraschall-Anemometer zur Erfassung der Strömungssituation und der Lufttemperatur (gemeinsam).
• Permanentes Temperaturmonitorring im gesamten Bereich der Höhle (durch unsere Forschungspartner).
• Erfassung von Flusstemperatur und Pegelständen (durch unsere Forschungspartner).
• Betrieb einer Außenstation (durch unsere Forschungspartner).
• SODAR-Messungen zur Erfassung der Dynamik der Außenwitterung (gemeinsam).
• Untersuchung von Flüssen, Tropfwassern und Sinterbeckenwassern auf Temperatur, pH-Wert, Leitfähigkeit etc (durch unsere Forschungspartner).

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HÖHLEN IN DEUTSCHLAND

Dechenhöhle in Iserlohn - 1. und 2. Projektstufe
Das umfangreiche Messprogramm in der Dechenhöhle – als Beispiel für ein thermisch generiertes Höhlensystem - bildet eines der beiden Schwerpunkte des Projektes. Die gute Überschaubarkeit der Höhle, die zahlreichen Vorarbeiten, die gute Unterstützung durch die Höhlenleitung sowie die Nähe zur Universität bilden ideale Voraussetzungen für ein breites Messprogramm. Die Messungen sind sowohl auf die allgemeine Bestimmung der klimatischen Bedingungen als auch auf den Einfluss des Tourismus auf das Höhlenklima ausgerichtet.

CO2-Konzentration (Diplomarbeit Andreas Dahmen):
• Permanente Erfassung der CO2-Konzentration über ein Jahr im Zentralbereich (statische Bedingungen der thermischen Situation) zur Erfassung jahreszeitlicher Variationen sowie des touristischen Einflusses.
• Aufnahme von Temperatur- und CO2-Profilen in der gesamten Höhle zu ausgewählten Zeitpunkten zur Beschreibung des dynamischen Verhaltens der CO2-Konzentration.

Nachweis von Luftströmungen & Zirkulationssystemen:
• Messungen mittels Ultraschall-Anemometer im Bereich der Ein- und Ausgänge sowie im Inneren der Höhle.
• Sondermessungen mittels Rauch.

Thermische Bedingungen:
• Erfassung von Luft- und Felstemperaturen durch Messungen mit hochempfindlichen Temperatursensoren und Datenlogger an verschiedenen Punkten der Höhle.
• Aufnahmen der Wandtemperaturen in der gesamten Höhle mit einer Thermalkamera.
• Temperaturmessgänge vor und nach touristischen Führungen zur räumlichen Erfassung des Einflusses durch die Besuchergruppen.
• Ermittlung der Wärmeabgabe von Touristen durch Intensivmesskampagnen. Erfassung der Oberflächentemperaturen von Haut, Haaren und Kleidung im Verlauf einer Führung durch Thermalkamera und Strahlungsthermometer (Diplomarbeit Andreas Meyer).
• Erfassung der Felstemperaturen im Bereich der Beleuchtungsanlagen mittel der neu angeschafften Thermalkamera zur Quantifizierung der Fels- und Speläothemenerwärmung durch die Beleuchtungseinrichtungen. 2. Projektstufe

Höhlengeometrie (Diplomarbeit Detlef Mährmann):
• Vermessung der gesamten Höhle mit einem Laserscanner. Die Ergebnisse dienen der Visualisierung des Höhleninnenraumes sowie der Darstellung des Zirkulationssystems, der Oberflächen- und Volumenvermessung sowie der Volumendurchflussberechnung. 2. Projektstufe

Sonstiges:
• Erfassung der Tropfraten verschiedener Tropfsteine (Projektseminar).
• Betrieb einer Klimastation zur Erfassung der Außenwitterung (Temperatur, Wind, Niederschlag)
• Betrieb von Temperaturloggern in der nahegelegenen Knitterhöhle - als Beispiel für ein touristisch ungenutztes Höhlensystem - zur Aufnahme von Wasser und Lufttemperaturen.

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BAROMETRISCHE HÖHLEN IN DEN USA
Den zunächst sekundären aber mittlerweile primären Schwerpunkt des Projektes bildet die grundlegende Untersuchung in den beiden barometrischen Großhöhlen von Süd Dakota. Aufbauend auf den Messungen in den 60er & 70er Jahren des 20. Jahrhunderts sollen die Messungen weiterführende und neue Informationen über den Antrieb des Strömungssystems bringen. Das Messprogramm sieht im Einzelnen wie folgt aus:


Wind Cave (Nationalpark):

Nachweis von Luftströmungen & Zirkulationssystemen: 1. und 2. Projektstufe
• Langfristige Messungen mittels Ultraschall-Anemometer im „Natural Entrance“..
• Langfristige Messungen mittels Ultraschall-Anemometer im Bereich des touristisch genutzten Eingangs der Höhle.
• Messkampagnen (Messungen mittels Ultraschall-Anemometer & Messgänge) im Inneren der Höhle.

Thermische Bedingungen: 1. und 2. Projektstufe
• Erfassung von Luft- und Felstemperaturen; Messungen mittels hochempfindlicher Temperatursensoren und Datenlogger im Eingangsbereich der Höhle.
• Erfassung der Lufttemperatur; Messungen mittels hochempfindlicher Temperatursensoren und Datenlogger im Bereich der Touristenrouten zur Erfassung des touristischen Einflusses. Diese Messungen wurden im Rahmen der zweiten Projektstufe erheblich ausgeweitet und intensiviert.
• Erfassung der Luft- sowie der Wassertemperatur; Messungen mittels hochempfindlicher Temperatursensoren und Datenlogger in den am tiefsten unter der Eroberfläche gelegenen Höhlenbereichen. 2. Projektstufe
• Temperaturmessgänge zur Erfassung von Luft- und Wandtemperaturen im Rahmen von täglichen Messgängen vom Eingangsbereich bis zu dem Punkt mit stabilen Temperaturbedingungen. Diese Messungen wurden im Rahmen der zweiten Projektstufe erheblich ausgeweitet und intensiviert.
• Intensive Erfassung der Wandtemperaturen durch die neu angeschaffte Thermalkamera im dynamischen Bereich der Höhle. 2. Projektstufe

Erfassung des Luftdrucks:
• Erfassung des Luftdrucks außerhalb der Höhle.
• Erfassung des Luftdrucks im oberen und unteren Höhlenlevel.

Höhlengeometrie:
• Vermessung einzelner Gangquerschnitte sowie der Einströmöffnungen mittels Laserscanner. Die Ergebnisse dienen der Volumendurchflussberechnung. 2. Projektstufe.

Sonstiges:
• Erfassung der Verdunstungsraten.
• Verschiedene Sondermesskampagnen im Eingangsbereich der Höhle.


Jewel Cave (National Monument) - 1. und 2. Projektstufe:

Nachweis von Luftströmungen & Zirkulationssystemen:
• Langfristige Messungen mittels Ultraschall-Anemometer im „Historical Entrance“. Die Messungen im Bereich der größten Höhlenöffnung mussten bisher an zwei unterschiedlichen Standorten (Winterstandort & Sommerstandort), die durch die touristisch bedingte Nutzung der Höhle im Sommer bedingte Standortverlegung hat in den Vorjahren zu einer Unterbrechung der Messreihe geführt. Im Januar dieses Jahres konnte ein Ganzjahresstandort eingerichtet werden, was erheblich bessere Messergebnisse erwarten lässt.
• Langfristige Messungen mittels Ultraschall-Anemometer im Höhleninneren (Wegstrecke bis zu 3,5 Stunden).
• Mehrere Messkampagnen an verschiedenen Punkten im weiteren Eingangsbereich (bis zu 1 km Entfernung).

Thermische Bedingungen:
• Erfassung von Luft- und Felstemperaturen mittels hochempfindlicher Temperatursensoren und Datenlogger im Eingangsbereich der Höhle.
• Erfassung der Lufttemperatur; Messungen mittels hochempfindlicher Temperatursensoren und Datenlogger im Bereich der Touristenrouten zur Erfassung des touristischen Einflusses. Diese Messungen wurden im Rahmen der zweiten Projektstufe erheblich ausgeweitet und intensiviert.
• Erfassung der Lufttemperatur; Messungen mittels hochempfindlicher Temperatursensoren und Datenlogger in den am tiefsten unter der Eroberfläche gelegenen Höhlenbereichen. 2. Projektstufe
• Temperaturmessgänge zur Erfassung von Luft- und Wandtemperaturen im Rahmen von zwei täglichen Messgängen im Bereich der Touristenrouten.
• Erfassung der Felstemperaturen im Bereich der Beleuchtungsanlagen mittel der neu angeschafften Thermalkamera zur Quantifizierung der Fels- und Speläothemenerwärmung durch die Beleuchtungseinrichtungen. 2. Projektstufe

Erfassung des Luftdrucks:
• Erfassung des Luftdrucks außerhalb der Höhle.
• Erfassung des Luftdrucks im Inneren der Höhle. 2. Projektstufe

Höhlengeometrie - 2. Projektstufe:
• Vermessung einzelner Gangquerschnitte sowie der Einströmöffnungen mittels Laserscanner. Die Ergebnisse dienen den Volumendurchflussberechnungen

Erfassung von Referenzwerten der Lufttemperatur an Außenstationen an Jewel und Wind Cave


Sonstige Höhlen: 1. & 2. Projektstufe
(Wind Cave Nationalpark, Jewel Cave National Monument, Custer State Park und Umge-bung)

Nachweis von Luftströmungen & Zirkulationssystemen:
• Langfristige Temperaturmessungen mittels hochempfindlicher Temperatursensoren und Datenlogger im Eingangsbereich der folgenden Höhlen:

- Jasper Cave
- S & G Cave - 2. Projektstufe

- Jewel Cave Blow Holes
-> Blow Hole -
-> Secret Cave
-> Fossil Cave - 2. Projektstufe

- Wind Cave Blow Holes
-> Snake pit entrance
-> Porcupine Blow Hole - 2. Projektstufe
-> Campground Blow Hole - 2. Projektstufe
-> Cotton Wood Blow Hole - 2. Projektstufe
-> Persistance Cave - - 2. Projektstufe
-> Onyx Cave - 2. Projektstufe
-> Cold Brook Blow Hole - 2. Projektstufe
-> O´Neil Well - 2. Projektstufe

- Coyote Cave
-> Coyote Cave
-> Blow Hole 1 - eigene Entdeckung 2. Projektstufe
-> Blow Hole 2 - eigene Entdeckung 2. Projektstufe

• Messkampagnen mittel Ultraschall-Anemometer im Bereich der Höhlenöffnungen von Coyote Cave, Jasper Cave sowie S & G Cave. 1. & 2. Projektstufe