Dies & Das: Rekord-Arktisexpedition brachte Datenschatz für die Klimaforschung

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Mosaic-Mission

David Rennert

14. Oktober 2020

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Rekord-Arktisexpedition brachte Datenschatz für die Klimaforschung

Am Montag kehrte der Eisbrecher Polarstern nach einem Jahr im arktischen Eis zurück – mit Unmengen an Daten und alarmierenden Beobachtungen

Es war eine Forschungsexpedition der Superlative: Wissenschafter ließen sich im Vorjahr mit dem deutschen Forschungsschiff Polarstern an einer riesigen Eisscholle in der Arktis festfrieren und drifteten fast ein Jahr lang durch das Nordpolarmeer. Insgesamt waren mehr als 440 Personen an der Mission beteiligt, darunter Forscher aus 80 Institutionen. Ihr Ziel war es, bislang unerreichte Einblicke in die Entwicklung des Polareises zu erlangen. Am Montag kehrte die Polarstern von der Mission Mosaic (Multidisciplinary drifting Observatory for the Study of Arctic Climate) in ihren Heimathafen Bremerhaven zurück – mit einem riesigen Datenschatz an Bord.

Monatelang driftete das Schiff Polarstern mit einer Scholle durch die Arktis, im Sommer mangelte es an Eis.
Foto: AWI/Steffen Graupner

„Die Idee der Expedition war, den kompletten saisonalen Zyklus des Eises mitzuerleben – vor allem inmitten des Winters, wo wir in der zentralen Arktis normalerweise keine Daten erfassen können“, sagt Stefanie Arndt zum STANDARD. Die Meereisphysikerin vom Alfred-Wegener-Institut in Bremerhaven war selbst zweieinhalb Monate auf der Eisscholle dabei und leitete während dieser Zeit das internationale Meereisteam an Bord der Polarstern. „Das Ganze ist ein sehr großes und interdisziplinäres Projekt, es arbeiten Atmosphärenforscher, Ozeanologen, Meereisforscher und Biologen sehr eng zusammen.“

Tausende Proben

An der Scholle führten die Forscher laufend Messungen durch und nahmen tausende Eis- und Schneeproben, während die Scholle von der sibirischen Arktis über den Nordpol bis in die Framstraße zwischen Spitzbergen und Grönland trieb, ehe sie zerbarst. Die Erforschung der Prozesse, die im und um das arktische Meereis ablaufen, ist deshalb so wichtig, weil die Arktis eine zentrale Region für das Erdklima und das globale Wetter ist. Die Ergebnisse der Mission sollen dabei helfen, Klimamodelle zu verbessern.

Stefanie Arndt forscht zu Meereisphysik und den Wechselwirkungen von Eis und Schnee.
Foto: Stefanie Arndt

„In der Arktis werden quasi das Wetter und das Klima für die ganze Welt gekocht. Was in der Arktis passiert, bleibt nicht in der Arktis, wir sind über globale Zirkulationssysteme in der Atmosphäre und im Ozean alle mit der Region verbunden“, sagt Arndt. Veränderungen der Meereis-Ausdehnung würden sich auch in den mittleren Breiten direkt niederschlagen – etwa mit der Zunahme von Extremwetterereignissen.

Komplexe Komponenten

Der Rückgang der arktischen Eismassen in den vergangenen Jahrzehnten ist durch Satellitenbeobachtungen gut dokumentiert. Was genau im Laufe einer Saison an den Grenzflächen zwischen Ozean, Eis, Schnee und Atmosphäre passiert, ist dagegen weitaus weniger genau untersucht. Im Rahmen der Mosaic-Expedition dokumentierten die Forscher die Meereis-Evolution vom Gefrieren bis zur Schmelze und hielten die Veränderungen von Massen- und Energiebilanz im Detail fest.

Auf Eisbären-Besuch mussten die Teilnehmer der Expedition gefasst sein.
Foto: AWI/Esther Horvath

„Zur Erforschung der Massenbilanz gehört etwa die Frage, wann ist das Eis wie dick, auch die Schneeauflage zählt dazu und wie sich diese auf dem Meereis verteilt“, sagt Arndt. Auch die Wechselwirkungen zwischen den Komponenten, also Ozean, Meereis, Schnee und Atmosphäre seien dabei von großer Bedeutung, so die Forscherin. „Bei der Energiebilanz spielen die Grenzflächenprozesse sogar eine noch größere Rolle. Da geht es etwa darum, wieviel Licht wird von der Oberfläche reflektiert, wann setzt wo das Schmelzen ein und was hat das für einen Einfluss?“ Die Mission Mosaic habe eine die Gelegenheit geboten, all diesen Fragen interdisziplinär vor Ort nachzugehen.

Überraschende Dynamik

Die Auswertung der Daten wird Jahre in Anspruch nehmen, einige Ergebnisse liegen aber schon jetzt vor: So zeigte sich etwa, dass die Eisdynamiken im Frühjahr weitaus stärker waren als erwartet. Dass sich das Eis aufgrund des Klimawandels immer später bildet und auch zu Beginn der Wintersaison viel dünner ist als noch vor zwei Jahrzehnten, sei schon lange klar, so Arndt. Wie deutlich die Folgen aber noch im März und April zu sehen waren, kam überraschend. „Wir hatten enorme Bewegungen im Eis, das ist aufgebrochen, hat sich wieder zusammengeschoben, darauf war unser Forschungsprogramm ursprünglich gar nicht ausgerichtet.“

Forscher entnehmen einen Bohrkern der Eisscholle, die sie durch die Arktis begleiteten.
Foto: Imago/Esther Horvath

Eismangel am Pol

Wie sehr sich die Region verändert, zeigte sich auch im Sommer, als die Polarstern den Nordpol viel rascher erreichte als gedacht: Flächen offenen Wassers reichten fast bis zum Pol, das Eis war auf seine zweitkleinste Sommerfläche seit Aufzeichnungsbeginn geschrumpft. Thomas Wunderlich, der Kapitän der Polarstern, sprach im August von einer „historischen Situation“: So schnell sei er so weit im Norden noch nie vorangekommen.

Dass Arndt unfreiwillig länger in der Arktis bleiben musste als geplant, hatte freilich nichts mit dem Eis zutun: Die Corona-Pandemie verhinderte den üblicherweise alle zwei Monate stattfindenden Crew-Austausch per Flugzeug. Stattdessen halfen schließlich andere Forschungsschiffe aus, die Polarstern musste ihre Scholle im Mai für den Crew-Wechsel kurzfristig verlassen. Die Meereisphysikerin störte der verlängerte Aufenthalt nicht. Derzeit bereitet sie sich gerade auf ihre nächste Mission vor: Im Jänner geht es, wieder auf der Polarstern, los – diesmal aber in die Antarktis. (David Rennert, 14.10.2020)



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