Atmosphärische Messungen auf der russischen Nordpol Driftstation NP-35
Der Klimawandel in der Arktis, sowohl natürlich als auch anthropogen verursacht, hat globale Auswirkungen auf Ökosystem und Gesellschaft. Dabei muss die Region des Arktischen Ozeans bezüglich Meereis- und atmosphärischer Messungen als Terra Incognita betrachtet werden.
Zum Internationalen Polarjahr 2007/2008 (engl.: International Polar Year , IPY) initiierte die an der Forschungsstelle Potsdam angesiedelte Sektion 'Atmosphärische Zirkulationen' ein Projekt zur Erforschung der Atmosphäre in der schwer zugänglichen Region des arktischen Ozeans. Die enge Zusammenarbeit mit dem russischen Arctic and Antarctic Research Institute (AARI), Sankt Petersburg, ermöglichte die Teilnahme an der 35. russischen Nordpol-Driftstation (NP-35).
Driftweg der Station NP-35 bis Mitte April 2008.
Von Ende September 2007 bis April 2008 war Jürgen Graeser, Techniker am Alfred-Wegener-Institut, als erster deutscher Überwinterer Teil des 21-köpfigen NP-35 Teams. Die circa drei mal fünf Kilometer große Eisscholle ist von ihrer anfänglichen Position bei 81º N und 103º O, nördlich von Severnaya Zemlya, im Laufe des Winters 2007/2008 im arktischen Ozean nach Norden gedriftet (Karte). Während der Drift untersuchten die russischen Kollegen die obere Meeresschicht, das Meereis und die Schneebedeckung. Außerdem haben sie meteorologische Größen wie Temperatur, Feuchte, Wind und Luftdruck am Boden und bei Ballonaufstiegen gemessen.
Jürgen Graeser erfasste mit einem Fesselballon-System die meteorologische Struktur der sogenannten planetaren Grenzschicht (planetary boundary layer = PBL). Diese unterste Schicht der Atmosphäre reicht in der Arktis je nach Jahreszeit bis etwa 800 Meter Höhe und ist durch ein häufiges Auftreten von Temperaturinversionen gekennzeichnet, d.h. durch eine sehr stabile atmosphärische Schichtung, die Vertikalbewegungen der Luft unterdrückt. Eine möglichst reale Wiedergabe der PBL ist in Klimamodellen von fundamentaler Bedeutung. Bei den Fesselballonmessungen während der Drift von NP-35 waren bis zu sechs Sonden im Seil montiert, um ein meteorologisches Profil über mehrere Stunden hinweg aufzunehmen und so zeitliche Änderungen der PBL zu erfassen. Die Interpretation der Messungen wird durch Simulationen mit dem regionalen Klimamodell HIRHAM unterstützt. Die Potsdamer Wissenschaftler erzeugen mit dem Modell hoch aufgelöste Druck-, Temperatur- und Windfelder, in denen sie Tiefdruckgebiete (Zyklonen) und ihre Zugbahn identifizieren. Der Zusammenhang von Zyklonenentwicklung und unterschiedlichen Oberflächenbedingungen (z.B. Meereisbedeckung) ist Schwerpunkt dieser Untersuchungen.
Darüber hinaus führte Jürgen Graeser Ozonsondierungen durch, mit denen die Ozonschicht in der Stratosphäre bis in eine Höhe von circa dreißig Kilometern erfasst wird. Die Teilnahme an der Driftexpedition ermöglicht erstmals Ozonsondierungen in der zentralen Arktis, die systematisch durchgeführt werden. Mit Hilfe dieser Sondierungen wollen die Wissenschaftler die dynamischen Prozesse und den Ozontransport während der Bildungsphase des arktischen Polarwirbels studieren. Die Messungen sollen dazu beitragen, den chemischen Ozonabbau in der arktischen Stratosphäre zu quantifizieren. Bislang war die Region nördlich von 82° N ein weißer Fleck im Beobachtungsnetzwerk, obwohl die zentrale Arktis eine Schlüsselstelle für die Variabilität des arktischen Ozons darstellt. Die Messungen von NP-35 kommten diese Lücke in den hoch aufgelösten, globalen Karten der Ozonschicht schließen.
Jürgen Graeser beim Start einer Ozonsonde am (weissen) heliumgefüllten Ballon, mit dem roten Fesselballon im Vordergrund.
