ARK-XXVI/3, Wochenbericht Nr. 7
19. September - 25. September 2011
Start eines Flugs zur Messung der Meereisdicke mit dem EM-Bird (rechts unten). Am Flug nehmen ein EM-Bird-Operator und ein Meereisbeobachter teil. Priska und Robert helfen beim Start des EM-Birds aus seiner Wiege. (Foto: A. Ulfsbo)
Am Anfang dieser Woche ließen wir das Eis der Arktis endgültig hinter uns und begannen den letzten Teil des Stationsprogramms in der gänzlich eisfreien Laptewsee. Nach Wochen der heftigen Stöße, wenn dickere Schollen gegen den Bug von Polarstern bollerten, herrschte wieder Ruhe und eine sanfte Dünung begrüßte uns. Auf unserer Expedition 2007 hatten wir uns hier noch im September durch dünnes neugebildetes Eis bewegt - diesmal zeigte die im Kiel in 10 m Tiefe kontinuierlich gemessene Wassertemperatur über 3°C an – fast 5 Grad über der Temperatur, die wir in den letzten sieben Wochen gemessen haben: die Einstrahlung hatte die eisfreien Wasseroberflächen stark erwärmt und von Eisbildung ist weit und breit nichts zu ahnen.
Ist nun das Meereis stärker abgeschmolzen und damit auch dünner als in den vergangenen Jahren? Diese Frage stellt sich vor allem der Arbeitsgruppe Meereisphysik an Bord. Seit mehreren Jahrzehnten kann die von Eis bedeckte Fläche in der Arktis mit Satelliten zuverlässig gemessen werden. Diese Daten zeigen einen Rückgang der eisbedeckten Fläche in der Arktis in den letzten Jahren; sie zeigen aber nicht, wie dick das verbleibende Meereis im Sommer war und ist.
Bild des EM-Birds im Flug. Das Messinstrument wird vom Helikopter an einem 20 m langen Kabel in einer Höhe von etwa 10-15 Meter über die Meereisoberfläche geschleppt. (Foto: S. Hendricks)
Zahlreiche Anstrengungen wurden in letzter Zeit unternommen, um diese Lücke zu füllen und die Dicke des Meereises arktisweit zu bestimmen. So können etwa die Satelliten ICESat und CryoSat-2 die Höhe der Meereisoberfläche über dem Wasser messen, mit der die mittlere Dicke von Schollen berechnet werden kann. Allerdings verhindern die zahlreichen Schmelztümpel auf dem Meereis gerade im Sommer zum Höhepunkt der Eisschmelze die Messungen. Fahrten der Polarstern bieten daher den Meereisphysikern die seltenen Gelegenheiten die Meereisdicke im Sommer vor Ort zu untersuchen.
Dazu verwenden sie einen EM-Bird, ein 4 Meter langes Messinstrument, welches mit den bordeigenen Helikoptern über das Meereis geflogen wird. Das Kürzel „EM“ steht für Elektromagnetisches Induktionsverfahren, eine Methode aus der Geophysik, mit der die Schichtung der elektrischen Leitfähigkeit im Untergrund bestimmt werden kann. Salziges Meerwasser leitet elektrischen Strom viel besser als das Meereis. Dieser Kontrast wird beim elektromagnetischen Induktionsverfahren ausgenutzt um die Dicke des Meereises schnell und zuverlässig aus der Luft zu bestimmen. Weil das Metall des Helikopters die Messungen stören würde, hängt das Instrument an einem 20 Meter langen Schleppkabel unter dem Helikopter. Während der Messungen befindet sich der EM-Bird in einer Höhe von 10 bis 15 Metern über dem Meereis. Typische Messflüge dauern etwa 2 Stunden und erstrecken sich über eine Länge von bis zu 200 km. Zwei Wissenschaftler bedienen den EM-Bird und dokumentieren die Meereissituation mit Luftbildern.
Der seltene Anblick aus Sicht des Meereisbeobachters im Helikopter: Dickes, mehrjähriges Meereis unter blauem Himmel. Das alte und dicke Meereis ist gut zu erkennen durch die zerklüftete Oberfläche, welche sich über mehrere Sommer gebildet hat. (Foto: Sektion Meereisphysik)
Da sich der Helikopter für diese Flüge weit vom Schiff entfernt und für lange Strecken im Tiefflug befindet, müssen die Wetterbedingungen entsprechend gut und stabil sein. Vor jedem Flug wird daher die Bordwetterwarte um Rat gefragt. Die Wetterbedingungen für einen EM-Bird-Flug sind klar definiert: Die Sicht muss mindestens 5 km betragen und die Wolken dürfen nicht tiefer als 300 m hängen. Leider traten diese Bedingungen nur selten auf, so dass an vielen Tagen kein Flugbetrieb mit dem EM-Bird stattfinden konnte.
An den wenigen Tagen mit gutem Flugwetter konnten die Meereisphysiker jedoch mit insgesamt 16 Flügen und über 2500 geflogenen Kilometern die Eisdicke in vielen Regionen der Arktis messen. Nach dem Flug werten die Wissenschaftler die Häufigkeit aller gemessenen Eisdicken aus. Besonders junges, einjähriges Meereis und älteres, mehrjähriges Meereis lassen sich gut in ihrer Dicke unterscheiden. Mehrjähriges Eis hat schon den vorherigen Sommer überdauert und ist daher deutlich dicker als das Eis, das sich erst im letzten Winter gebildet hat. In den vergangenen Jahrzehnten bestand das Meereis im Zentrum der Arktis im Sommer hauptsächlich aus alten dickeren Eisschollen.
Beispiel von Eisdickenmessung des EM-Birds von dünnem, einjährigem Meereis (Dicke: 1 - 2 m) mit eingefassten mehrjährigen Eisschollen (Dicke: 4 - 10 m). Freibord ist die Höhe des Eises über der Wasseroberfläche. (Abbildung: S. Hendricks)
Satellitendaten zufolge wurden sie dort in den letzten Jahren weitestgehend durch einjähriges Eis ersetzt. Tatsächlich fanden die Meereisphysiker bei den EM-Bird-Flügen am häufigsten einjähriges Eis vor und konnten nun dessen Dicke genau bestimmen. Lediglich auf unserem Ausflug ins Kanadische Becken und nahe den Nordsibirischen Inseln konnten nennenswerte Mengen von dickerem mehrjährigem Meereis beobachtet und vermessen werden.
Durch den Vergleich der aktuellen Ergebnisse mit denen vorheriger Polarsternfahrten können wir nun erste Schlüsse über die Entwicklung der Meereisdicke ziehen. Die letzten Messungen mit dem EM-Bird von Polarstern aus fanden im Sommer 2007 während des Rekordminimums statt. Im Vergleich zu diesen Daten zeigt sich keine Veränderung in der Häufigkeit verschiedener Eisdicken. Das Eis scheint nicht stärker abgeschmolzen zu sein - wie wir es etwa aus Meldungen von anderen Institutionen hören - sondern es ist so wie in den letzten Jahren sehr dünn, aber eben nicht dünner.
Route der Polarstern durch das Eis (graue Linie) und Flüge des EM-Birds (rote Dreiecke). Entlang großer Abschnitte waren aufgrund des Wetters keine Messungen mit dem EM-Bird möglich. Die weiße Fläche markiert die mittlere Meereisbedeckung während der Fahrt. (Abbildung: S. Hendricks)
