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29.05.2012 - Und täglich steigt ein Wetterballon empor... oder: So untersucht der Meteorologe die Atmosphäre

An der Neumayer-Station III wird wie an vielen Orten der Erde zu festen Terminen eine Sondierung der Atmosphäre mit einem Wetterballon und einer sogenannten Radiosonde zur Bestimmung des Vertikalprofils der wichtigsten meteorologischen Parameter Temperatur, Feuchte, Druck und Wind durchgeführt. An der Neumayer-Station erfolgt der Aufstieg täglich gegen 11 UTC. Darüber hinaus wird einmal pro Woche und in der Zeit des antarktischen Ozonlochs zwei bis dreimal pro Woche parallel das Vertikalprofil der Ozonkonzentration bestimmt. Wir haben versucht, den Ablauf in einem kurzen Video zu dokumentieren. Das Ergebnis findet man jetzt hier:


Thomas und Christoph


 

 

21.05.2012 - Auf Wiedersehen Sonne

Ein Wolkentraum in Pink und zartem Rosa. Foto: Stefan Christmann

Großer Abgang: Bei ihrem vorerst letzten Untergang lässt die Sonne den Himmel über der Antarktis feuerrot strahlen. Foto: Stefan Christmann

Abendstimmung zu jeder Tageszeit. Foto: Stefan Christmann

Morgen geht die Sonne nicht mehr auf. Ein Umstand, an den sich die meisten von uns erst einmal gewöhnen müssen. Mit dem heutigen Sonnenuntergang hat für uns Üwis auf Neumayer die sogenannte Polarnacht begonnen. Seit wir an Neumayer angekommen sind, hat sich die Transitelevation (Sonnenhöchststand) der Sonne jeden Tag kontinuierlich verringert und ab morgen wird es die Sonne selbst zur Mittagszeit nicht mehr ganz über den Horizont schaffen.

Was dramatisch klingt, ist nur halb so schlimm, denn hell wird es auch in den nächsten Wochen noch werden. Die sogenannte bürgerliche Dämmerung – das ist die Zeit, in der die Sonne eine Elevation zwischen -6° und 0° am Himmel einnimmt – wird uns nämlich selbst zu Mittwinter (Das ist der Tag, ab dem die Transitelevation der Sonne in unseren Breiten wieder kontinuierlich zunimmt) noch bis zu dreieinhalb Stunden dämmriges Tageslicht bescheren. Und gerade dieses Dämmerungslicht ist berühmt-berüchtigt für das famose Farbenspiel, das es an den Himmel zu zaubern vermag. Die Polarnacht wird somit alles andere als eine triste, schwarze und dunkle Zeit werden.

Einen Vorgeschmack auf das bevorstehende Farbenspiel haben wir heute zum Abschied der Sonne bereits erhalten. Gegen 11:00 Uhr waren die leichten Wolken am Himmel in eine Mischung aus zartem Rosa und feurigem Orange getaucht, die auch den Nebel in der entfernten Atka-Bucht zum leuchten brachte. Wunderschöne Spiegelungen in der Ferne ergänzten diese einzigartige Szenerie. Um circa 12:00 Uhr hob sich der gesamte Feuerball noch einmal empor, um dann am Horizont entlang gleitend gen Norden zu wandern und langsam zu sinken. Gegen 14.00 Uhr war dann auch die obere Kante der Sonne hinter dem Horizont verschwunden. Wir werden nun noch einige Tage lang einen Teil der Sonne sehen können, doch die gesamte Sonnenscheibe wird uns für die nächsten circa acht Wochen verborgen bleiben.

Ein bisschen Wehmut bleibt. Gerade in der Antarktis spielt die Sonne für uns eine besondere Rolle. An klaren Tagen spendet das direkte Sonnenlicht sehr viel Wärme und sorgt für Schattenwurf, ohne den jeder noch so strukturierte Schneeuntergrund zu einem einheitlichen weißen Brei verschwimmt. Viele unserer wissenschaftlichen Geräte, die an schwer zugänglichen oder weit entfernten Orten stehen, werden über Solarzellen mit Energie versorgt. Mit den immer kürzer werdenden Helligkeitsphasen müssen wir nun auf regelmäßige Winde hoffen, die unsere Stationen alternativ über Windgeneratoren mit Energie versorgen können. Ähnlich wie diesen Stationen ergeht es auch uns Üwis. Sonnenlicht ist wichtig für die Produktion von Vitaminen und Hormonen, wichtige Bestandteile unseres Stoffwechsels, die auch unser Wohlbefinden beeinflussen können. Persönlich hatte ich bereits in den letzten Tagen das Gefühl, immer schwerer aus dem Bett zu kommen und auch während des Tages ertappte ich mich vermehrt beim Gähnen. Es ist, als wolle der Körper in eine Art Winterruhe treten: Ein Phänomen, das wohl auch viele unserer Leser in Deutschland aus der dunklen Jahreszeit gut kennen und zu dem es auch viele wissenschaftliche Studien gibt.


 

Schöner geht es kaum - der Sternenhimmel über der Neumayer Station III. Foto: Stefan Christmann

Mehr schlafen als sonst werden wir allerdings nicht. Dafür gibt es auch während der Polarnacht zu viel zu tun und zu sehen. Gerade der fantastische Sternenhimmel über Neumayer oder auch die Polarlichter, die wir bei entsprechender magnetischer Aktivität nun schon zur Nachmittagszeit sehen können, werden uns sicherlich einiges an Abwechslung bieten. Auch das Meereis hat mittlerweile eine Festigkeit erlangt, die es uns ermöglicht, es mit Skidoos zu befahren. Sobald sich eine entsprechende Schneerampe an der Schelfeiskante gebildet hat, werden dann selbst in der Dunkelheit der Polarnacht Messungen der Meereisdicke und -beschaffenheit durchgeführt.

Obwohl unsere Sonne im astrophysikalischen Kontext ein höchst durchschnittlicher und unspektakulärer Stern ist - die meisten Sterne, die wir am Nachthimmel sehen sind wesentlich massereicher und heller als unser Zentralgestirn - hat sie einen immensen Einfluss auf den menschlichen Alltag und Biorhythmus. Wir sind gespannt wie es uns in den nächsten Wochen ergehen wird und werden sicherlich über unsere Eindrücke berichten. Der Countdown hat bereits begonnen und wir verabschieden uns mit den Worten:

Auf Wiedersehen Sonne - wir sehen uns in acht Wochen! :)

Stefan Christmann


 

08.05.2012 - Als wir auf der Suche nach geographisch Nord die Station verloren, oder wie uns der Himmel auf den Kopf fiel…

Geophysikerin Meike Kühnel nach Durchzug des Nebels. Foto: Thomas Schmidt, Alfred-Wegener-Institut

"Die "Geos" suchen mal wieder den Nordpol in der Antarktis." So oder ähnlich spotteten schon die Gäste der Sommersaison, als wir stundenlang mit Theodolit und Kreiselkompass in der Kälte standen, um geographisch Nord zu ermitteln.

Vielen, insbesondere jenen mit einem Hang zur Seefahrt, ist bekannt, dass Nord nicht gleich Nord ist. So weist die Eisennadel eines Magnetkompasses "nur" in Richtung Kompass Nord. Das heißt, sie richtet sich nach dem Erdmagnetfeld aus und wird dabei jedoch durch lokale Magnetfelder beeinflusst oder gestört. Mit "magnetisch Nord", auch "missweisend Nord", wird die exakte Richtung zum magnetischen Nordpol bezeichnet ohne lokale Störfelder. Geographisch Nord oder rechtweisend Nord zeigt zum geographischen Nordpol, dem Schnittpunkt mit der Rotationsachse der Erde. Unter der Missweisung oder Deklination versteht man den Winkel zwischen geographisch und magnetisch Nord. In Hamburg beträgt der Winkel aktuell 1°57' E (http://www-app3.gfz-potsdam.de/Declinationcalc/declinationcalc.html). Zu den Polen nimmt die Missweisung zu, an der Neumayer III Station beträgt sie zur Zeit 13° 10.2' W (Messung vom 18.04.2012).

Die Deklination, die Ausrichtung des Erdmagnetfeldes relativ zu geographisch Nord, und ihre Änderung, die Magnetfeldvariation, werden von uns im Magnetik-Observatorium gemessen. Da wir uns auf dem Schelfeis in Bewegung befinden (wir driften ca. 160m im Jahr) verändert sich auch unsere Nordausrichtung. Sie muss daher regelmäßig mit einem Kreiselkompass kontrolliert werden.


 

Ein Theodolit mit Kreisel im Feldeinsatz zur Bestimmung des geographischen Nordpols. Foto: Thomas Schmidt, Alfred-Wegener-Institut

Schematische Erklärung der Nordbestimmung.

Da einer unserer Theodoliten im letzten Jahr gewartet wurde, mussten wir eine neue Eichkonstante für die Verbindung von Kreisel und Theodolit bestimmen. Dazu haben wir mit dem Theodoliten zuerst eine Referenzmarke (Balisenstange) angepeilt und danach mit dem Kreisel - um eine hohe Genauigkeit zu gewährleisten - wiederholt die Nordrichtung auf dem Teilkreis bestimmt. Während der gesamten Messung wurden die GPS-Koordinaten des Theodoliten und der Referenzmarke aufgezeichnet. Limitierende Faktoren sind die genaue Peilung der Referenzmarke und eine möglichst erschütterungsfreie Kreiselmessung. Schon die kleinste Erschütterung, sei es Wind oder die unruhige Hand eines Wissenschaftlers, ruiniert die Messung. Durch die relativ lange Dauer einer Einzelmessung (1/2 Stunde, bis 1 Stunde) haben sich auch die Kälteunempfindlichkeit, Ausdauer und Geduld des Wissenschaftlers als limitierende Faktoren herausgestellt.

Am 03. April 2012 haben wir bei besten Wetterbedingungen (Sonnenschein, unbegrenzte Sicht, Wind in zwei Metern Höhe unter 2 Meter/Sekunde) unseren Theodolit, den Kreisel, die Referenzmarke etc. aufgebaut und die ersten vier Messungen durchgeführt. Als wir am folgenden Tag unsere Messung fortsetzen wollten, war von Sonnenschein schon nichts mehr zu sehen. Da wir jedoch weiterhin eine maximale Sichtweite und Windstille hatten, machten wir uns auf den Weg zu unserem etwa ein Kilometer entfernten Messaufbau. Während dieser kurzen Fahrt (mit den Skidoo ca. 5 Minuten) verschlechterte sich die Sicht auf ungefähr 100 Meter.

Und da standen wir nun: Keine 1000 Meter entfernt von der Station waren wir plötzlich allein in der Welt. Unsere "Welt" bestand aus einem Umkreis von weniger als 100 Metern, beschränkt durch eine weiße Wand und den Geräuschen, die der Schnee unter unseren Füssen machte. Und dann fing der Raureif an zu wachsen. Innerhalb kurzer Zeit waren unsere Messinstrumente, die Skidoo's und selbst wir mit Raureif überzogen.

Dass die Sicht im Nahbereich nicht eingeschränkt war, ließ die gesamte Situation sehr surreal, unwirklich erscheinen und erinnerte mehr an das wachsende "Nichts" in der "Unendlichen Geschichte" von Michael Ende als an reales Wettergeschehen.

Über Funk erfuhren wir von unserem Meteorologen Thomas, dass sich gerade eine Wolke abgesenkt hatte und uns quasi der Himmel auf den Kopf gefallen war. Nach etwa zweieinhalb bis drei Stunden war der Spuk genauso schnell wieder zu Ende, wie er begonnen hatte. Zuerst konnten wir nur die Position der Sonne ausmachen. Doch innerhalb kurzer Zeit war der Himmel über uns wieder blau und die weiße Wand schob sich nach Osten weg.

Da die Referenzmarke ausgemessen war und zum Bestimmen von geographisch Nord Windstille eine hinreichende Bedingung ist, konnten wir während unserer "Isolation" weitere Messungen durchführen. Am Ende des Tages hatten wir genug Daten gesammelt, um unsere Instrumenteneichung abzuschließen. Noch am selben Abend, die Kälte war kaum aus den Knochen vertrieben, wagten wir uns ein letztes Mal zum Abbauen der Instrumente hinaus - nur um wieder zu sehen, wie die Station verschwand.

Bei jedem Verlassen der Station ist das Mitführen von GPS- und Funkgerät obligatorisch und wenn sich wie an diesem Tag mehrfach geschehen die Sichtweite innerhalb weniger Minuten von mehreren Kilometern auf wenige 100 Meter reduziert, wird einem bewusst, wie wichtig diese Sicherheitsmaßnahmen auch bei gutem Wetter sind.

Meike


 
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