Die Methoden der AWI-Meereisphysiker im Überblick

Einsatz auf der Eisscholle

Wann wird die Eisdecke des Arktischen Ozeans verschwunden sein? Warum wächst die winterliche Meereisausdehnung in der Antarktis? Und wie ändert sich das Leben unter dem dünner werdenden Eis der Arktis? Um diese und andere Fragen zu beantworten, untersuchen AWI-Meereisphysiker das Eis in beiden Polarregionen auf ganz verschiedene Weise. Welche Technik und Methoden sie dabei einsetzen, zeigt die folgende Übersichtsgrafik unseres Infografikers Martin Künsting.  

Alle Grafiken auf dieser Seite stehen unter CC-BY 4.0-Lizenz und können in der AWI-Bilddatenbank frei heruntergeladen werden. 

Mit einem Klick auf das Bild können Sie es vergrößern. (Grafik: Alfred-Wegener-Institut / Martin Künsting, CC-BY 4.0)
Mit der sogenannten Magna-Probe-Schneesonde messen Forscher die Schneedicke entlang ausgesuchter Profile auf dem Meereis. Dazu stechen sie den Metallstab senkrecht so tief in den Schnee, bis er das Meereis berührt. Seine Messplatte bleibt dabei auf der Schneeoberfläche liegen. Ihre Position am Stab (die Schneehöhe) wird durch Induktion gemessen. Gleichzeitig wird die GPS-Position aufgezeichnet.

Schneesonde

Mit der sogenannten Magna-Probe-Schneesonde messen Forscher die Schneedicke entlang ausgesuchter Profile auf dem Meereis. Dazu stechen sie den Metallstab senkrecht so tief in den Schnee, bis er das Meereis berührt. Seine Messplatte bleibt dabei auf der Schneeoberfläche liegen. Ihre Position am Stab (die Schneehöhe) wird durch Induktion gemessen. Gleichzeitig wird die GPS-Position aufgezeichnet.

Bei der Meereisdicken-Messung mit dem EM-Bird bzw. dem Boden-EM nutzen Forscher die Tatsache, dass Salzwasser wesentlich leitfähiger ist als Meereis. Beide Messgeräte sind somit in der Lage, mithilfe elektromagnetischer Messungen, den Abstand zur Unterseite des Meereises zu ermitteln. Gleichzeitig tastet beim EM-Bird ein Laser die Eisoberfläche ab. Aus der Differenz beider Abstandsmessungen wird die Meereisdicke entlang der Messstrecke errechnet.

EM-Bird

Bei der Meereisdicken-Messung mit dem EM-Bird bzw. dem Boden-EM nutzen Forscher die Tatsache, dass Salzwasser wesentlich leitfähiger ist als Meereis. Beide Messgeräte sind somit in der Lage, mithilfe elektromagnetischer Messungen, den Abstand zur Unterseite des Meereises zu ermitteln. Gleichzeitig tastet beim EM-Bird ein Laser die Eisoberfläche ab. Aus der Differenz beider Abstandsmessungen wird die Meereisdicke entlang der Messstrecke errechnet.

Wenn das Forschungsschiff Polarstern durch das Eis bricht, kippen Meereisschollen und stellen sich senkrecht auf, sodass Wissenschaftler die Dicke des Eises und des Schnees darauf von der Brücke aus schätzen können. Diese Schätzung wird durch eine Messlatte mit bekannten Längensegmenten unterstützt. Auf diese Weise messen die Forscher die Schnee- und Meereisdicke entlang der Fahrtroute.

Polarstern

Wenn das Forschungsschiff Polarstern durch das Eis bricht, kippen Meereisschollen und stellen sich senkrecht auf, sodass Wissenschaftler die Dicke des Eises und des Schnees darauf von der Brücke aus schätzen können. Diese Schätzung wird durch eine Messlatte mit bekannten Längensegmenten unterstützt. Auf diese Weise messen die Forscher die Schnee- und Meereisdicke entlang der Fahrtroute.

Eine Sensorkette gibt Auskunft über die Temperaturen und Wärmeleitfähigkeit der Umgebung. Daraus lassen sich die Dicken von Schnee und Meereis errechnen. Mit dieser Methode untersuchen die Wissenschaftler vor allem Veränderungen des Eises über einen längeren Zeitraum.

Temperatursensor

Eine Sensorkette gibt Auskunft über die Temperaturen und Wärmeleitfähigkeit der Umgebung. Daraus lassen sich die Dicken von Schnee und Meereis errechnen. Mit dieser Methode untersuchen die Wissenschaftler vor allem Veränderungen des Eises über einen längeren Zeitraum.

Vier akustische Sende- und Empfangseinheiten messen den Abstand zum Schnee. Verändern sich die Abstände, können die Forscher erkennen, ob und wie die Schneedicke wächst oder schrumpft und wie sich der Schnee auf dem Eis verteilt. Diese Methode dient vor allem der Untersuchung zeitlicher Veränderungen.

Schneeboje

Vier akustische Sende- und Empfangseinheiten messen den Abstand zum Schnee. Verändern sich die Abstände, können die Forscher erkennen, ob und wie die Schneedicke wächst oder schrumpft und wie sich der Schnee auf dem Eis verteilt. Diese Methode dient vor allem der Untersuchung zeitlicher Veränderungen.

Das Meereis wird durch verschiedene Satelliten vermessen. Der Satellit CryoSat-2 verwendet ein Radaraltimeter, um das Freibord (Höhe des Eises über der Wasseroberfläche) zu bestimmen. Mit dieser Methode kann vor allem dickes Meereis untersucht werden. Der Erdbeobachtungssatellit SMOS dagegen bestimmt mithilfe sogenannter Strahlungstemperaturen die Dicke dünnen Meereises.

Satellit

Das Meereis wird durch verschiedene Satelliten vermessen. Der Satellit CryoSat-2 verwendet ein Radaraltimeter, um das Freibord (Höhe des Eises über der Wasseroberfläche) zu bestimmen. Mit dieser Methode kann vor allem dickes Meereis untersucht werden. Der Erdbeobachtungssatellit SMOS dagegen bestimmt mithilfe sogenannter Strahlungstemperaturen die Dicke dünnen Meereises.

Die klassische Methode zur Eisdickenmessung ist die Messung mit einem speziellen Maßband durch ein Bohrloch. Auf diese Weise gelingt es den Forschern, die Schneedicke, das Freibord (Höhe des Eises über der Wasseroberfläche) und die Meereisdicke direkt zu messen. Diese einfache Methode wird nach wie vor oft für präzise Punkt- und Referenzmessungen verwendet.

Bohrungen

Die klassische Methode zur Eisdickenmessung ist die Messung mit einem speziellen Maßband durch ein Bohrloch. Auf diese Weise gelingt es den Forschern, die Schneedicke, das Freibord (Höhe des Eises über der Wasseroberfläche) und die Meereisdicke direkt zu messen. Diese einfache Methode wird nach wie vor oft für präzise Punkt- und Referenzmessungen verwendet.

Eine auf dem Meeresboden verankerte akustische Sende- und Empfangseinheit misst den Abstand zum Meereis. Veränderungen des Abstands lassen auf Veränderungen der Meereisdicke schließen. Mit dieser Methode untersuchen die Wissenschaftler Veränderungen des Eises über einen längeren Zeitraum.

Untereis-Sonar

Eine auf dem Meeresboden verankerte akustische Sende- und Empfangseinheit misst den Abstand zum Meereis. Veränderungen des Abstands lassen auf Veränderungen der Meereisdicke schließen. Mit dieser Methode untersuchen die Wissenschaftler Veränderungen des Eises über einen längeren Zeitraum.

Ein Unterwasserroboter (Remotely Operated Vehicle) trägt ein Fächerecholot, das die Entfernung zum Meereis in unterschiedlichen Richtungen kartiert. Aus den gemessenen Abständen entsteht eine Karte der Meereisdicke im Untersuchungsgebiet. Außerdem trägt das ROV viele weitere Sensoren für unterschiedliche Untersuchungen.

ROV

Ein Unterwasserroboter (Remotely Operated Vehicle) trägt ein Fächerecholot, das die Entfernung zum Meereis in unterschiedlichen Richtungen kartiert. Aus den gemessenen Abständen entsteht eine Karte der Meereisdicke im Untersuchungsgebiet. Außerdem trägt das ROV viele weitere Sensoren für unterschiedliche Untersuchungen.