Wochenberichte Polarstern

Die Expedition PS100 von Tromsø nach Tromsø

Die Expedition “Greenland ice sheet/ocean interaction and Fram Strait fluxes” (GRIFF) kombiniert Untersuchungen der ozeanischen Flüsse durch die Framstraße und der Wechselwirkung zwischen dem grönländischen Eisschild und dem Europäischen Nordmeer. Starker Temperaturanstieg in der arktischen Atmosphäre und im Ozean und drastische Veränderungen des arktischen ozeanischen Süßwasserhaushalts in den vergangenen Jahren bei gleichzeitigem Rückgang des grönländischen Eisschilds, sowie Änderungen der Ozeanzirkulation stehen in enger Wechselwirkung miteinander. Die Framstraße bildet den einzigen tiefen Zugang des Arktischen Ozeans zum Weltozean, durch den warmes, salzreiches Atlantikwasser nach Norden und auf der anderen Seite ein Teil des arktischen Süßwasserüberschusses, zum Teil als Meereis, in den Atlantik transportiert werden. In größeren Tiefen werden die durch polare Prozesse ventilierten Tiefen- und Bodenwasser aus der Arktis exportiert und in die meridionale Umwälzzirkulation des Atlantiks eingespeist. Gleichzeitig mündet mit dem NEGIS (North East Greenland Ice Stream) einer der mächtigsten grönländischen Eisströme in die westliche Framstraße, der auf dem nordostgrönländischen Schelf in Kontakt mit warmem Ozeanwasser steht. Das nordwärts strömende und damit auch das vor Ostgrönland rezirkulierende Atlantikwasser hat sich in den letzten Dekaden deutlich erwärmt und Klimamodelle skizzieren eine weitere Erwärmung. Es ist davon auszugehen, dass dies Auswirkungen auf den Massenverlust des NEGIS hat.

Zur Erforschung des komplexen Systems wird die Expedition Arbeiten aus den Bereichen Ozeanzirkulation, Geochemie, Glaziologie, Geodäsie, Geologie, Geophysik, Schiffsmechanik, Biologie und Biochemie kombinieren. Die ozeanischen Volumen- und Wärmeflüsse durch die Framstraße werden durch die Fortsetzung eines Langzeitverankerungs- und Hydrographieprogramms quantifiziert. Der Hydrographieschnitt wird die volle Suite des Spurenstoffprogramms von GEOTRACES enthalten. Das dient zum einen dazu, in Kombination mit den ozeanographischen Transportmessungen und mit einem in 2015 ausgeführten arktisweiten GEOTRACES-Programm (u.a. Polarsternantrag TransArc II 2015) den Beitrag des Arktischen Ozeans zum globalen Spurenstoffbudgets abzuschätzen. Zum anderen dienen die Spurenstoffe dazu, Ursprünge verschiedener Wassermassentransporte, unter anderem von Gletscherschmelze, zu identifizieren. Das ozeanographische Verankerungsarray und die hydrographische und Spurenstoff-Aufnahme werden erstmalig durch einen Meridionalschnitt in der Framstraße ergänzt, um die Rezirkulation von Atlantik-Wasser zu untersuchen. Das Verankerungsarray wird zudem auch auf den ostgrönländischen Schelf ausgedehnt, um zum einen die Zufuhr von warmem Zwischenwasser bis zur Mündung des NEGIS zu verfolgen und zum anderen den Schmelzwassereintrag des Gletschers zu quantifizieren. Letzteres wird durch Beobachtungen von stabilen Edelgasisotopen  erfolgen. 

Die Expedition wird darüber hinaus Messungen der terrestrischen und der Gletscherdynamik zum Ziel haben. Sensoren zur Messung von geodätischen und glaziologischen Parametern werden entlang der Küste von Nordostgrönland und auf dem 79°N Gletscher aufgestellt werden. Das glaziologische Programm wird Gletscherschmelzraten und die Dynamik des Eisstroms erfassen. Das geodätische Programm konzentriert sich auf Wiederholungsmessungen an Langzeitstationen, um die Deformationsraten der Erdkruste zu bestimmen, welche Informationen über postglazialen isostatischen Ausgleich liefern.

Um die neueren Beobachtungen bei Grönland in eine Langzeitperspektive einzuordnen, wird das geologische Programm  die Historie des NEGIS nach dem letzten eiszeitlichen Maximum untersuchen. Ein wichtiges Ziel ist es, den Eisstrom, die Ausdehnung sowie die Dicke des Eisschelfs  zu dokumentieren, um die Zyklen des Rückzugs und des Wiederanwachsens durch Sedimentbohrungen und akustische Untersuchungen des Meeresbodens an Schlüsselstellen des Kontinentalschelfs von Nordostgrönland zu bestimmen. Die Zyklen der historischen Eisschelfentwicklung sollen dann im Zusammenhang mit den ozeanographischen und atmosphärischen Bedingungen sowie den Veränderungen des  Meeresspiegels interpretiert werden.

Die physikalischen Arbeiten werden durch biogeochemische und biologische Programme ergänzt. Die biogeochemische Arbeit konzentriert sich auf die Charakterisierung von Nährstoffen in der Wassersäule sowie auf Nährstoffquellen in der Framstraße und auf dem Schelf in Nordostgrönland. Die hierbei erhaltenen Wasserproben werden des Weiteren dazu genutzt, das Nährstoffmesssystem von FS Polarstern zu validieren. Das biologische Programm konzentriert sich auf die Eisrandzone der Framstraße und soll die Produktivität, die Biomasse, die Biodiversität, die Produktion von ökologisch wichtigen Bestandteilen und die wichtigsten der marinen Artengemeinschaften dokumentieren. Die Biomasse und die Produktion aller wichtigen Bestandteile der Nahrungskette, angefangen von der Eisalge und Phytoplankton über Zooplankton bis zu den wichtigsten Räubern wie Seevögel und Meeressäuger werden synoptisch bestimmt. Wegen des komplexen Strömungssystems in der westlichen Framstraße wird dies eine Herausforderung sein.

Zusätzlich wird eine geophysikalische Studie bezüglich Spreizungsprozessen an einem sich extrem langsam spreizenden ozeanischen Rückensystem durchgeführt werden. Das Ziel ist es herauszufinden, wie Schmelzcharakteristika auf Segmentskalen entlang der Achse von sich extrem langsam spreizenden Rückensystemen propagieren und durch die mächtige Lithosphäre aufsteigen. Um diese Aufgabe zu erfüllen, wird zum ersten Mal ein gesamtes Segment einer ‚ultraslow spreading rigde‘ über 180 km mit Seismometern am Ozeanboden bestückt, die die Erdbebenaktivität des Knipovich Rückens vermessen sollen.

Außerdem soll noch die dynamische Reaktion des mechanischen Aufbaus von FS Polarstern auf Einwirkungen der komplexer Eisstruktur und Ozeanwellen während der Fahrtbetriebs untersucht werden. Dafür werden während der gesamten Reise Vibrationsmessungen auf voller Skala  durchgeführt werden.

FS Polarstern wird am 18. Juli von Tromsö auslaufen. Die Hauptarbeitsgebiete sind die Framstraße, der nordostgrönländische Schelf und der Knipovich Rücken südlich der Framstraße (Abb. 1). Da wir in der Zeit von Juli bis in den frühen August hinein mit schwierigen Eisverhältnissen im Bereich des nordostgrönländischen Schelfs rechnen, werden wir aller Voraussicht nach mit den Arbeiten in der Framstraße beginnen. Hier werden wir die Verankerungen entlang des 79°N Schnitts warten und ein intensives Wasseräulenprogramm durchführen (Hydrographie, Spurenstoffe, Biogeochemie). Letzteres soll mit dem biologischen „Box-Ansatz“ in der Eisrandzone der westlichen Framstraße verschmolzen werden. Während der ersten Hälfte der Expedition werden wir ebenfalls beginnen, die geophysikalischen Ozeanbodenseismometer entlang des Knipovich Rückens auszulegen. In der zweiten Hälfte der Expedition sollten uns dann die Meereisbedingungen gestatten, unsere Arbeiten bezüglich der Ozean-Schelfeis Wechselwirkung auf dem Schelf von Nordostgrönland durchzuführen. Hier werden abermals Verankerungen gewartet und ein Wassersäulenprogramm durchgeführt werden. Dies wird durch das geologische Arbeitsprogramm (Sedimentkerne, Echolot gestützte Bathymetrievermessung) ergänzt werden. Auch werden hier Helikopter gestützte Arbeiten entlang der Küste sowie die glaziologischen und geodätischen Programme auf dem 79°N Gletscher durchgeführt werden. Auf dem Rückweg nach Tromsö, wo die Expedition am 6. September enden wird, werden abschließend noch die geophysikalischen Arbeiten am Knipovich Rücken beendet werden.

PS100 - Wochenbericht Nr. 5 | 15. - 21. August 2016

Unterwegs im Norske Trog

[23. August 2016] 

FS Polarstern hat sich mittlerweile auf den inneren Schelf von Nordostgrönland zum Übergang zwischen dem Norske Trog und dem Westwindtrog vorgearbeitet, in den auch der 79°N Gletscher mündet. In diesem Bereich bleibt das Meereis oft über den gesamten Sommer hinweg präsent.


PS100 - Wochenbericht Nr. 4 | 8. - 14. August 2016

Zürück auf dem grönländischen Schelf

[16. August 2016] 

Wir befinden uns inzwischen bei strahlendem Sonnenschein und aufgelockertem Meereis wieder auf dem grönländischen Schelf – diesmal im Bereich des Norske Trogs. In der vergangenen Woche konnten wir zunächst unsere biologischen, biochemischen und ozeanographischen Arbeiten in der zentralen Framstraße auf dem Zonalschnitt entlang 78°50’N weitestgehend abschließen. Anschließend ergänzten wir noch die in der zweiten Expeditionswoche entlang des Greenwich Meridians ausgelegte Verankerungskette um die südlichste Verankerung bei 78°10’N.

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PS100 - Wochenbericht Nr. 3 | 1. - 7. August 2016

Fragen zum Klimawandel

[08. August 2016] 

Nachdem wir den nördlichsten Punkt unserer Reise am Ende der letzten Woche erreicht hatten, bewegten wir uns zunächst in südwestlicher Richtung über den Ostgrönlandstrom hinweg hin zum grönländischen Schelf, den wir auf der Höhe des Westwind Trogs erreichten.


PS100 – Wochenbericht Nr. 2 | 25. Juli - 31. Juli 2016

Turbulente Querzirkulation

Verankerungsauslegungen und Bergungen bilden einen Schwerpunkt während der GRIFF Expedition. Hier wir ein Messgerät in eine Verankerung während einer Auslegung eingefügt.
[01. August 2016] 

FS Polarstern hat mittlerweile den nördlichen auf dieser Expedition geplanten Punkt bei 80°50’N erreicht. Die vergangenen Woche war von intensiver Stationsarbeit sowohl im Westspitzbergenstrom als auch in der zentralen Framstraße gekennzeichnet.


PS100 - Wochenbericht Nr. 1 | 18. Juli - 24. Juli 2016

Polarstern-Expedition, Klappe die hundertste

Aussetzen eines Ozeanbodenseismometers
[28. Juli 2016] 

Am Abend des 18. Juli verließ der Forschungseisbrecher Polarstern den Hafen von Tromsø zu seiner hundertsten Reise bei trübem Wetter. Mit an Bord sind Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus 13 Nationen, die ein breites Spektrum abdecken.


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