Ein Mosaik aus Ruhe, Sturm, Meereis und Kastenlot

Freitag 28.09., 06:00 morgens – erste kleine Eisschollen, nicht mehr. Wir erreichen die Position der Geo-Station, wollen die Geräte ausbringen. Mittlerweile hat sich langsam aber sicher eine sehr hohe Dünung aufgebaut, der Dampfer geht langsam aber deutlich hoch und runter, auf dem Achterdeck kann die Handhabung der schweren Großgeräte und das Arbeiten mit dem Kran langsam gefährlich werden. Nach kurzer „Ortsbesichtigung“ durch Kapitän, 1WO und Fahrtleiter wird die Station abgebrochen, um auf der sicheren Seite zu bleiben. Wir entscheiden uns, weiter nach Osten ins Eis zu fahren (Abb. 2) und erst Station zu machen, wenn Eis und Dünung dies gefahrlos zulassen.

Vier Stunden später, gegen 10:00, stoppen wir auf. Eis und Dünung sind ok für eine Geo-Station. Großkastengreifer, Multicorer und das geliebte (da gibt es sicherlich unterschiedliche Meinungen zu – insbesondere, wenn zu viele davon gefahren werden) Kastenlot stehen auf dem Programm. Da auch die Wetter- und Sichtverhältnisse gut genug sind, finden parallel zu den Geo-Stationsarbeiten zwei Helikopterflüge statt, auf denen Eisbeobachtungen und das Aussetzen von einer Driftboje auf dem Programm stehen.

Eisbeobachtungen und Driftbojen sind zwei Schlagworte, die einen Beitrag unserer Eisgruppe an dieser Stelle für sinnvoll erscheinen lassen. Was machen diese „Eisleute“ hier eigentlich an Bord? Deshalb übergebe ich das Wort an unsere Meereisgruppe, die uns einmal kurz erläutern wird, was deren Interesse auf unserer Expedition ist:

Unser Meereisteam an Bord arbeitet an drei unterschiedlichen Fragestellungen. Niels Fuchs, Gerit Birnbaum (beide AWI Bremerhaven) und Marcel König (Uni Kiel) untersuchen Schmelztümpel, die derzeit schon wieder zufrieren. Diese befinden sich auf nunmehr zweijährigen Eisschollen, die die letzte Sommersaison überdauert haben. Das neu gebildete Eis auf den Tümpeln ist momentan noch deutlich dunkler als die restliche Schollenoberfläche. Somit verringern die Schmelztümpel auch im Stadium ihres Zufrierens die Meereisalbedo immer noch deutlich, d.h. das Vermögen des Eises Sonnenlicht zu reflektieren. Das Projekt trägt dazu bei, die Genauigkeit der Bestimmung des Flächenbedeckungsgrades und der Albedo von Schmelztümpeln aus Fernerkundungsmessungen zu verbessern. Heike Zimmermann (AWI Potsdam) interessiert sich dagegen hauptsächlich für die Unterseite der zweijährigen Eisschollen und die darin lebenden Eisalgen. Sie entwickelt Methoden, um in jahrtausendealten Sedimenten nach Eisalgen-DNA zu suchen und mit etwas Glück Hinweise auf die Meereisausdehnung in der Vergangenheit zu finden. Gunnar Spreen (Uni Bremen) bringt Bojen in unserem Untersuchungsgebiet aus, um zum einen Messungen von Lufttemperatur und -druck zum „Year of Polar Prediction (YOPP)“ beizutragen und zum anderen in einem Netz von Bojen die Eisdrift und Eisdeformation in unserem Fahrtgebiet genauer zu analysieren.

Niels, Gerit und Marcel verbinden in ihrem Projekt Messungen vom bordeigenen Helikopter aus mit Bodenmessungen auf dem Eis. Idealerweise sollte ein zuvor mit Kameras vermessenes Areal mit Schmelztümpeln nach bestimmten Überflügen auch am Boden vermessen werden, um sogenannte „ground-truth“-Daten zu gewinnen und die Genauigkeit der Fernerkundungsdaten einschätzen zu können. Diese ideale Kombination ist jedoch bisher am Wetter und den Eisverhältnissen gescheitert. So haben Niels und Gerit bisher vier Messflüge durchgeführt, bei denen aus Aufnahmen einer RGB-Kamera und einer Hyperspektralkamera Charakteristika von wieder zufrierenden Schmelztümpeln (Flächenbedeckungsgrad, Albedo) in einem Umkreis bis zu ca. 90 km um die „Polarstern“ herum abgeleitet werden können. Auffallend ist, dass nahezu alle Tümpel im bisherigen Fahrtgebiet während des Sommers komplett durchgeschmolzen sind und vor wenigen Wochen vermutlich noch offene Wasserflächen gewesen sind. Jetzt sind sie nur aufgrund ihrer Form und Lage innerhalb der Schollen als ehemalige Tümpel zu erkennen und von sonstiger Neueisbildung zu unterscheiden. Ein Salzgehalt von 10 g/kg bestätigt die Annahme, dass es sich bei dem Tümpel bedeckenden Eis um neu gebildetes Meereis handelt.

In der Arktis, und insbesondere in dem entlegenen Teil des Arktischen Ozeans, in dem wir uns gerade befinden, gibt es kaum Wetterdaten, wie Luftdruck und Temperatur. Numerische Modelle haben daher Probleme, das Wetter und Klima in der Arktis richtig vorherzusagen, was auch die Vorhersage-Qualität in südlicheren Breiten wie Europa negativ beeinflusst. Das YOPP hat sich zum Ziel gesetzt, das zu ändern. Von 2017 bis 2019 werden vermehrt Beobachtungen in den Polargebieten durchgeführt, die Modelle verbessern - auch wir sind ein kleiner Teil von diesem großen internationalen Projekt. Gunnar Spreen hat bisher sieben von neun der YOPP-Bojen ausgesetzt, die die Lufttemperatur, Luftdruck und Eisdrift messen. Die Bojen werden mehr als ein Jahr mit dem Eis driften und jede Stunde ihre Messungen per Satellit an die Beobachtungszentren übertragen. Unter http://meereisportal.de kann die Drift der Bojen verfolgt werden. Einige haben seit dem Aussetzen schon mehr als 100 km zurückgelegt. Die YOPP-Bojen sind relativ gleichmäßig entlang der Fahrtroute der „Polarstern“ und per Helikopter verteilt worden, um ein möglichst großes Gebiet abzudecken (Abb. 4, rote Vierecke).

In einem zweiten Bojenexperiment wird die Drift und Deformation des Eises in einem Netz von Bojen in einem kleineren Gebiet gemessen (Abb. 4, orange Quadrate). Diese Bojen sind vier Tage zuvor auf Eisschollen am Eisrand ausgebracht worden. Sie sind dann nach Osten gedriftet, und ihre Startpositionen liegen jetzt schon im offenen Wasser, wie in der Abbildung sehr schön zu erkennen ist. „Polarstern“ wird im nächsten Jahr im Oktober etwas nördlich von der Stelle, an der wir uns jetzt befinden, für ein Jahr im Meereis eingefroren und mit dem Eis driften. Im Rahmen dieses großen internationalen MOSAiC-Projekts werden auch autonome Messstationen im Umkreis von 40 km um die „Polarstern“ ausgebracht. Die von uns ausgebrachten acht Driftbojen erheben Daten über die Eisdrift und Deformation in diesem Jahr, um einen Vergleich und Vorgeschmack auf die zu erwartende Situation während der MOSAiC-Expedition nächstes Jahr zu erhalten.