Research aircraft from the Alfred Wegener Institute have been surveying the ice-covered Arctic Ocean for 30 years. The immense effort of the past 52 expeditions has paid off: 40,000 km of measurement data document the significant decrease in pack-ice thickness as a result of climate change. The time series is the only aeroplane- and helicopter-based measurement series in the world that has been carried out in the Arctic over such a long period. Currently, two Basler BT-67 aircraft are in operation: the Polar 5 and Polar 6.
Die diesjährige Polar 6 Messkampagne mit dem Namen IceBird führte das Team um Dr. Thomas Krumpen, Meereisphysiker am Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI), von den Städten Inuvik, Resolute Bay und Eureka in Kanada bis zur „Station Nord“ in Grönland. Am 26. April kehrte das Forschungsflugzeug aus der Arktis nach Bremen zurück, wo es in den vergangenen vier Wochen von verschiedenen Standorten aus die Veränderungen des Meereises dokumentiert hat. „Dies ist das 52. Mal, dass wir Messflüge über Meereis durchführen“, berichtet Expeditionsleiter Thomas Krumpen. „All diese Messdaten aus den vergangenen 30 Jahren aneinandergereiht, reichen einmal rund um den Erdball. Wir sprechen also von etwa 40.000 Kilometern an Eisdaten. Ein großer Teil davon wurde im Tiefflug in etwa 60 Metern Höhe erhoben. Das ist für die Piloten sehr anstrengend und erfordert ein gutes Team und eine gute Planung, zumal das Wetter ständig wechselt und schwer vorhersagbar ist.“
Der immense Aufwand, der für solche großflächigen Flugkampagnen seit 30 Jahren in der Arktis betrieben werden muss, lohnt sich und liefert einmalige Datenreihen zu den Folgen des Klimawandels in der Arktis. So registrieren die Forschenden seit Jahren in einigen Regionen eine deutliche Abnahme der Meereisdicke. „In der Framstraße zwischen Grönland und Spitzbergen hat sich die Eisdicke in den letzten zwei Jahrzenten in den Sommermonaten um etwa 20 bis 25 Prozent verringert. Das hat natürlich Auswirkungen auf den Wärmefluss zwischen Ozean und Atmosphäre, beschleunigt den Eisrückgang in den Sommermonaten und hat entsprechende Konsequenzen für das gesamte arktische Ökosystem“, erläutert Thomas Krumpen.
Ähnlich dramatische Veränderungen beobachten die Forschenden auch in den Regionen nördlich von Kanada, wo sich normalerweise das alte und eigentlich besonders dicke Eis befindet. Der drastische Eisrückgang hat zudem auch ganz praktische und deutlich sichtbare Auswirkungen auf die Forschungsarbeit des AWI. So fror noch Anfang der 1990er Jahre der Adventfjord in Spitzbergen regelmäßig zu. Wenn im dort liegenden Hauptort Longyearbyen das AWI-Forschungsschiff Polarstern auf Reede lag, konnten die Forschenden damals noch zu Fuß vom Land aus das Schiff erreichen. Heute dagegen friert der Fjord überhaupt nicht mehr zu und ist ganzjährig schiffbar.
„Die Messungen des AWI in der Arktis sind die einzigen flugzeug- und helikoptergestützten Beobachtungen, die über einen so langen Zeitraum durchgeführt werden und konsistent die Abnahme der Eisdicke und Deformation in der Arktis zeigen“, sagt Prof. Dr. Christian Haas, Leiter der Sektion Meereisphysik am AWI. „Damit sind sie immer wieder eine wichtige Grundlage für gesellschaftspolitische und wissenschaftliche Entscheidungen. Darüber hinaus tragen die Daten zur Kalibrierung von Satellitenmessungen bei, die zwar ganzjährig und arktisweit Informationen liefern, aber mit geringerer Genauigkeit.“
Die ersten wissenschaftlichen Flüge über Meereis fanden im März 1993 von Spitzbergen aus statt. Damals standen zwei Dornier DO228-Maschinen, Polar 2 und Polar 4, im Dienst des AWI. Die Maschine Polar 4 kann heute im Dornier-Museum in Friedrichshafen besichtigt werden. Dr. Jörg Hartmann, Atmosphärenphysiker am AWI, hat an vielen dieser Messexpeditionen als Wissenschaftler und Leiter teilgenommen: „Messungen mit den Polarfliegern, aber auch die Auswertung der Daten waren damals wegen der begrenzten Rechner- und Speicherkapazitäten sehr aufwendig. Zwar ließ sich zu der Zeit die Dicke des Meereises noch nicht direkt bestimmen, wohl aber konnten wir mit Hilfe von Laserdistanzmessungen ein Geländemodell der Eisoberfläche erstellen.“
Heute, rund 30 Jahre später, sind zwei Maschinen des Typs Basler BT-67 für das Forschungsinstitut im Einsatz: Polar 5 und Polar 6 sind für Flüge unter den extremen Umweltbedingungen der Polargebiete ausgerüstet. Sie sind zwar mittlerweile schon rund 80 Jahre alt. Die beiden Polarflieger sind aber flexibler einsetzbar als ihre Vorgänger und können deutlich mehr Messsensoren aufnehmen. Eine speziell für die Messung der Meereisdicke entwickelte Schleppsonde (der „Bird“) befindet sich bei Start und Landung direkt unter dem Rumpf des Flugzeugs. Im Zielgebiet angekommen wird der torpedoförmige Sensor mit einer Winde herabgelassen und in einer Höhe von etwa 15 Metern über dem Eis geflogen. Diese Messmethode ist weltweit einzigartig. Verschiedene Lasersysteme an Bord ergänzen die Messungen und setzen die in den 1990er Jahren begonnenen Untersuchungen der Eisoberfläche fort. Ein Radarsystem liefert zudem Informationen über die Schneedicke. Ein Kamerasystem des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) erfasst die radiometrische Signatur des Eises.
Die IceBird-Expeditionen mit den Forschungsflugzeugen Polar 5 und Polar 6 sollen in den kommenden Jahren jeweils im Spätwinter und im Sommer fortgesetzt werden.
