Ein Loblied auf den langen Atem

Meeresforscher Gotthilf Hempel war Gründungsdirektor des Alfred-Wegener-Instituts. In diesem Beitrag schreibt er über die Wichtigkeit von verlässlichen langfristigen Messreihen.

Woher wissen wir, dass sich das Klima global und regional verändert? Vor allem aus der statistischen Analyse der täglichen Wetterbeobachtungen, die weltweit in allen Ländern der Erde mit Standard-Methoden gewonnen werden. Aus diesem hundertjährigen Datenschatz versucht man zwischen natürlichen zyklischen Schwankungen und vom Menschen gemachten Trends zu unterscheiden und globale und regionale Vorhersagen für die nahe und ferne Zukunft zu entwickeln. Lange Messreihen auf See fußen auf den Logbüchern der Segelschiffe und der Linienschifffahrt und später aus den Aufzeichnungen der Feuerschiffe und der Forschungsschiffe. Daraus entstand ein buntes Mosaik von Datensätzen unterschiedlicher Genauigkeit, das heute durch Satellitendaten ergänzt wird.

Die Weltmeere, die über zwei Drittel der Erdoberfläche einnehmen, gelten als der Klimamotor der Erde und die wichtigste Senke des Kohlendioxids. Um diese Rolle in den Klimamodellen richtig einschätzen zu können, müssen wir mehr über die Variabilität  im Meer wissen. Wir brauchen dafür verlässliche langfristige Messreihen, gewonnen an kritischen Punkten im Weltmeer. Das erkannte 1962 Max Gillbricht, Spezialist für einzellige Meeresalgen (Phytoplankton) an der Biologischen Anstalt auf Helgoland. Er begann die täglichen Messungen von Oberflächentemperatur und Salzgehalt auf der Reede der Insel. Gleichzeitig wurde stets eine Wasserprobe zur Analyse des Phytoplanktons und der Nährstoffe Phosphat und Nitrat genommen, um auch die Schwankungen der pflanzlichen Produktivität zu erfassen. Diese seitdem ununterbrochene Messreihe, die gerade ihren 50. Geburtstag feiert, wurde inzwischen als einer der wenigen, verlässlichen Langzeitdatensätze weltweit berühmt. Was lange Zeit als langweilige Routine galt, bildet heute die Grundlage für komplexe Rechenmodelle zur Entzifferung der Wechselwirkungen zwischen Meer und Atmosphäre und innerhalb der marinen Ökosysteme.

Arbeiten im Algenkulturraum
Arbeiten im Algenkulturraum (Foto: Jens Kube)
Täglich im Einsatz: Forschungskutter Aade
Täglich im Einsatz: Forschungskutter Aade (Foto: Folke Mehrtens)

Helgoland Reede

Im Jahr 1962 hat die regelmäßige Beprobung des Nordseewassers durch die Biologische Anstalt Helgoland begonnen. Auch wenn es damals noch niemand ahnte: In den folgenden 50 Jahren entstand ein Datenschatz, der es heute Wissenschaftlern des Alfred-Wegener-Institutes sowie Forschern aus aller Welt erlaubt, die raschen Klimaveränderungen in der Nordsee genau zu analysieren. Prof. Dr. Karen Wiltshire, Leiterin der Biologischen Anstalt Helgoland, erläutert in diesem Jubiläumsfilm, wie seit 50 Jahren die Messungen auf der Helgoländer Reede ablaufen und wie Wissenschaftler aus aller Welt von diesen Daten profitieren.

International zugängliche Datenbank

Seit 1998 gehört die Biologische Anstalt Helgoland zum Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in der Helmholtz-Gemeinschaft. Die Helgoländer AWI-Forscherinnen und -Forscher setzen die täglichen Messungen vor Helgoland fort, machen die Messwerte in einer Datenbank international zugänglich und analysieren sie mit modernen statistischen Methoden. Über hundertjährige russische Beobachtungsreihen auf einem Transekt von der Halbinsel Kola durch das Barentsmeer nach Nowaja-Semlja liefern Vergleichswerte aus einem polaren Gebiet. Weitere lange Datensätze stammen aus britischen Planktonsammlungen entlang der Hauptschifffahrtsrouten durch die Nordsee und den Nordatlantik. Aber keine dieser Datenreihen fußt auf täglichen Messungen.

Im Jahr 1997 hat das Alfred-Wegener-Institut in der Framstraße zwischen Spitzbergen und Grönland eine weitere Station für Dauermessungen etabliert. Die Framstraße ist die einzige Tiefwasserverbindung zwischen dem Nordpolarmeer und dem Nordatlantik und damit der ideale Platz, um die dramatischen Auswirkungen des Abschmelzens des arktischen Meereises auf das Weltmeer und den Austausch zwischen den atlantischen und arktischen marinen Lebensgemeinschaften zu verfolgen. In über 2000 Metern Tiefe wurden Sensoren verankert, die Temperatur, Salzgehalt und Strömung aufzeichnen. Diese werden jährlich oder im Abstand von zwei Jahren ausgelesen, wenn die Verankerungen ausgetauscht werden. Mit einer Kabelverbindung nach Spitzbergen als Stromleitung und Datenautobahn sollen mehr Informationen gewonnen und in Echtzeit analysiert werden. Aber das ist noch Zukunftsmusik.

Vor Helgoland ist neben einer hohen Variabilität von Jahr zu Jahr und zyklischen Schwankungen in Temperatur und Salzgehalt sowie im Planktonbestand eine Erwärmung und ein Einstrom von Wasser aus der offenen Nordsee erkennbar. Überraschend zeigen auch die Messungen in der Framstraße einen merklichen Temperaturanstieg selbst in der Tiefsee. Die dortigen Datenreihen sind aber noch zu kurz, um verlässlich als Trend gedeutet zu werden. Das Alfred-Wegener-Institut will daher die Messungen in der Framstraße mit langem Atem fortsetzen und am Aufbau eines globalen marinen Messnetzes mitwirken. Da das Weltmeer weniger fein strukturiert ist und träger reagiert als die Kontinente, wird man mit viel weniger Messstationen als an Land auskommen. Aber Kontinuität der Messungen ist unerlässlich. Das postulierte Max Gillbricht vor fünfzig Jahren, obwohl damals noch niemand vom Klimawandel und seinen Auswirkungen auf die Menschheit sprach.