Monika Kallfelz

Aktuelle Klimaforschung in der Arktis

Beispiele für Forschungsaufgaben auf einer Eisscholle.
Viele Forschungsdisziplinen arbeiten zusammen an den Übergängen zwischen Ozean, Ökosystemen in Meer und Eis, Meereis, Atmosphäre und Wolken. Dazu setzen sie Geräte im Wasser, auf und im Eis und in der Atmosphäre ein., Grafik: © Alfred-Wegener-Institut

Monika Kallfelz

„Ja, wir haben in der Tat Großes vor!, so beginnt die Präsentation von Prof. Markus Rex, dem Leiter des Projekts MOSAiC, Multidisciplinary drifting Observatory for the Study of Arctic Climate. Drift steht hierbei für die Abweichung vom Kurs durch den Wind. Eisdrift meint die Bewegung des Meereises in eine Hauptrichtung. Schon der Name des Projekts zeigt die Komplexität und die Vielfalt des Unternehmens. Es ist die größte Arktisexpedition aller Zeiten. Der deutsche Forschungseisbrecher Polarstern ist für das Projekt ein ganzes Jahr an einer Eisscholle in der Nähe des Nordpols eingefroren. Von der sibirischen Arktis aus driftet er mit dem Eis vorbei am Nordpol in Richtung Grönland. Im Sommer 2020 wird er im freien Wasser zwischen Spitzbergen und Grönland erwartet. Seit September 2019, auch in der ständigen Dunkelheit der Polarnacht und bei Temperaturen um die -30 °C, sammeln Forscherinnen und Forscher wichtige Messdaten. Beteiligt sind 20 Nationen, 600 Menschen, 5 Eisbrecher, 3 Flugzeuge. Zwei Lehrkräfte aus Deutschland haben die ersten Wochen der Expedition an Bord eines russischen Eisbrechers begleitet. Die Expedition steht unter der Führung des Alfred-Wegener-Instituts (AWI), Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven.
Aussagekräftige Arktis
Warum betreiben die Forscherinnen und Forscher diesen enormen Aufwand? Die Arktis ist eine Schlüsselregion des Klimasystems unseres Planeten. Keine Region der Erde erwärmt sich so schnell wie sie.Dazu kommt eine sehr große Unsicherheit der Klimaprognosen für das Gebiet der Arktis. Für die Tropen prognostizieren verschiedene Klimamodelle eine Erwärmung von 24K bis zum Ende des Jahrhunderts im Vergleich zum Beginn des Jahrhunderts. Entsprechende Berechnungen für die Arktis sagen eine Erwärmung um circa 515K voraus (Abb.1 ). Diese Unsicherheit hat ihre Ursache in der bisher zu geringen Anzahl von Messdaten aus der Arktis, insbesondere aus dem Winter. Somit fehlt das Verständnis für die grundsätzlichen Klimaprozesse in der zentralen Arktis, die große Auswirkungen auf das Klima des ganzen Planeten haben. Im Winter ist das Eis auf dem Arktischen Ozean so dick, dass auch die besten Eisbrecher es nicht brechen können. Um nun erstmals mit einem modernen Schiff ganzjährig dorthin zu gelangen, nutzen die Forscherinnen und Forscher die natürliche Drift des Eises. Aktuell befindet sich mit der Polarstern erstmals ein moderner Forschungseisbrecher im Winter in der Nähe des Nordpols, um die wesentlichen Klimaprozesse der zentralen Arktis ganzjährig zu beobachten (Abb.2 ).
Vielfältige Messungen
Die Polarstern stellt das Zentrum der Forschungsaktivitäten dar. In der Umgebung des Schiffes sind in bis zu mehreren Dutzend Kilometer Entfernung verschiedene Messstationen aufgebaut. Gemessen werden beispielsweise die Leitfähigkeit und die Temperatur des Ozeans in verschiedenen Wassertiefen. Daraus wird das Volumen einzelner Wassermassen abgeschätzt. Zusammen mit der Messung der Wasserbewegung können die Wischenschaftlerinnen und Wissenschaftler Meeresströmungen beschreiben. Diese lassen Rückschlüsse auf den Energietransport in arktische Gebiete über das Wasser zu. Gelangt diese Energie in die Atmosphäre, wird sie als Temperaturerhöhung spürbar.
Eine Forschergruppe betreibt einen Unterwasserroboter, den sie durch ein Loch in der Meereisdecke in den Ozean bringen. Er liefert unter anderem Bilder von der Unterseite des Eises oder selten auch ein Foto einer Robbe.
Das Ökologieteam fängt mit einem Planktonnetz kleinste Lebewesen im Meer und untersucht die Fotosyntheseaktivität von Phytoplankton.
Die Gruppe „Fernerkundung arbeitet mit Instrumenten, wie sie auch auf Satelliten angebracht sind. Sie bestimmen Schnee- und Meereisdicke wie auch die Eiskonzentration. Mit diesen Untersuchungen können Satellitendaten zum Meereis besser interpretiert werden.
Diese und viele andere Daten der verschiedensten Messgeräte fließen in Klimamodelle ein...

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aus: Biologie 5-10 Nr. 30 / 2020

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