Von Flügen über und Tauchgängen unter dem Meereis

04.08.2017

Die Dicke und die Ausdehnung des arktischen Meereises haben sich in den letzten 30 Jahren stark verändert. Die beobachteten Veränderungen sind sogar wesentlich größer als von den besten Klimamodellen für den arktischen Ozean vorhergesagt. Darüber hinaus gelten die Dicke und das Volumen des Meereises als Schlüsselindikatoren für den Klimawandel. Anders als die reine Ausdehnung, lassen die Dicke und das Volumen des Eises Rückschlüsse auf die Veränderungen in der Energiebilanz des Ozeans zu.

Meereis ist nicht nur ein wesentliches Element des Klimasystems, sondern es ist auch ein Lebensraum für viele polare Organismen: Ruderfußkrebse, Amphipoden, Polardorsche, Eisbären und Robben. Eiseigenschaften wie die Dicke, die Rauigkeit (z.B. der Abstand einzelner Presseisrücken) oder die Durchlässigkeit für Licht bestimmen die Verteilung eisassoziierter Tiere. Zusätzlich beeinflussen sie auch die Zusammensetzung der Arten. Folglich haben Veränderungen der Eiseigenschaften einen direkten Einfluss auf die dort lebenden Organismen – mit bislang unbekannten Konsequenzen für das Ökosystem. 

Es ist in diesen Tagen eines unserer Hauptziele der Expedition PS106/2 eben diese Verknüpfung physikalischer Eigenschaften und ökologischer Konsequenzen zu quantifizieren. Dies tun wir auf unterschiedlichen Skalen mit Messungen über und unter dem Meereis. Wir nutzen die Polarsternhelikopter, um die Dicke und Rauigkeit des Meereises über ein elektromagnetisches Verfahren mit unserem sogenannten EM-Bird zu vermessen (Abbildung 1). Mit dem SUIT, einem Schleppnetz, das direkt unter dem Meereis entlang gezogen wird, können wir die Organismen unter dem Meereis über einige Kilometer beproben und gleichzeitig die Umweltparameter entlang der Strecke messen (Abbildungen 2 und 3). Auf kleinerer Skala, auf einzelnen Schollen setzen wir einen Tauchroboter (das ROV) ein, um ebenfalls ein Netz ziehen zu können (ROV-Polarstern 2017) und die Eisdicke und andere Umweltparameter zu messen.

Insgesamt haben wir während PS106/2 fünf Flüge mit dem EM-Bird durchführen können. Jeder der Flüge war ca. 200 Kilometer lang, so dass die Flüge das Untersuchungsgebiet gut abdecken (Abbildung 1). Die modale, sprich die am häufigsten auftretende, Eisdicke betrug zwischen 1,2 und 1,5 Metern (Abbildung 4). Ebenfalls haben wir fünf Eisstationen durchgeführt, bei denen das ROV Netz zum Einsatz kam und so hochaufgelöste Messungen unter dem Meereis ermöglicht hat. Insgesamt 21 SUIT Profile mit Längen von 500 Metern bis zu 3 Kilometern rundeten das Programm ab. Abbildung 5 zeigt ein typisches SUIT Profil. Die Daten zeigen die Messungen der bio-physikalischen Sensoren auf dem SUIT, allerdings sind die Lichtdurchlässigkeit (light transmittance) und die Biomasse der Algen (algae biomass) bereits abgeleitete Größen.

Das SUIT wurde ursprünglich ausschließlich für den Fang von Untereisorganismen konzipiert, um so die Zusammensetzung der Artengemeinschaft zu studieren. Durch seine zusätzliche Sensorik ist es nun aber möglich die physikalischen Habitateigenschaften direkt mit den Fängen zu verbinden. Die Verbindung von SUIT und ROV Netz erlaubt eine zusätzliche Analyse auf unterschiedlichen Längenskalen, von einem Meter bis zu drei Kilometern. Da die EM-Bird Flüge die Eisdicke über noch größere Entfernungen liefern bilden diese Flüge eine sehr gute Verbindung zu Satellitenmessungen, die ebenfalls kontinuierlich stattfinden. So wollen wir nach der Expedition die Messungen über und unter dem Eis auf regionale Skalen erweitern und entsprechende Klassifikationen entwickeln. Schließlich sollen groß-skalige Modelle des Meereises als Lebensraum und des Ökosystems an sich weiter entwickelt werden.

Ansprechpartner:

Benjamin Lange (Alfred-Wegener-Institut)
Marcel Nicolaus (Alfred-Wegener-Institut)

siehe auch Helmholtz Polarstern-Blog

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info(at)meereisportal.de