Es geht wieder in den Süd-Ozean: Das komplexe Klimasystem im östlichen Weddellmeer wird unter die Lupe genommen

04.12.2020

Nachdem hinter dem deutschen Forschungseisbrecher Polarstern ein spannendes Jahr als Forschungsplattform der MOSAiC-Expedition in der Arktis liegt, ist es nun an der Zeit, zurück in den eisbedeckten Süd-Ozean zu kehren, um auch dort das Wechselspiel zwischen Ozean, Meereis und Atmosphäre besser zu verstehen. Aber auch diese geplante Expedition wird nicht ganz nach Plan ablaufen – wie so viele Dinge in Zeiten der anhaltenden Corona-Pandemie. Zunächst wird das Forschungsschiff Polarstern Mitte Dezember mit dem neuen Überwinterungsteam, Koordinatoren und helfenden Händen für die deutsche Überwinterungsstation Neumayer III Bremerhaven verlassen – das Ziel ist die Schelfeiskante Nahe der Neumayer Station in der Antarktis. Nachdem die Station versorgt ist und alle Mitfahrenden an der Station angekommen sind, macht sich FS Polarstern auf den Weg durch das Weddellmeer zu den Falkland Inseln, wo sie Ende Januar 2021 erwartet wird.

Bis zur Abreise dort wird das Forschungsteam für die dann startende PS124-Expedition eine zweiwöchige Quarantäne in Bremerhaven absolvieren – damit sie dann gesund ebenfalls auf die Falkland-Inseln anreisen können – und die Expedition Anfang Februar pünktlich starten kann.

Die Forschungsteams an Bord beschäftigen sich dann in den folgenden zwei Monaten mit den komplexen Wechselwirkungen des sich stetig verändernden Klima- und Ökosystem im östlichen Weddellmeer. Das genaue Forschungsgebiet wird dafür im Grunde genommen von der Natur vorgegeben: Soweit es das Meereis erlaubt, wird FS Polarstern sich gen Süden in Richtung des Filchner Schelfeises voran arbeiten. Wie weit das sein wird, weiß zum jetzigen Zeitpunkt niemand, denn die Meereisausdehnung und Konzentration im Weddellmeer unterliegt starken zwischenjährlichen Schwankungen. Gleichzeitig aber beobachten wir eine leichte Zunahme der sommerlichen Meereis-Ausdehnung über die vergangenen Jahre, von der man ausgeht, dass sie stark Wind getrieben ist. Es ist daher ein Ziel der Meereisarbeiten auf der aktuellen Expedition, das Wissen hinsichtlich der Meereisdrift der Region im Zusammenhang mit einer potentiellen Veränderung der Eis- und Schneedicke zu erweitern. Dafür wird das Meereis einerseits großskalig mit dem EM-Bird, einer Schleppsonde unter dem Helikopter, andererseits lokal auf vielen einzelnen Eisschollen die Eisdicke vermessen werden.

Ein weiterer wichtiger Bestandteil der antarktischen Meereismassenbilanz ist die Schneeauflage, die nicht nur räumlich in ihrer Dicke stark variable ist, sondern auch in ihren internen Eigenschaften und Prozessen. Zu letzterem zählen zum Beispiel die charakteristischen Schmelz- und Gefrierprozesse im Schnee, sowie die Schneemetamorphose. Eine Analyse dieser Prozesse liefert wertvolle Erkenntnisse über den Zeitpunkt und die Veränderung des Schmelzbeginns in Abhängigkeit von wechselnden atmosphärischen Bedingungen. „Diese Eigenschaften werden wir daher, wie bereits auf anderen Expeditionen zuvor, in sogenannten Schneeschächten (engl. Snow pits) bestimmen, um anschließend die Ergebnisse mit Beobachtungen aus der Satellitenfernerkundung des Meereises zu vergleichen und so bestehende Auswerte-Algorithmen zu validieren, um die metamorphen Schneeprozesse und ihrer regionalen Variabilität besser zu verstehen“, so Dr. Stefanie Arndt, Meereisphysikerin am AWI.
 
Durch interne Schneeschmelzprozesse sickert außerdem das Schmelzwasser bis zur Eisoberfläche, wo sich sogenannte Zwischenschichten aus Schneeschlamm/Schneebrei (Slush), auflaufendem Meerwasser und Algen bilden. In diesen Habitaten findet sich eine starke Anreicherung von organischen Verbindungen. „In der geplanten Forschungsregion der PS124-Expedition erwarten wir ein weitreichendes Auftreten dieser Bedingungen, die so aber noch erst selten im Zusammenspiel von Eisdicke, Biomasse und anderer biogeochemischer Prozesse in der Zwischenschicht beprobt wurden. Ein Grund, diese Prozesse während unserer Eisstations-Arbeiten Vorort mal etwas genauer unter die Lupe zu nehmen“, ergänzt die Forscherin.

Um auch nach Verlassen der Forschungsregion im März 2021 zumindest die Entwicklung der Schneedicke entlang der Drifttrajektorien der Eisschollen weiter beobachten zu können, werden, wie auch schon auf vergangenen Expeditionen, autonome Messsysteme (Bojen) auf dem Meereis von den Meereisphysikern des AWI installiert. Diese schicken stündlich ihre Daten per Satellit nach Hause, so dass die Meereissituation im Weddellmeer auch nach Rückkehr der Expeditionsteilnehmenden noch im Auge behalten werden kann. Diese Daten werden bereits kurz nach der Installation der Bojen auf dem Eis über das Datenportal auf meereisportal.de sichtbar und abrufbar werden.

Aktuelle Meereissituation in der Antarktis:

Nach dem das Meereis der Antarktis am 26. September ihr diesjähriges absolutes Maximum mit 19,14 Millionen km² erreichte, nimmt das Eis nun langsam wieder ab. Im November wurde eine Gesamtausdehnung von 15,99 Mio. km² bestimmt (siehe Abbildung 1). Dieser Wert liegt ungefähr 150.000 km² unterhalb dem langjährigen Mittelwert von 1981-2010 (siehe Abbildung 2).

Die Meereisausdehnung liegt leicht über dem langjährigen Mittel entlang großer Bereiche des Rossmeeres und entlang der Küste von Wilkesland sowie im Westen des Weddellmeeres. Leicht unterhalb des langjährigen Mittels liegt es in der Amundsen- und Bellingshausensee (siehe Abbildung 3).

Kontakt:
Dr. Stefanie Arndt
Dr. Renate Treffeisen
Dr. Klaus Grosfeld


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