Die MOSAiC-Drift-Expedition aus der Satellitenperspektive: Analyse der Meereisbedingungen entlang der Drift Route und ein Vergleich mit früheren Jahren

30. August 2021

Vor rund 2 Jahren, am 4. Oktober 2019, ließ sich der Forschungseisbrecher Polarstern des Alfred-Wegener-Instituts Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung an einer großen Eisscholle nördlich der Laptewsee einfrieren. Mit an Bord waren Wissenschaftlerinnen und WIssenschaftler aus 16 verschiedenen Nationen, die sich auf eine einjährige Reise entlang der Transpolar Drift in Richtung Framstraße begaben (Abb. 1). Ziel des internationalen Projekts namens MOSAiC ist es, relevante Prozesse innerhalb des gekoppelten Systems Atmosphäre-Eis-Ozean sowie ökologische und biogeochemische Rückkopplungen besser zu verstehen und zu quantifizieren, was letztlich zu deutlich verbesserten Klima- und Erdsystemmodellen führt.
 
Satellitendaten spielten bei der Kampagne in vielerlei Hinsicht eine entscheidende Rolle. Mithilfe einer Kombination von Satellitenbildern, die vor dem Start aufgenommen wurden, ließ sich beispielsweise die Eisscholle bis zu ihrem Ursprungsort, dem flachen Schelf der Neusibirischen Inseln, zurückverfolgen (wir haben hierüber berichtet). Auch während der Drift wurden kontinuierlich hunderte Satellitenbilder über dem Schiff aufgenommen, um Wissenschaft und Logistik gleichermaßen zu unterstützen (siehe auch MOSAiC Drift Vorhersage). Vor allem während der Polarnachte waren diese Daten die einzige systematische Informationsquelle über die Eisverhältnisse in der weiteren Umgebung.

Eine gerade erschienene Studie in The Cryosphere hat nun einen Teil dieser Satellitendaten, die entlang der MOSAiC Drift aufgenommen wurden, ausgewertet. Es galt, die verschiedenen Eisbedingungen und die wichtigsten Ereignisse zu kategorisieren, die die Scholle und ihre Umgebung vom 4. Oktober 2019 bis zum 31. Juli 2020 beeinflusst haben. Auch Vergleiche mit Satellitendaten der vergangenen Jahre (2005 – 2019) wurden unternommen. Die Forscher hoffen anhand dieser Analyse einen ersten und allgemeinen Überblick über die Bedingungen vor Ort für kommende physikalische, biogeochemische und ökologische MOSAiC-Studien geben zu können.

Die Studie zeigt eindrücklich, dass die MOSAiC-Drift etwa 20 % schneller war als die klimatologische mittlere Drift der letzten Jahre. Dies ist auf großräumige Tiefdruckanomalien zurückzuführen, die zwischen Januar und März in den Regionen Barentssee, Karasee und Laptewsee vorherrschten. Im Winter (Oktober-April) zeigen die Satellitenbeobachtungen, dass das Meereis in der Nähe der MOSAiC Scholle im Vergleich zu den Vorjahren eher dünn war (Abb. 2). Im Gegensatz zur Eisdicke lagen die satelliten-basierten Meereiskonzentration, die Rinnenhäufigkeit und die Schneedicke während der Wintermonate nahe am langjährigen Mittelwert und wiesen nur geringe Schwankungen auf. Jedoch mit Beginn der Eisschmelze und mit abnehmender Entfernung zur Framstraße nahm auch die Variabilität in der Eiskonzentration und Häufigkeit von Eisrinnen zu. Zeitgleich wurden auch Deformationsereignisse (Divergenz, Konvergenz und Scherung) häufiger und stärker (einen Eindruck der Dynamik von Meereis geben Schiffsradar Aufnahmen des Meereisportal Artikels hier). Eine wichtige Erkenntnis der Studie ist zudem, dass die Meereisbedingungen während der Wintermonate im direkten Umfeld der MOSAiC Scholle auch repräsentativ für ein größeres Umfeld (z. B. 100 km Entfernung) sind. Dies scheint allerdings nur bedingt für die Schmelzprozesse im Sommer zuzutreffen, denn Satellitendaten zeigen, dass die Bildung großer Schmelztümpel auf der MOSAiC-Scholle mindestens eine Woche früher einsetzte als auf den benachbarten Schollen (Abb. 3).

Welche Prozesse die beobachtete räumliche und zeitliche Variabilität in der Eisbedeckung steuern, ist Gegenstand laufender Studien. Hierfür werden weitere Satelliten- und Modelldaten direkt mit den vor Ort durchgeführten Beobachtungen verglichen.

Artikel:
Krumpen, T., von Albedyll, L., Goessling, H. F., Hendricks, S., Juhls, B., Spreen, G., Willmes, S., Belter, H. J., Dethloff, K., Haas, C., Kaleschke, L., Katlein, C., Tian-Kunze, X., Ricker, R., Rostosky, P., Rückert, J., Singha, S., and Sokolova, J.: MOSAiC drift expedition from October 2019 to July 2020: sea ice conditions from space and comparison with previous years, The Cryosphere, 15, 3897–3920, doi.org/10.5194/tc-15-3897-2021, 2021.


Kontakt:

Dr. Helge Gössling (AWI)
Dr. Stefan Hendricks (AWI)
Dr. Thomas Krumpen (AWI)
Dr. Gunnar Spreen (IUP)

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