Meereissituation im Weddellmeer

Ein Expeditionsbericht von Dr. Stefanie Arndt

5. Juli 2021

Während das arktische Meereis immer weiter abnimmt, zeigt ein Blick gen Südozean ein anderes Bild: Die Meereisausdehnung nahm in den vergangenen Jahren und Dekaden leicht zu – wenn auch klar erkennbar mit deutlichen zwischenjährlichen Schwankungen und großen regionalen Unterschieden. Dennoch ist zu erwarten, dass sich dieser Zustand auch im eisbedeckten Südpolarmeer ändern wird und wir zukünftig auch hier über einen Rückzug des antarktischen Meereises berichten werden. Bis es soweit ist, ist es daher um so wichtiger zu verstehen, was der Ist-Zustand vor der Veränderung ist – und ob es nicht doch bereits kleine Veränderungen im Meereis-System im Vergleich zu vor 20 oder 30 Jahren gibt.

Mit dieser Motivation im Kopf sind wir zu Beginn des Jahres in die 124. Polarstern-Expedition (PS124) gestartet. Einer Expedition, die nicht viel mehr Aufregung hätte mit sich bringen können, bevor wir überhaupt in polares Wasser eintreten. Denn aufgrund der anhaltenden COVID19-Pandemie ging es für die gesamte wissenschaftliche Besatzung sowie für die Schiffsmannschaft am 16. Januar 2021 zunächst für zwei Wochen in Quarantäne in ein Hotel im Fischereihafen Bremerhaven. Auch mit dabei: Die Besatzung des Lufthansa-Flugzeugs, welches uns Anfang Februar auf die Falkland-Inseln bringen sollte; auf dem bis dahin längsten Passagierflug der Lufthansa. Nachdem alle im Hotel drei Mal Corona-negativ getestet wurden, konnte genau dieser Flug am Abend des 31. Januar 2021 in Hamburg starten – und keine 16 Stunden später konnten wir aus dem Fenster vor den Falkland-Inseln unseren deutschen Forschungseisbrecher, die Polarstern, erblicken.

An Bord ging dann alles ganz schnell: Container sichern, Labore einrichten, alles seefest machen – und schon wurde der Anker gelichtet; und wir haben am 03. Februar 17 Uhr Lokalzeit unsere Expedition gen Antarktis gestartet. Die „Roaring Forties“ („Brüllende Vierziger“) und „Furious Fifties“ („Wilde Fünfziger“) sind ihrem Namen auch gerecht geworden und haben uns entsprechend begrüßt. Schon zwei Tage später wurde es etwas ruhiger, wir konnten erste Eisberge am Horizont erblicken und auch erste Meereis-Reste kreuzten unseren Weg. Und so begannen nicht nur sehr schnell für die Ozeanographen und Biologen ihre Stationsarbeit mit dem Schiff – sondern auch für uns Meereisphysiker und -biologen an Bord.

Aufgrund einer anormal-niedrigen Eisbedeckung im östlichen Weddellmeer in diesem Sommer (Minimum im Februar 2021) mussten wir für unsere Meereisarbeiten zum Teil einen längeren Flug mit dem Helikopter in Kauf nehmen, um Eisschollen zu finden, die uns und unsere Ausrüstung tragen konnten. Am 10. Februar konnten wir so das erste Mal wieder eine antarktische Meereisscholle betreten und mit unseren Arbeiten beginnen. Dabei haben wir uns zunächst mit der Beschaffenheit der Schneeauflage beschäftigt – der Schicht, die das Meereis von der Atmosphäre trennt. Dafür analysieren wir im Schnee die verschiedenen Schichten, die uns wie Baumringe zeigen, was der Schnee im vergangenen Jahr erlebt hat (Foto 1). Dabei wird das Augenmerk besonders auf die Kristallgröße und -struktur gelegt (Foto 2). Die zusätzliche Untersuchung der Schneedichte zeigt uns auf, wie kompakt der Schnee ist. Dies ist ein wichtiger Parameter, um die Wechselwirkungen zwischen Meereis und Atmosphäre besser zu verstehen. Auf den ersten Blick konnten wir hier allerdings tatsächlich kaum Unterschiede zu den Messungen der letzten Jahre feststellen – ein gutes Zeichen für das Meereis!

Ähnliche Analysen machen wir auch mit dem Meereis. Dafür bohren wir auf den einzelnen Eisstationen eine Vielzahl von Eiskernen, die wir mit zurück aufs Schiff nehmen. Einen dieser Kerne sägen wir dann bei uns im Eislabor auf und schauen uns auch hier die Strukturen im Eiskern an (Foto 3). „Anhand dieser Eisproben können wir zum Beispiel nachvollziehen, wie das Eis gewachsen ist und somit Rückschlüsse darauf ziehen, wo sich die Eisschollen, die wir beprobt haben, gebildet haben. Sehen wir hier zum Beispiel im unteren Bereich des Eiskerns viel körniges Eis, ist das ein Indiz dafür, dass die Scholle in vermutlich sehr turbulenten Bedingungen gebildet wurde, beispielsweise in einer Polynja. Sehen wir hier wiederum eher säuliges Eis so vermuten wir, dass es eher in ruhigem Wasser ganz „normal“ thermodynamisch gewachsen ist“, erklärt Stefanie Arndt, Meereisphysikerin am AWI. Die weiteren Eiskerne werden für unterschiedliche biologische Analysen an Bord aufgeschmolzen und gefiltert. In den Laboren bei uns am Institut finden erst aktuell die weiteren Analysen statt – und wir sind schon jetzt auf die Ergebnisse gespannt.

Aber wir interessieren uns natürlich nicht nur für die Struktur von Meereis und Schnee, sondern auch für seine jeweilige Dicke. Dafür sind wir am Ende jeder Eisstation mit unserem Eisdicken-Schlitten (mithilfe des elektromagnetischen Messverfahrens) und einer Schneedicken-Sonde über unsere Eisschollen gelaufen und haben diese vermessen (Foto 4). Die dabei gewonnenen Daten über alle Eisschollen ergab eine mittlere Eisdicke von 1,86 m und ist dabei genau wie die mittlere Schneedicke von 24 cm vergleichbar mit Ergebnissen vorheriger Expeditionen in einer ähnlichen Region.
Nachdem alle Proben gut verpackt und alle Daten gesammelt waren, hat uns der Helikopter wieder abgeholt und wir konnten unsere Arbeiten an Bord im Eis- und Filtrierlabor fortführen. Zusätzlich haben wir auch auf dieser Expedition unsere Eisdicken-Schleppsonde, den sogenannten EM-Bird, unter dem Helikopter betrieben, um die Eisdicke in einem größeren Umkreis mithilfe des elektromagnetischen Verfahrens zu messen. Da sich FS Polarstern meist im Eisrand oder sogar im offenen Wasser befunden hat, konnten wir nicht wie gewohnt, schöne Dreiecke fliegen, sondern mussten explizites „Eisschollen-Hopping“ mit dem Helikopter betreiben; eine anspruchsvolle Aufgabe auch für den Piloten. Am Ende sind uns aber dennoch sechs Flüge geglückt, die uns gezeigt haben: Auch das Meereis im größeren Umkreis hat sich in seiner Dicke kaum verändert – wir befinden uns also im eisbedeckten Südozean noch in einem stabilen Zustand.

Auf unserem weiteren Weg gen Süden haben wir allerdings nicht nur das zu erwartende, weiße Meereis durchquert, sondern kamen immer an gelblichen Eisbrei-Bändern vorbei oder auch an Pfannkuchen-Eis, dass sich zu diesem Zeitpunkt im Jahr gebildet hat und sehr dominant diese gelblichgrüne Farbe anzeigt (Foto 5). Für das Auge ist das nicht sehr ansehnlich, für die Biologen unter uns war das dennoch umso spannender. Erste mikroskopische Arbeiten an Bord von dieser sogenannten „Superblüte (super bloom)“ haben an der oberen Eisseite beprobter Pfannkuchen vermehrt Phytoplankton und an der Unterseite Eisalgen gezeigt – und so sind wir auch hier gespannt, was weitergehende Analysen im Labor noch zu Tage bringen werden.

Während wir auf FS Polarstern unserer Forschung im Ozean und Meereis nachgegangen sind, kam es gleichzeitig unweit von uns zu einem faszinierenden Ereignis: Am 26. Februar 2021 ist am Brunt-Schelfeis ein riesiger Eisberg mit einer Fläche von 1.270 Quadratkilometern abgebrochen (Foto 6). Da lag es nahe, dass wir uns den Eisberg oder viel mehr den Ozeanboden, der nun frei zugänglich ist und von keinem Schelfeis mehr bedeckt ist, genauer anschauen wollten. Die Biologen, Ozeanographen und Geologen waren gleich Feuer und Flamme – und so haben wir am Ende unserer Forschungsarbeiten genau dorthin einen kleinen Abstecher gemacht. Die Bilder waren faszinierend – auch über der Wasserlinie. Eine zum Teil glatt abgebrochene Schelfeiskante war wenige Meter weiter total zerklüftet. Wir alle fragten uns, wie laut es wohl war, als der Eisberg abgebrochen ist. Diese Frage können wir auch mit unseren Geräten nicht mehr beantworten. Lediglich zur Frage nach dem Leben am Meeresgrund konnten wir einige Antworten liefern. Hier haben Aufnahmen unseres Video-Schlittens an Bord gezeigt, was es dort unten für eine erstaunliche Artenvielfalt gibt (Foto 7). Von Anemonen über Schlangensterne und kleine Fischarten war alles vertreten. Eine so große Vielfalt trotz der ziemlich lebensfeindlichen Umwelt. Zusätzlich wurden Sediment- und Wasserproben genommen, die genaueren Aufschluss über das Ökosystem bringen sollen und weitere Rückschlüsse über den Nährstoffgehalt und die Wasserströmungen an der Schelfeiskante erlauben.

Nach diesem Exkurs gab es nun nur noch ein letztes Ziel: Unsere deutsche Überwinterungsstation, Neumayer Station III. Hier wartete das alte Überwinterungsteam sowie die Sommer-Crew der Station darauf, von uns abgeholt zu werden – da aufgrund der anhaltenden Pandemie der normale Luftweg ´gen Heimat nicht möglich war. Wir Meereisphysiker und -biologen konnten es auch in der Atkabucht unweit der Überwinterungsstation nicht lassen, noch einmal letzte Messungen und Proben aufzunehmen. Das Eis hier unterscheidet sich fundamental von dem zuvor beprobten Meereis im Weddellmeer – denn das Eis in der Atkabucht ist am umliegenden Schelfeis festgewachsen. Wir sprechen hier von sogenanntem Festeis. Unsere Messungen sind eine optimale Ergänzung unserer langen, ganzjährigen Zeitreihe auf diesem Eis, welche das Überwinterungsteam seit über elf Jahren für uns aufnimmt.

Nachdem wir also auch hier alle Menschen, Fracht, Daten und Proben an Bord hatten, konnte unsere Reise langsam aber sicher dem Ende entgegengehen – und damit unserem Einlaufhafen Port Stanley auf den Falklandinseln anfahren. Denn hier wurde noch einmal die Besatzung der Polarstern getauscht. Und während die neue Crew das Schiff sicher gen Bremerhaven manövrierte, hat uns die Lufthansa wieder an Bord genommen und zurück nach Deutschland geflogen.

Damit ging die 124. Polarstern-Expedition Anfang April zu Ende und wir blicken auf eine spannende Expedition zurück. „Aber auch auf eine Expedition mit ungewöhnlich schlechtem Wetter für die Antarktis, viel Stürmen und für uns leider nicht ganz so viel Eis. Dennoch können wir uns über eine Ausbeute von 18 Eisstationen nicht beklagen – und sind gespannt, was uns die anhaltenden Analysen im Labor noch alles über unsere beprobten Eisstationen erzählen können“, resümiert Stefanie Arndt in ihrem Bericht.


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Dr. Stefanie Arndt

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