Ausgangspunkt einer Jahrhundertreise

Einen Winter lang auf einer Eisscholle im Arktischen Ozean zu forschen, blieb für die meisten Meereisspezialisten bisher ein Traum. Zu aufwendig wäre die Expedition, zu unberechenbar das polare Wetter, hieß es immer. Im September 2019 aber begann, was vorher als unmöglich galt. Der deutsche Forschungseisbrecher Polarstern ließ sich für ein Jahr im Meereis der Arktis einfrieren und bot Polarforschenden aus 20 Nationen die Chance ihres Lebens. In einem Camp auf dem Eis in der zentralen Arktis untersuchten sie rund um die Uhr das Meereis, den Ozean, die Atmosphäre und das Leben im Meer. Sie wurden Zeugen einer gigantischen Transformation des Nordpolargebietes, deren erster Verlierer vermutlich das Meereis sein wird.

Das prominenteste Merkmal des Arktischen Ozeans ist sein Meereis. Seit mindestens 18 Millionen Jahren und damit seit Menschengedenken wird der kleinste Ozean der Welt im Sommer wie Winter von einer Eisschicht bedeckt. Deren Fläche wächst und schrumpft im Rhythmus der Jahreszeiten. Zum Ende des Winters ist sie in der Regel zwei- bis dreimal so groß wie am Ende des Sommers.

Das arktische Meereis gehört zu den wichtigsten Komponenten im Klimasystem der Erde. Die weiße Eis- und Schneedecke der Arktis reflektiert bis zu 90 Prozent der einfallenden Sonnenstrahlung und schickt diese zurück in das Weltall. Auf diese Weise kühlen Eis und Schnee nicht nur die Nordpolarregion. Sie legen auch den Grundstein für die Entstehung globaler Wind- und Meeresströmungen, welche die Wärme aus den Tropen über den gesamten Globus verteilen und die Erde zu einem für uns Menschen lebenswerten Planeten machen. Das Meereis der Arktis, soviel weiß man heute, beeinflusst das Wetter und Klima auf der gesamten Nordhalbkugel. Was in der Arktis geschieht, ist somit auch für die Abermillionen Menschen südlich des Nordpolarkreises von maßgeblicher Bedeutung.


IN DER KINDERSTUBE DES MEEREISES

Meereis entsteht vor allem in den Küstenbereichen der flachen, russischen Randmeere des Arktischen Ozeans. Dort, in der Kara- und Laptewsee sowie der Ostsibirischen See wehen im Winter starke ablandige Winde über das Meer, deren Luft bis zu minus 40 Grad Celsius kalt ist. Sie lassen immer wieder offene Wasserflächen entstehen, deren Oberfläche zu Eis gefriert, dann aufbricht und vom Wind auf das Meer hinausgeschoben wird, sodass der Kreislauf von vorn beginnen kann und Meereis wie am Fließband produziert wird. Der größte Teil des Eises, welches anschließend die Meereisdecke der zentralen Arktis bildet, stammt aus dieser Region. Der restliche Teil bildet sich direkt im Umfeld des Nordpols oder aber vor den Küsten Grönlands und Nordamerikas. Weil in deren Küstenbereichen der Wind jedoch vielerorts landeinwärts weht, schiebt er das Eis nicht auf das Meer hinaus, sondern vor der Küste zusammen, sodass es dort besonders dick wird.

DER ANFANG VOM ENDE

Das junge Meereis wächst, so lange die Luft an seiner Oberfläche kalt genug ist, dass Wärme aus dem Oberflächenwasser an der Eisunterseite durch die Scholle hindurch nach oben entweichen kann. Unter diesen Voraussetzungen gefriert nämlich das Wasser an der Schollenunterseite und das Meereis wächst von unten. Diese Ausgangsbedingungen – anhaltend kalte Luft und anhaltend kühles Oberflächenwasser – aber sind im Zuge des Klimawandels nicht mehr regelmäßig gegeben. Dramatisch steigende Luft- und Meerestemperaturen in der Arktis haben das Meereis in eine Abwärtsspirale getrieben, an deren absehbaren Ende der Arktische Ozean im Sommer eisfrei sein wird – voraussichtlich noch vor Mitte des 21. Jahrhunderts und damit in weniger als 30 Jahren. Denn die Arktis erwärmt sich mehr als doppelt so schnell wie die Erde im globalen Durchschnitt.
Vergleicht man die heutige Arktis mit den Bedingungen von vor 30 Jahren, übersteht inzwischen nur noch eine halb so große Meereisfläche den Sommer. Die 14 kleinsten Sommereisflächen seit Beginn der Satellitenmessungen im Jahr 1979 wurden allesamt in den zurückliegenden 14 Jahren gemessen (2007 – 2020). Die Eismenge – also das Volumen – hat um drei Viertel (75 Prozent) abgenommen, weil das Meereis heute deutlich dünner ist. Gleichzeitig gibt es kaum noch Schollen, die älter sind als zwei Jahre und somit ausreichend Zeit hatten, zu stattlichen, mehr als drei Meter dicken Schollen heranzuwachsen.
In den russischen Randmeeren wird mittlerweile im Winter nur noch so dünnes Neueis gebildet, welches im anschließenden Frühling schmilzt, bevor es den zentralen Arktischen Ozean erreicht. Das heißt, es tritt deutlich weniger Meereis die lange, als Transpolardrift bezeichnete Reise an, welche die Eisschollen aus den russischen Randmeeren einmal quer über den Arktischen Ozean führt – vorbei am Nordpol bis in das Meeresgebiet zwischen Ostgrönland und Spitzbergen. Dort, in der Framstraße, verlässt das Eis dann den Arktischen Ozean und schmilzt in den wärmeren Gewässern des Nordatlantiks.
Welche Ausmaße der Klimawandel inzwischen in der Arktis annimmt, wurde selten so deutlich wie im Jahr 2020. Im Januar dokumentierten Wissenschaftler des Alfred-Wegener-Institutes (AWI) zunächst das zweitniedrigste Meereisvolumen seit Beginn der Messungen; die maximale Winterausdehnung im März fiel unterdurchschnittlich aus. Im April breitete sich die erste Hitzewelle des Jahres über Sibirien aus. Die Lufttemperatur über der russischen Arktis lag in dieser Zeit bis zu 6 Grad Celsius über normal. Die Wärme blieb den ganzen Sommer lang: Während auf dem Festland die sibirische Tundra brannte und Meteorologen arktische Hitzerekorde von bis zu 38 Grad Celsius meldeten, zog sich das Meereis im Eiltempo zurück. Seine Fläche erreichte im Juli einen historischen Tiefstand. Die eisfreien Meeresregionen waren nun vollends der Sonne ausgesetzt und erwärmten sich in einem solchen Maße, sodass Ozean und Atmosphäre gemeinsam die arktische Eisdecke auf ihre bisher zweitkleinste Sommer-Restfläche schrumpfen ließen. Anschließend verzögerte das warme Meer die winterliche Eisneubildung um fast vier Wochen.

DIE MOSAiC-EXPEDITION: EINE EINMALIGE GELEGENHEIT

Es gibt keine Zweifel mehr: Die Arktis ist eine der am stärksten vom Klimawandel
betroffenen Regionen der Welt und durchläuft derzeit eine rapide Transformation. Die einst gefrorenen Welten im Hohen Norden verlieren ihren Schutzschild aus Eis und Schnee. Wissenschaftler beobachten diese grundlegenden Veränderungen sowohl mit Satelliten aus dem All als auch auf Expeditionen sowie mithilfe vieler Messstationen und Observatorien an Land, auf dem Eis und im Meer. Ein zusammenhängendes und vor allem auch schlüssiges Bild vom Wandel der Arktis zu zeichnen, gelingt bislang jedoch noch nicht, weil die Untersuchungen in der Regel an unterschiedlichen Orten durchgeführt werden, sie zu verschiedenen Zeiten im Jahr erfolgen und so gut wie nie Meereis, Schnee, Atmosphäre, Ozean und die Biologie gleichzeitig in den Blick nehmen. 
Um diese klaffende Daten- und Wissenslücke zu schließen, brauchte es ein außergewöhnliches Forschungsvorhaben. Eine Expedition in die zentrale Arktis, auf der Wissenschaftler ein ganzes Jahr lang im selben Umfeld alle relevanten Umweltparameter messen und dokumentieren konnten – sowohl im Meereis selbst als auch bis in großer Höhe darüber sowie in großer Tiefe darunter. Dass ein solcher Kraftakt nur gemeinsam gelingen könnte, war allen interessierten Wissenschaftlern schnell klar. Und so schlossen sich 20 polarforschende Nationen zusammen, um unter der Leitung des deutschen Alfred-Wegener-Institutes, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung die Jahrhundertexpedition MOSAiC durchzuführen.
Ein Jahr lang – von Oktober 2019 bis Oktober 2020 – driftete der deutsche Forschungseisbrecher Polarstern an einer Eisscholle vertäut über den zentralen arktischen Ozean. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an Bord errichteten ein großes Forschungscamp auf dem Eis, in welchem sie erstmals disziplinübergreifend Messungen von Meereis, Schnee, Ozean und Atmosphäre sowie biologische Studien durchführten – mit modernster Forschungstechnik, allen Widrigkeiten wie Dunkelheit, Sturm und polarer Eiseskälte zum Trotz.


ZEHN GESCHICHTEN AUS DEM FORSCHUNGSCAMP AUF DEM EIS

Das Redaktionsteam des Meereisportals (meereisportal.de) begleitete die auf das Meereis spezialisierten Expeditionsteilnehmenden bei ihrer Arbeit auf dem Eis und berichtete in seinen DriftStories über die Hintergründe, Methoden, Fortschritte und Erkenntnisse der Meereisforschung. Diese Publikation vereint alle zehn Wissenschaftsgeschichten mit dem Ziel, interessierten Leserinnen und Lesern Einblicke in die faszinierende und überraschend komplexe Welt des arktischen Meereises zu gewähren. Außerdem wollen wir Sie teilhaben lassen an dieser Expedition der Superlative: Werden Sie wie unsere Protagonisten Zeuge der arktischen Transformation und erleben Sie vielleicht ein letztes Mal die Drift des arktischen Meereises, wie wir sie bisher kennen. Die Tage des weißen Aushängeschildes der Arktis sind nämlich längst gezählt.

Methodenvielfalt: Mehr geht wirklich nicht

Auf der MOSAiC-Expedition kam so gut wie jedes bekannte Meereis-Messgerät zum Einsatz – bewährte Technik ebenso wie Neuentwicklungen. Die wichtigsten Instrumente stellen wir hier kurz vor, sortiert nach Standort oder Perspektive. Die Forschenden haben nämlich keine Möglichkeit unversucht gelassen, das Meereis aus wirklich jedem Winkel zu untersuchen.

Kontakt:
Dr. KLAUS GROSFELD, REKLIM Geschäftsführer
Dr. RENATE TREFFEISEN, AWI Klimabüro

SINA LÖSCHKE, Freie Journalistin

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Eine komplette Fassung des Bandes "DriftStories aus der zentralen Arktis" kann hier als PDF abgerufen oder als Printversion bei info@reklim.de bestellt werden.