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Zu Beginn der CONTRASTS Expedition hat FS Polarstern die neue französische Tara Polar Station für ihre erste Expedition ins Meereis geleitet und erstmalig ein anderes Schiff gezielt ins Eis geführt. Dies war ein Meilenstein für das französische Team auf dem Weg zu ihrer ersten Arktisdrift Polaris 1 im Jahr 2026/27. Parallel fand die Flugkampagne des Polarflugzeugs Polar 6 von Station Nord (Grönland) aus statt. Hier konnten zwei Überflüge der Polar 6 an einer der Eisstationen von CONTRASTS realisiert werden, während gleichzeitig auch Vergleichsmessungen auf dem Eis, per Drohne und Helikopter durchgeführt wurden (Abbildung 1). Darüber hinaus konnte Polar 6 auf zwei weiteren Messflügen die CONTRASTS Region und deren Eisstationen überfliegen und wertvolle Daten aus der Luft gewinnen.

Die Meereisregime

Das zentrale Element der Expedition war der wiederholte Besuch von drei unterschiedlichen Meereisregimen. Jedes Regime wurde über sechs Wochen insgesamt viermal vermessen (Abbildung 2). Autonome Geräte haben die Zeitserien vervollständigt, während das Expeditions-Team an den anderen Orten unterwegs war. Die Regime definierten sich durch Alter, Herkunft, Drift und die Bedingungen in Ozean und Atmosphäre:

• Regime 1: einjähriges Eis in der marginalen Eiszone (MIZ), dünn und sehr eben. Dieses Regime wird die Arktis voraussichtlich in der Zukunft dominieren. In diesem Jahr ist es überraschend stark nach Osten verdriftet.
• Regime 2: vorwiegend zwei- bis mehrjähriges Eis, welches in der russischen Arktis gebildet wurde und häufig Sedimenteinschlüsse aufweist. Während es früher das Bild der zentralen Arktis bestimmte, schmilzt es heute verstärkt, bevor es die Framstraße erreicht.
• Regime 3: mehrjähriges Eis aus den Regionen nördlich von Grönland und Kanada. Das älteste Eis weist aufgrund der anhaltenden Druckbelastung die stärkste Deformation auf.  Dieses Eis ist in seinem Vorkommen heute stark zurückgegangen und war in der Vergangenheit jedoch weit verbreitet.

Erste Analysen bestätigten, dass das Team die richtigen Eisschollen ausgewählt hatte. So konnten beispielsweise die Driftrouten und damit der Ursprünge des Eises bestimmt werden (Abbildung 3). Bereits zu Beginn der Expedition, traten beim jeweils ersten Besuch der Regime, deutliche Unterschiede (Kontraste) auf: Regime 1 war stark geschmolzen, großflächig mit Schmelztümpeln überzogen und porös. Regime 2 zeigte ebenfalls Oberflächenschmelze, aber weniger ausgeprägt. Regime 3 war zunächst nur leicht betroffen, schmolz jedoch im Verlauf der Expedition zunehmend. Damit wurde die Forschungsreise auch zu einer Reise durch die Zeit: zwei Wochen nach den ersten Messungen präsentierte sich Regime 2 in einem Zustand, wie er zuvor in Regime 1 beobachtet worden war. Und so setzte sich die Entwicklung fort. Insgesamt schmolz das Meereis zu Beginn stärker von der Oberfläche und später dann von unten, und bei zunehmend offenem Wasser auch von der Seite der Schollen. In dieser Hinsicht gab es auch einige Gemeinsamkeiten der Schmelze in den drei Regimen. Abbildung 4 zeigt diese Entwicklungen von oben und unten anhand der Fotos der Kamerabojen.

Meereissituation im Sommer 2025

Das Meereis in der Framstraße und im Untersuchungsgebiet war im Vergleich zu den letzten zwei Jahrzehnten außergewöhnlich alt – deutlich älter als das Eis, das dort in den vergangenen Jahren typischerweise beobachtet wurde. Normalerweise geht ein höheres Alter mit größerer Eisdicke einher, doch die gemessene Dicke des undeformierten, thermodynamisch gewachsenen Eises lag im Mittel nur bei etwa 1,5 Metern. Dies deutet auf starkes Schmelzen hin, was sich auch in zahlreichen offenen Wasserflächen widerspiegelte: Rund 15 Prozent der Helikopter- und Flugzeugprofile verliefen über offenem Wasser – ein für Region und Jahreszeit ungewöhnlich hoher Anteil. Hinzu kommt, dass das vermessene Eis während seiner Winterdrift durch die Arktis einer Phase außergewöhnlich hoher Temperaturen ausgesetzt war. Dies könnte das Wachstum des Eises zusätzlich gebremst und damit die relativ geringe Dicke trotz hohen Alters mitverursacht haben. Zudem zeigte das Eis für Alter und Lage eine geringe Deformation. Im Mittel registrierten wir nur 5–6 Presseisrücken pro Kilometer Flugstrecke. Damit setzt sich der negative Trend zu weniger Rücken und einer flacheren Oberflächentopographie fort, Bedingungen, die die Bildung von Schmelztümpeln während der Kampagne wahrscheinlich beschleunigt haben.

Ursprünglich waren für die Expedition nur drei Wiederholungsmessungen an jeder Station eingeplant, da das Team mit einer Geschwindigkeit von 2-3 Knoten von FS Polarstern durch das Meereis gerechnet hatte. Durch die sehr lockeren Eisbedingungen und große Flächen offenen Wassers lag die Geschwindigkeit häufig jedoch um fünf Knoten, so dass wesentlich weniger Zeit für den Transit zwischen den Stationen aufgewendet wurden. Ein Beleg dafür ist, dass die mittlere Eiskonzentration im Untersuchungsgebiet so gering war wie noch nie zuvor (Abbildung 5). Ursache hierfür war die stark divergente Drift, die auch dafür gesorgt hatte, dass die erste Station zwischenzeitlich weit nach Osten verdriftet war.

Ergebnisse aus Atmosphäre, Ozean und Ökologie

Die atmosphärischen Messungen zeigten deutliche Unterschiede zwischen den verschiedenen Regimen. Gleiche Wetterbedingungen führten zu unterschiedlichen Reaktionen, abhängig von Eisdicke, Oberflächenfarbe und Schmelzstatus. Die Energieflüsse wurden durch Regen, Schnee, Schmelztümpel und die Oberflächenstruktur entscheidend beeinflusst (Abbildung 6). In 300 m Höhe wurden Lufttemperaturen von +13 °C gemessen – ungewöhnlich warm für die Region. Durch den langen Aufenthalt in allen drei Regimen konnten sehr repräsentative Datensätze zu den synoptischen Bedingungen gesammelt werden.

Auch im Ozean zeigten sich deutliche Unterschiede: Während die Last Ice Area (Region nördlich von Grönland und dem Kanadischen Archipel) kältere und frischere Wassermassen überdeckte, fungierte der offene Ozean als Wärmespeicher und beeinflusste sogar die Luftmassen darüber. Mit Messungen bis in 1.000 Meter Tiefe konnten Strömungen und Wirbel dokumentiert werden, die das Schmelzgeschehen wesentlich mitbestimmen (Abbildung 7).

Überraschend war für das Forschungsteam, dass während der gesamten Expedition kaum Meereisalgen in oder unter den Schollen gefunden wurden – selbst in der Last Ice Area, wo zu Beginn noch wenig Schmelze eingesetzt hatte. Ein ähnlicher Befund war schon zwei Jahre zuvor während ArcWatch 1-Expedition festgestellt worden, während ältere Expeditionen meist von einer Dominanz von Eisalgen berichteten. Ob dies auf einen drastischen Rückgang oder auf ein früheres Abschmelzen des Meereises zurückzuführen ist, wird derzeit anhand von Sedimentproben aus 4.000 Metern Tiefe untersucht. Mit Hilfe der Mikroskopie und dem neuen Planktoskop-System konnten nur wenige Eisalgenzellen unter Millionen von Phytoplankton nachgewiesen werden. Stattdessen prägten Bakterien und reichlich vorhandenes Zooplankton das Ökosystem und sorgten dafür, dass organisches Material in die Tiefe transportiert wurde.

Technologie: autonome Systeme im Fokus

Ein besonderes Merkmal von CONTRASTS war der vielseitige Einsatz autonomer Messsysteme. Zahlreiche Bojen haben kontinuierlich das Schmelzen des Meereises beobachtet und vermessen. Ein besonderes Highlight waren neue Kamerabojen, die über und unter dem Meereis die Veränderungen in Bilder erfasst haben (Abbildungen 8 und 4). So konnte das Eis sowohl von oben als auch von unten während der Abwesenheit des Forschungsteams beobachtet werden, was die Auswertung der Datensätze wesentlich unterstützen wird. Während das etablierte ROV BEAST das Meereis auf allen Stationen von unten vermessen hat (Abbildung 9), wurden zusätzlich noch autonomere ROVs erprobt. Diese können „vom Büro aus“ gesteuert werden und sollen so in Zukunft ermöglichen, dass auch räumliche Messungen unter dem Meereis in Abwesenheit von Forschungsteams durchgeführt werden können. Bislang war dies nur stationär während der Messkampagnen möglich. Auch das neue autonome Oberflächenfahrzeug „Otter“ (Abbildung 10) absolvierte seine erste Erprobung im Meereis während der CONTRASTS Expedition. Zukünftig soll es für ozeanographische Messungen in Rinnen sowie in küsten- und gletschernahen Bereichen eingesetzt werden. Die ersten umfangreichen Messungen sind im Rahmen der im Anschluss an die CONSTRASTS Expedition laufenden Expedition (PS150) vorgesehen.

Über dem Eis profitierte die Expedition von der Weiterentwicklung von Drohnen. Auf jeder Station konnten damit hochauflösende digitale Geländemodelle des Meereises erstellt, zusätzliche horizontale und vertikale Luftprofile erfasst und die Oberflächenalbedo kartiert werden. Mit dem neuen Planktoscop stand zudem erstmals ein KI-gestütztes Analysewerkzeug zur Verfügung, das direkt an Bord die Zusammensetzung und Häufigkeit der Planktongemeinschaft bestimmt – Messungen, die auf einem fahrenden Forschungsschiff bislang kaum realisierbar waren.

Was wird aus Scholle 3?

Beim Verlassen der Scholle von Regime 3 hat das CONTRASTS Team einige autonome Systeme zurückgelassen (Abbildung 11), die weiter messen und den Übergang in das Gefrieren erfassen sollen. Dieser Teil des CONTRASTS Programms profitiert von der aktuell laufenden nachfolgenden Expedition „East Greenland Current (EGC) Sources“ unter Leitung von Prof. Dr. Torsten Kanzow (AWI). Im Rahmen der Expedition soll in einigen Wochen noch einmal Regime 3 angefahren werden. Dann werden die letzten Geräte geborgen und noch einmal einige Messungen durchgeführt. Marcel Nicolaus ist dafür selbst an Bord geblieben. Er erklärt diesen Teil so: „Vier Monate an Bord sind schon eine lange Zeit, allerdings auch eine sehr spannende. Vor allem in diesen Übergängen der Jahreszeiten verändert sich das Meereis so schnell – und das miterleben zu dürfen, begeistert mich sehr.“

Parallel sind die anderen Expeditionsteilnehmenden bereits auf dem Heimweg oder unterwegs zu anderen Projekten. Denn die eigentliche Arbeit beginnt, wie immer, erst nach der Expedition: Dann werden die umfangreichen Proben aufbereitet und vermessen, um gemeinsam mit den Sensordaten Antworten auf die Fragen zum Schmelzen der verschiedenen Regime zu finden. Vielleicht wird es eines Tages eine Fortsetzung dieser Expedition geben – eventuell zu einer anderen Jahreszeit. Besonders wertvoll wäre es, die Prozesse der Meereisbildung im Herbst und Winter noch genauer zu erforschen.