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Schiffsbasierte Beobachtungen

Meereis- und Schneebedingungen werden bei den meisten Expeditionen nicht nur an festen Eisstationen, sondern auch entlang der Route direkt vom Schiff beobachtet und festgehalten. Dazu zählen Parameter wie Schnee- und Eisdicke, Schollengrößen oder die Verteilung von Schmelztümpeln. Generell werden drei Arten schiffsbasierter Beobachtungen unterschieden: Beobachtungen von der Brücke, systematische Kameraaufnahmen sowie Messungen mithilfe von Fernerkundungssystemen.

Schiffsbasierte Beobachtungen können beispielsweise dabei helfen, Fernerkundungsdaten auf ihre Richtigkeit zu überprüfen. Darüber hinaus können sie als Zusatzinformationen bei anderen Untersuchungen unterstützend hinzugezogen werden.

Schnee- und Meereisbedingungen werden entlang der Fahrtroute regelmäßig – zum Beispiel stündlich – von der Brücke des Schiffs aus visuell bestimmt. Diese Beobachtungen folgen international standardisierten Protokollen, die sich zwar in einigen Details für die Arktis und Antarktis unterscheiden, aber prinzipiell gleich sind. Solche Beobachtungen werden seit den Anfängen der systematischen Polarexpeditionen mit Forschungsschiffen gemacht und in Datenarchiven festgehalten, die über 30 Jahre zurückreichen.

Sobald das Schiff die Meereisregion erreicht, beobachtet ein Expeditionsmitglied für circa 15 Minuten die Umgebung und protokolliert die Beobachtungen im vorgegebenen Protokoll. Es werden üblicherweise bis zu drei Eisklassen unterschieden und für jede dieser Eisklassen folgende Parameter beschrieben: Eiskonzentration, Dicke des Eises, Schneebedeckung, Dicke des Schnees, Deformation des Eises in Konzentration und Höhe, Schmelztümpel sowie der Anteil an Meereis mit Biomasse und / oder Sedimenten. Zusätzlich werden die meteorologischen Bedingungen und einige Wassereigenschaften zum Zeitpunkt der Beobachtung zusammen mit dem Ort und der Zeit protokolliert. Weitere Kommentare umfassen das Verhalten des Schiffs (Geschwindigkeit, Kurs, Eisfahrt) oder Beobachtungen von Lebewesen auf dem und um das Meereis. Komplettiert werden die Daten zumeist durch Fotografien in alle Richtungen des Schiffs.

Ein Nachteil dieser Methode ist die subjektive Wahrnehmung des Beobachters, der immer wieder wechselt. Jeder kann den Großteil der Informationen nur abschätzen und grob klassifizieren. Ein Vorteil ist dagegen die Möglichkeit, mit dieser Methode eine Vielzahl von Beobachtungen im Laufe des Tages und der Reise zu machen.

Foto- oder Videokameras werden an einem hohen Punkt auf dem Schiff, z. B. der Brücke oder dem Krähennest (in der Seefahrt wird so ein hochgelegener Beobachtungspunkt / Ausguck auf dem Schiff bezeichnet), fest installiert. Diese erfassen systematisch Fotos und / oder Videosequenzen, die so die Fahrt durch das Untersuchungsgebiet dokumentieren. Bislang werden diese Aufnahmen zumeist im sichtbaren Bereich des Lichtes gemacht (normale Fotos), wodurch diese stark belichtungs- und wetterabhängig sind. Der Einsatz der Fotos ist vielfältig. Sie werden oftmals zur allgemeinen Dokumentation und zum Nachvollziehen von Oberflächeneigenschaften und Wetterereignissen verwendet. Sie können aber auch explizit für wissenschaftliche Studien eingesetzt und selbst als Datensatz verarbeitet werden. Die Fotos werden dann beispielsweise in die Ebene projiziert, so dass unterschiedliche Oberflächentypen klassifiziert und deren Verteilung analysiert werden kann. Die Qualität des Datensatzes ist zumeist von den Wetterbedingungen und den Bewegungen des Schiffs abhängig. Derartige systematische Kameraaufnahmen können auch gut Brückenbeobachtungen ergänzen, in dem sie die Zeiträume zwischen den bemannten Beobachtungen dokumentieren.

Sensoren für die Untersuchungen des Meereises mit Flugzeugen und Satelliten werden auch an Deck von Schiffen montiert, so dass sie die Meeresoberfläche im Vorbeifahren oder auf Stationen vermessen. Je nach Anwendung werden die Sensoren in unterschiedlichen Höhen, Positionen und Ausrichtungen an Bord positioniert. In der Regel sind die Sensoren mit Datenerfassungssystemen an Bord verknüpft, die große Datenmengen speichern können.

Neben der Datenerfassung zur unmittelbaren Auswertung von Oberflächeneigenschaften lassen sich derartige Messungen auch gut als Kalibration und Referenz der Sensoren auf anderen Plattformen einsetzen („ground truthing“). Datenqualität und Umfang hängen sehr vom jeweiligen Sensor, von der Jahreszeit und den Schiffsbewegungen ab.