Das Arktische Meereis vor Ort: Bericht einer Polarstern-Reisenden

– Gastbeitrag von Olivia Serdeczny – 

Am 15. September hat das National Snow and Ice Data Center der USA das Ende der diesjährigen Schmelzsaison in der Arktis ausgerufen. Sollte es nicht doch noch zu einem unerwarteten weiteren Schmelzen kommen, dann war 2011 kein neues Negativrekordjahr. Seit mehr als einem Monat arbeitet Olivia Serdeczny unter der Leitung von Antje Boetius auf der Polarstern. Sie berichtet vom Ende der Schmelzsaison vor Ort. 

Olivia Serdeczny arbeitet am Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung als wissenschaftliche Analystin des Wissenschaftlichen Beirat für globale Umweltfragen (WBGU)

Seit über einem Monat sind wir nun auf der Polarstern im Arktischen Eis unterwegs. Wir haben zahlreiche Eisforschungs-Stationen hinter uns gebracht, den Nordpol passiert, aus 3000 Metern Tiefe Sedimentkerne und merkwürdige Schwammgestalten gehoben, täglich mehrmals Wasserproben genommen, Netze ausgeworfen, Verankerungen eingeholt, stundenlang fließenden Übergängen von Sonnenunter- und Sonnenaufgängen zugesehen – zu wenig geschlafen. Nun nähern wir uns dem 80. Breitengrad, seit einigen Meilen sehen wir immer weniger Eisschollen. Und die Nähe des sibirischen Landes macht sich bemerkbar: Möwen und Eisbären, deren Gesellschaft wir seit dem Hinweg nördlich von Franz-Josef-Land vermisst hatten, tauchen verstreut wieder auf (als ich mich eben hinsetze, um diesen Text zu schreiben, entdecke ich eine Eisbärenmutter mit zwei Jungen durch das Bullauge meiner Kammer). Währenddessen ereilen uns von zu Hause aus Meldungen zur aktuellen Meereisbedeckung und den möglicherweise ausstehenden Rekord ihres Minimums.

Kann man das vor Ort merken, den extremen Rückgang des Meereises im Sommer? Ja, sagen die erfahrenen Wissenschaftler und Matrosen an Bord. Wir kämen schneller durch das Eis als alle Jahre zuvor. Allein die Tatsache, dass wir am 22. August problemlos den Nordpol passiert haben und selten im Eis stecken blieben, spräche für sich. Früher sei man auf die Begleitung russischer Atomeisbrecher angewiesen gewesen, die den Weg freimachten. Polarstern kann bis zu 2 m dickes Eis brechen, indem sich das Schiff mit seinem Gewicht auf das Eis drückt bis es durchbricht. Doch solchen Eisdicken sind wir auf unserer Reise kaum begegnet, das Schiff schien zumeist mühelos durch das Eis zu gleiten.
Vom Helikopter aus gemachte Messungen bestätigen diese Einschätzungen: Die Eisphysiker des AWI an Bord führen sogenannte  „Bird-Messungen“  durch, bei denen mittels elektromagnetischer Induktion bestimmt wird, welche Meereisdicke in dem überflogenen Gebiet am häufigsten auftritt. Das vorläufige Ergebnis: Nachdem die häufigste Dicke seit 1991 von 2,5 Metern auf 90 Zentimeter in 2007 zurückgegangen, hat sie sich nicht mehr erholt: Das Eis bleibt dünn. Es schrumpft also nicht nur in der horizontalen Ausdehnung, sondern auch vertikal.


Bild 1: Sobald es die Sicht- und Wetterverhältnisse zulassen, wird der „Bird“ 10-15 Meter über der Oberfläche entlang zufälliger Koordinaten über das Eis geflogen.

Die Methode der elektromagnetischen Induktion misst den Abstand zum Wasser durch das Eis hindurch und mittels eines Laser-Altimeters wird der Abstand zur Eisoberkante festgestellt. Die Differenz ergibt den Wert der gesamten Eisdicke. Anfang der 90er Jahre wurde mit derselben Methode von einem Kanu aus, das man hinter sich herzog, gemessen. Da sich die Wissenschaftler verständlicherweise die dickeren Schollen zum Begehen aussuchten, weisen diese Daten potentiell eine Tendenz zu höheren Werten auf. Vergleiche von Datensätzen, die sowohl vom Boden als auch aus der Luft für das Jahr 2001 gemacht wurden, zeigen jedoch gute Übereinstimmung. Zunehmend werden auch Messungen mit Flugzeugen vorgenommen. (Quellen: Photo: Mario Hoppmann; Graphik: Haas et al. 2008 GRL).

Für weniger bewanderte Polarreisende wie mich ist der Eindruck ein anderer. Die Eisdecke ist beeindruckend – sie bedeckt das Wasser bis zum Horizont. Beim Brechen der Schollen schwankt das Schiff schwerfällig von Seite zu Seite. Ab und zu bleiben wir stecken und müssen erneut Anlauf holen um die Scholle, die sich uns in den Weg geschoben hat, erfolgreich zu rammen.
Irgendwie wollen vertraute Kategorien nicht greifen: „Tag“ und „Nacht“ entfallen, Osten und Westen nach Auf- und Untergang sortieren zu wollen ist frustrierend, Uhrzeiten höchstens für den Schiffsablauf sinnvoll. Und Betritt man während einer Forschungsstation das Eis – den Ozean!- fühlt man sich wie an Land. Dabei ist es ein bewegliches Land – mit bis zu 5 Kilometern pro Stunde treibt es über einen bis zu 5 km tiefen Ozean. In Abwesenheit jeglicher Referenz spürt man die Bewegung jedoch nicht. Genauso wenig wie das Leben, das sich in dieser so indifferenten Gegend in stoischer Langsamkeit entfaltet und wieder vergeht. Auch der Begriff „Landschaft“ greift nicht. Was man sieht, ist einfach ist eine weiße, von unterschiedlichen Blautönen zerbrochene Fläche, ab und zu auch mal grünlich von Eisalgen, oder braun von Sedimenten, die vom Schelf abgerieben wurden und nun über den Ozean transportiert werden. Eine eigene Welt, gegen deren anthropogene Veränderung sich der Verstand angesichts ihrer Größe und Masse wehrt.


Bild 2: Ein Vergleich der Anzahl der Messungen in relativen Einheiten zeigt, dass die am häufigsten gemessene Dicke 1991 – 2007 von 2,5 m auf 0,9 m zurück gegangen ist.

Doch kann der Rückgang des arktischen Meereises gerade als mahnender Indikator des Klimawandels gelten – in den Polregionen übertrifft die Erwärmung nicht nur den globalen Durchschnitt sondern auch alle gerechneten Szenarien und resultiert in vergleichsweise schnell sichtbaren Folgen. Dabei stellt sich stets die Frage, inwiefern dadurch über ozeanographische und atmosphärische Prozesse großskalige Auswirkungen andernorts hervorgerufen werden können. Vor Ort jedoch frage ich mich, was der Wandel in der Arktis selbst bedeutet.

Wie ich von den Biologen an Bord erfahre, reagieren vor allem die Ökosysteme, die sich im Verlauf der Evolution in der Arktis entwickelt und entsprechend an das Eis und seinen Rhythmus angepasst haben, besonders empfindlich die auf die Abnahme der Eisbedeckung. Dazu zählt zunächst das pflanzliche Plankton. Die Planktologen hier vermuten, dass sich unter der schwindenden Eisdecke das Gleichgewicht der Populationen von größeren Algen zu sehr kleinen Arten verschiebt. Der Grund hierfür liegt in der stärkeren Schichtung der Wassersäule, mit der zu rechnen ist. Denn das geschmolzene Wasser ist weniger salzig (und somit leichter), bleibt oben und wird stärker von der Sonne erwärmt. Weniger vertikale Vermischung findet infolge dessen statt und weniger Nährstoffe werden aus der Tiefe nach oben transportiert. Kleine Arten des pflanzlichen Planktons sind besser an relativ geringe Mengen von Nährstoffen angepasst und haben unter den neuen Bedingungen also einen Vorteil den größeren Arten gegenüber. Auf lange Sicht könnten sie gar den Großteil des Planktons der Arktis darstellen. Auch hier erzählen die erfahrenen Wissenschaftler von Zeiten, als unter dem dicken Meereis riesige Ansammlungen von Fäden bildenden Diatomeen zu beobachten waren. Jetzt scheint das Eis großflächig von unten nackt, wie die Bilder der Unterwasserkameras bis auf wenige Ausnahmen zeigen.
Eine ähnliche Verschiebung wird für das Zooplankton erwartet. Die auf 500 bis 1500 Metern Winterschlaf haltenden Arten Calanus hyperboreus und Calanus glacialis sind so an die Bedingungen unter dem Eis angepasst, dass sie pünktlich zur Planktonblüte im Frühling wieder in die oberen Wasserschicht auftauchen. In offenen Gewässern, wo kein Eis das Licht abschirmt, können solche Blüten jedoch früher auftreten. Das Zooplankton hingegen würde zur gewohnten Zeit aufwachen und könnte die Blüte schlicht verpassen. Aus südlicheren, dauerhaft offenen Gewässern immigrierende Arten, die einen kürzeren Lebenszyklus haben, hätten einen Wettbewerbsvorteil und könnten auf Dauer die heimischen Arten verdrängen.
Es bleibt jedoch umstritten unter den Forschern an Bord und weltweit, ob der arktische Ozean insgesamt mehr oder weniger produktiv sein wird ohne sein dickes mehrjähriges Eis und wie sich das in den pelagischen und benthischen Ökosystemen abbilden wird. Durch die verstärkte Sonneneinstrahlung rechnen viele mit zunehmender Primärproduktion (also mehr Planktonwachstum). Dieser Effekt kann allerdings durch einen Mangel an Nährstoffen bei zunehmend stabiler Schichtung eingedämmt werden. Es lässt sich bislang also kaum sagen, wie sich die einzelnen Prozesse gegenseitig abwiegen und wann und wo sich ein neues Gleichgewicht einpendeln wird. 

Bild 3: Eis bis zum Horizont – bis vor kurzem noch ein täglicher Anblick

Je tiefer der Einblick ist, den ich in die Arktisforschung gewinne, desto klarer wird mir vor allem eins – dass vieles noch nicht bekannt oder verstanden ist und Prognosen mit vielen Unsicherheiten behaftet sind. So lässt sich beispielsweise nicht mit Bestimmtheit sagen, ob sich die Verschiebungen an der Basis der Nahrungskette bis auf die Säugetiere auswirken können. Oder ob sich mit kleineren Arten auch der Kohlenstoffexport verringern wird. Aber es ist eine Möglichkeit, ein Fall von vielen, mit denen man rechnen muss, wenn man einen integralen Teil eines Systems stark verändert. Für mich selbst bleibt dabei unklar, ob hier in der Arktis die Größenordnung der möglichen Konsequenzen menschlichen Handelns oder unser Unwissen um dieselben besorgniserregender ist.

Anders Levermann ist Professor für Dynamik des Klimasystems im physikalischen Institut der Universität Potsdam. Er leitet den Forschungsbereich Globale Anpassungsstrategien am Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung. Er ist unter anderem einer der leitenden Autoren im Meeresspiegelkapitel des letzten IPCC-Klimareports und beschäftigt sich mit den Wechselwirkungen zwischen Ozean und Cryosphäre in Vergangenheit und Zukunft.

13 Kommentare Schreibe einen Kommentar

  1. Neuere Daten

    Hallo,

    wie sehen denn die Daten aktuell aus? Die Polarstern hat auch in diesem Jahr diese Messungen durchgeführt. Liegen hier schon Daten vor oder kann man zumindest schon sehen, ob die Eisdicke erneut kleiner geworden ist (z.B. in Bezug auf 2007) oder ob sie in etwa gleich war oder gar höher?

    vg und danke

  2. Eisvolumen

    @Beobachter
    zum Eisvolumen findest Du hier etwas:
    http://climatecrocks.com/…new-low-volume-record/

    Witzigerweise ist hierin die “Polarstern” als Quelle erwähnt. Nicht schlecht..

    Die Dicke könntest Du Dir dann zur Not ausrechnen.

    MfG

  3. Energieverlust

    ok, wenn im Juli weniger Meereis vorhanden ist, können die nun nicht einbedeckten Flächen natürlich mehr Sonnenstrahlung absorbieren, das Wasser wird wärmer und auch die Umgebung usw.
    Aber was geht an Energie (IR Abstrahlung Ozean) verloren, wenn die Sonne nur noch sehr flach auf den Ozean scheint (sehr hohes Albedo), große Flächen im August-Oktober offen liegen und nicht durch eine “schützende” Eisdecke vom starken Ausstrahlen abgehalten werden? Wie viel mehr kaltes Tiefenwasser kann sich über diese Wochen bilden? Ich sehe den Prozess, dass salzärmeres Wasser oben bleibt auch nur kurzfristig gegeben, in Summe kommt eher mehr Durchmischung rein, wenn weniger Eisbedeckung vorhanden ist, denke ich.
    Sie hier sprechen immer nur die positiven Feebacks an, auch wenn es wie in diesem Fall viel weniger trivial und interessanter wäre, mal die nicht jedem sofort vertändlichen Dinge anzuführen.

  4. Danke

    Berichte aus dem Feld sind wirklich das Salz in der Suppe. Eigentlich sollte man die Schreiberlinge von Spiegel & Co auch mal wochenlang mit in die Arktis nehmen, um dann herauszufinden, ob sie auch so elegant die Brücke zwischen Detailreichtum und Ausblick spannen können.

  5. @Bleyfuß

    Danke auch dir, aber auch das ist nicht das, was ich wissen wollte.

    Die PIOMAS-Daten die du verlinkt hast, sind zwar Daten zur Eisdicke, jedoch basieren sie nicht auf Messungen der Eisdicke selbst, sondern auf einer Abschätzung der Dicke aus Eisausdehnung, Meeres- und Lufttemperatur mittels eines gekoppelten Ice-Ocean-Atmosphere Modells.

    Um zu sehen, ob dieses Modell richtige Werte produziert, müssen sie laufend mit echten, aber leider nur punktuell durchführbaren Eisdicken-Messungen z.B. wie denen der Polarstern überprüft werden. Und genau diese *echten* Eisdicken-Messungen der Polarstern aus diesem Jahr würden mich interessieren. Denn dann wüsste man, ob Modell-Daten wie z.B. von PIOMAS richtig liegen, die ja eine beschleunigte Abnahme der Eisdicke zeigen und dies fast mit jährlichen Rekorden. Laut PIOMAS liegt die durchschnittliche Eisdicke von 2011 ja deutlich unter der von 2007. Das müsste sich auch in den Messdaten der Polarstern widerspiegeln und daher wollte ich gerne wissen, ob die Autorin des Beitrags darüber was sagen kann.

  6. ein wirklich guter bericht

    Hallo, vielen dank dass ich jetzt deine Erfahrungen über den Atlatntis lesen durfte. War wirklich gut. Am bestens hat mit der Teil:
    “Für weniger bewanderte Polarreisende wie mich ist der Eindruck ein anderer. Die Eisdecke ist beeindruckend – sie bedeckt das Wasser bis zum Horizont. Beim Brechen der Schollen schwankt das Schiff schwerfällig von Seite zu Seite. Ab und zu bleiben wir stecken und müssen erneut Anlauf holen um die Scholle, die sich uns in den Weg geschoben hat, erfolgreich zu rammen.
    Irgendwie wollen vertraute Kategorien nicht greifen: „Tag“ und „Nacht“ entfallen, Osten und Westen nach Auf- und Untergang sortieren zu wollen ist frustrierend, Uhrzeiten höchstens für den Schiffsablauf sinnvoll.”- wie eine Reisebericht. ganz ehrlich,ich konnte mir den Antarktis vorstellen:))

    Danke vielmals:)

  7. Eisdicke

    @Beobachter
    Künftig wird die Eisdicke mit dem Satelliten “Cryosat 2” präzise überwacht werden können. Der erste Versuch ging vor ein paar Jahren daneben, weil die Trägerakete abstürzte.

    Jetzt müssen nur noch ein paar Jahre ins Land gehen..
    http://www.spiegel.de/…tur/0,1518,789603,00.html

  8. @Toni

    Danke für den Link. Leider nur ein Pressetext, aber immerhin ist ihm zu entnehmen, dass das Eis auch 2011 so dünn war wie 2007. Interessant wäre aber natürlich ein Update der Grafik oben im Artikel, wo man die genaue Dickeverteilung über den Flugstrecken sehen würde.

  9. IARC-JAXA-Datenlücke ?

    Es gibt ja seit dem 3.Okt aufgrund des defekten Satelliten keine Aktualisierung der IARC-JAXA-Daten mehr.
    Kann die Datenlücke wieder aufgefüllt werden, wenn der Satellit wieder funktioniert ?
    Aktueller Meereisbedeckungsgrad nach wie vor hier verfügbar:
    http://nsidc.org/arcticseaicenews/
    Die arbeiten anscheinend mit anderen Satelliten.