Erstes Loch gebohrt und eingeschneit

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Gastbeitrag von Tore Hattermann – 

Wind und Schneedrift fegen über das Schelfeis, vergraben Zelte, Ausrüstung und rütteln an dem Container in dem wir sitzen. Man sieht die Hand vor Augen kaum und winzige Schneekristalle stoben durch den kleinsten Spalt. Die Meteorologen auf der Neumeyer-Station melden "blizzard-conditions" auch für die kommenden Tage.

Trotzdem ist die Stimmung gut und alle freuen sich über die unfreiwillige Pause. Den Wettlauf gegen das Wetter haben wir gewonnen. Nach knapp 40 Stunden Schichtarbeit sind  die ersten beiden Messinstrumente unter dem Eis und registrieren stündlich Temperatur, Salzgehalt und Strömung des Ozeans. Das letzte Stück des 500 m langen Kabels mussten wir zwar im „whiteout“ mit 20 m/s Wind in das Loch hinablassen aber der volle Sturm kam erst nachdem das Nötigste aufgeräumt und gegen Unwetter gesichert war. Sowohl unser Zeitplan, als auch die Wettervorhersage stimmten bis auf die letzte Stunde.

Eine detaillierte Planung des Bohrvorganges ist nicht nur wegen des bevorstehenden Unwetters von Bedeutung. Ist der Bohrkopf erst einmal im Boden versenkt, bleibt keine Zeit für Pausen. Bei einer Unterbrechung gefröre das Wasser im Bohrloch und man müsse von neuem beginnen. Zu schnell entweicht die hinab gespülte Wärme in das – 25°C kalte Eis. Entsprechend ausgiebig haben wir nach und nach die Aggregate getestet, Routinen besprochen und probe-gebohrt, nachdem die Anlage auf dem Eis aufgebaut war. Mehrere Schritte sind nötig, um sich mit dem, von der „British Antarctic Survey“ entwickelten und geliehenen System durch mehrere hundert Meter Eis zu schmelzen:

1.    Schneeschippen zum Füllen eines 3000 Liter Wasserreservoirs (Natürlich Aufgabe des Doktoranden Wink).

2.    Abpumpen von etwa 70 Liter pro Minute aus dem Reservoir bei einem Druck von 50 bar.

3.    Aufheizen des Wassers auf ca. 80°C mit einer Batterie von Diesel-betriebenen Durchlauferhitzern.

4.    Hinabsenken einer Düse an einem langen Schlauch über eine hydraulische Winde mit einem Bohrfortschritt von etwa einem Meter pro Minute.

5.    Rezirkulation des Bohrwassers in das Reservoir mit Hilfe einer Tauchpumpe durch ein weiteres ca. 60 m tiefes Loch.

6.    Spülen aller Leitungen mit Frostschutz nach jedem Gebrauch.

Nachdem die Glaziologen unseres elfköpfigen Teams aufgebrochen sind, um für weiteren Radarmessungen ein großes Gebiet des Schelfeises traversieren, müssen wir diesen Bohrvorgang nunmehr zu viert beherrschen, während ein fünfter Mann die ozeanografischen Messinstrumente vorbereitet. Insgesamt wird das Hauptloch dreimal angebohrt: Das erste Mal mit einer schlanken Düse, um eine Verbindung zum Ozean zu schaffen. Anschließend kommt eine weite Düse zum Einsatz, die sicherstellt, dass der Durchmesser ausreicht, um die Messinstrumente hinab zu lassen. Dem folgen einige Stunden in denen wir ein Salz- und Temperaturprofil der Wassersäule unter dem Eis aufzeichnen, um zu entscheiden, in welcher Tiefe die Messinstrumente ausgesetzt werden sollen. Direkt bevor dies geschieht, wird das Loch ein letztes Mal auf einen Minimaldurchmesser von 17 cm ausgeweitet. Eine detaillierte Beschreibung der Ausrüstung und des Bohrvorganges befindet sich auf der offiziellen Internetseite des Projektes. Nachdem alle Tests erfolgreich waren und wir den zeitlichen Rahmen der fast zweitägigen Operation überblicken, einigen wir uns zu zweit in sechs Stunden Sichten zu arbeiten. Dabei muss jeder die Abläufe buchstäblich im Schlaf beherrschen. Auch die beiden, die nicht direkt die Bohrung überwachen gibt es stets genug zu tun so dass zum Ausruhen wenig Zeit bleibt.

Es ist vier Uhr morgens, die Sonne strahlt am blauen Himmel, die Luft ist klar und windstill und Eisberge driften friedlich am Horizont vorbei. Kaum zu glauben, dass hier in weniger als zwei Tagen ein Unwetter hereinbrechen soll. Dann setzt sich die Maschinerie in Bewegung. Aggregate knattern und verbreiten ohrenbetäubenden Lärm, ein Wirrwarr von Schläuchen pulsiert über das Eis, dampfendes Wasser sprudelt ins Reservoir und Dieselgestank liegt in der Luft. In einer Alu-kiste stehen eingepackt in Plastikfolie eine Handvoll Digitalanzeigen deren kryptische Zahlenkolonnen uns über die Tiefe des Bohrkopfes und den Zustand des Systems informieren sollen. Meine erste Schicht ist eigentlich schon vorbei, als bei einer der beiden Pumpen plötzlich die Durchflussgeschwindigkeit einbricht und die Schläuche bedrohlich zu zucken beginnen. Gleichzeitig ist das erste Loch fast soweit, dass die Tauchpumpe in die Tiefe hinabgelassen werden muss.

Bohrgeschwindigkeit drosseln, mit dem Kran die Ersatzpumpe vom Schlitten heben, Schneeanker für die Tauchpumpe setzen und den Skidoo zum absenken des 60 Meter langen Pumpenkabels klar machen – das sind einfach zu viele Aufgaben für vier Hände, also keine Pause. Erst als auch die ausgewechselte Pumpe keine besseren Werte liefert und das zweite Aggregat zu schwächeln beginnt kommen wir dem Fehler auf die Spur. Bevor die Tauchpumpe gesetzt war, mussten wir das Wasser im Reservoir fast ganz aufbrauchen. Wie bei jedem PKW sammelt sich der ganze Schmutz im Tank im letzten Schluck und verstopft den Ansaugfilter. Später streikt einer der acht Durlauferhitzer und ein Generator, dessen Ersatz bereits an Ort und Stelle steht quittiert den Dienst.

Ansonsten verläuft die Bohrung ohne weitere Zwischenfälle. Über Nacht hat sich der blaue Himmel in einen tiefhängenden, grauen Schleier verwandelt und auch der Wind hat zugenommen. Als ich damit beschäftigt bin, das letzte Mal Frostschutzmittel durch die Anlage zu spülen, liegt das Kevlar-verstärkte Kabel, an dem die Instrumente unter dem Eis befestigt werden, bereits langgestreckt auf dem Eis. Etwa eine halbe Tonne wiegt die Leitung, die in den nächsten Stunden durch das tellergroße Loch im Eis verschwinden soll. Eine leere Kabeltrommel, sowie ein dicker Holzbalken dienen als Verankerung für die etwa hundertfünfzigtausend Eure teuren Instrumente. Eine Bambusstange dient zur Markierung der Position des Ankers auf dem sich bewegenden Schelfeis. Auch die Batterien und der Datenspeicher sitzen an der Oberfläche und müssen von Hand gewechselt und ausgelesen werden. Eine Übertragung der Daten via Satellit ist fehleranfälliger und hätte die Kosten der Instrumentierung nahezu verdoppelt. Stattdessen hoffen wir, dass die Besatzung der Trollstation sich in den kommenden Jahren über einen kleinen Ausflug auf das Schelfeis freuen wird.

Als die letzten Meter des Kabels in der Tiefe verschwinden, sind die noch vor kurzem pulsierenden Wasserschläuche bereits vom umher wehenden Schnee vergraben. Erschöpft und mit Mühe bergen wir die Gerätschaften und sammeln alles ein, was über kurz oder lang unter der Schneedecke verloren ginge. Am Abend des zweiten Tages komme ich um halb sieben durchgefroren und nass bis auf die Haut wieder in den Küchencontainer, um mich mit den Anderen über die erfolgreiche Bohrung zu freuen. Es wird eine schläfrige Party. Später darf ich noch zwei Stunden lang mein Zelt ausgraben, bevor ich endlich einschlafe wie ein Stein.

Ein paar bewegte Bilder unserer Bohrung gab es übrigens in der norwegischen Tagesschau zu sehen.

Frühere Beiträge von dieser Forschungsreise:

Die Fahrt zum Schelfeis – Aufbruch mit Tücken
Der weite Weg ins Eis
Weihnachten auf Fimbulisen

Tore nr. 4
Grafik 1: Bevor gebohrt werden kann, müssen wir erst einmal einen Haufen Schnee schmelzen. Wir beginnen damit, eine kleine Menge Wasser zu heizen und zu zirkulieren. Dann wird geschaufelt, bis letztendlich das ganze Reservoir mit 3000 Litern gefüllt ist.

Tore nr. 4

Grafik 2: Zwei unabhängige Pumpen leiten Wasser durch diese Reihe von Durchlauferhitzern. Per Gunnar (links), der die Expedition als Journalist begleitet und uns beim Bohren hilft, überprüft die Wassertemperatur. Für die 250 m tiefe Bohrung benötigten wir etwa fünf Fässer Treibstoff zum Heizen und Pumpen. Wenn wir am Ende der Expedition unseren Treibstoffvorrat verbraucht haben, entspricht das etwa einer Emission von 5 Tonnen Kohlendioxid pro Person. Wir hoffen jedoch, dass dieser Aufwand zum Verständnis der Wechselwirkung zwischen dem Schelfeis und dem Ozean beitragen wird.
 

Tore nr. 4

Grafik 3: Über diese hydraulische Winde senkt der Schlauch mit etwa einem Meter pro Minute in die Tiefe, während an dessen Spitze mehr als 60 Liter fast kochenden Wassers ausströmen und das Eis zum Schmelzen bringt. Bei einer Tiefe von etwa 60 m werden wir verharren, und größeres Volumen schmelzen, um eine Verbindung zu einem benachbarten Loch zu schaffen, in dem eine Tauchpumpe hängt und das abgekühlte Bohrwasser in das Reservoir zurückführt.
 

Tore nr. 4
Grafik 4: Expeditionsleiter Ole Anders (rechts) und Lars Hendrik, Ozeanograf vom Bjerknes-Zentrum in Bergen sind zufrieden, als der Bohrkopf das erste Mal das Eis durchstößt und salziges Meerwasser im Bohrloch aufsteigt.
 

Tore nr. 4
Grafik 5: Kristen der Instrument-Ingenieur vom Norwegischen Polarinstitut programmiert eines der beiden Messgeräte, die bald an dieser Stelle unter dem Eis hängen werden.
 

Tore nr. 4
Grafik 6: Mittlerweile hat uns der Sturm voll im Griff. Hier beim Bergen eines eingeschneiten Zeltes. Ich habe mir inzwischen eine gemütliche Schneehöhle zum schlafen angelegt. Dort ist es nachts sogar einigermaßen dunkel.

Tore nr. 4
Grafik 7: Innerhalb von wenigen Minuten dringt der Schnee in die kleinste Öffnung in der Kleidung. Aufgrund der geringen Entfernung zum offenen Ozean liegen die Temperaturen nicht weit unter dem Gefrierpunkt und man wird vom schmelzenden Schneegestöber bald durchnässt.

 

Tore nr. 4

 

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.

4 Kommentare

  1. alles gute weiterhin!

    moin tore,
    hab dank für den tollen “live”-bericht!
    mitte dezember hatten wir hier im raum hannover nachts -18°c und aktuell über 30 cm schnee – das beides wird dir vermutlich aber nur ein müdes lächeln abringen 😉
    dir und deinen kollegen weiterhin viel erfolg und kommt wohlbehalten zurück.
    gruß laber

  2. alles sehr schön

    nur, wozu das Ganze?
    So weit ich das beurteilen will, haben wir hier einen Punkt in der Antarktis, welcher nun genau vermessen wird. Sprich, man fängt an Daten aus dem Wasser unter dem Eis zu sammlen. Wahrscheinloich ein “interessanter” Punkt und für weitere Analysen vielleicht wichtig. Wird man anhand der gewonnenen Daten irgendwelche Aussagen tätigen od. wird man versuchen, an der gleichen Stelle die Vorgänge über Jahrzehnte zu beobachten?

    [Antwort: Das ist eine berechtigte Frage. Sicher wäre es spannend diese Untersuchungen weiter zu führen. Aber wie schon an andere Stelle gesagt geht es in der Klimaforschung nicht allein um die Veränderung. Ein erster Schritt in der Analyse ist das Verständnis des Status quo. Es wird häufig fälschlicherweise angenommen, dass Klimaforschung ausschließlich Klimawandelforschung sei. Dem ist nicht so. Anders Levermann]

  3. Temperazur

    Inzwischen hat man ja lesen können, daß ein norwegischer Kollege bestätigt hat, das Wasser unterm Eis ist nicht wärmer geworden.
    @Herr Levermann
    Es ist nicht verwunderlich, das die Klimaforschung gegenüber der Klimawandelforschung hinten runter fällt, drängelt sich letztere doch arg in den Vordergrund, ob berechtigt oder nicht.
    Daher treten leider auch die Grundlagen in den Hintergrund, bedauerlich, aber wahr.

    [Antwort: Da bin ich anderer Ansicht. Selbstverständlich ist die Erforschung des Wandels ein wichtiger Teil der Erforschung des Klimas und erlaubt wichtige Erkenntnisse über die Klimadynamik. Es ist nur nicht alles Klimawandelforschung. Zudem ist das, was die Öffentlichkeit vornehmlich wahr nimmt ja bei weitem nicht alles, was in der Klimaforschung geschieht. Wenn sie von dem “Vordergrund” sprechen, meinen Sie dann das von Ihnen wahrgenommene? Das wäre zu kurz gedacht, denke ich. Anders Levermann]