Mit dem Forschungsflugzeug statt im Hundeschlitten

Mit Hundefutter und einer Meute Huskys käme Dr. Veit Helm auf seinen Antarktis-Expeditionen nicht sehr weit. Stattdessen erforscht der Geophysiker am Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in der Helmholtz-Gemeinschaft den vereisten Kontinent von Bord eines Flugzeuges aus und hat vor wenigen Tagen die erste Messkampagne des neuen Forschungsfliegers Polar 6 erfolgreich beendet.

Die Flüge gehörten zum „CryoSat-2-Validierungsexperiment“, das die Wissenschaftler des Alfred-Wegener-Institutes gemeinsam mit Kollegen von der australischen Universität von Tasmanien in der Ostantarktis durchgeführt haben. Unterstützt wurden sie dabei durch die Australian Antarctic Division (AAD) und die Europäische Raumfahrtagentur (ESA). „Wir haben den Totten-Gletscher und den Law Dome vermessen, um Daten zu gewinnen, mit denen wir die Genauigkeit des ESA-Satelliten CryoSat-2 überprüfen können“, sagt Dr. Veit Helm.

Der Satellit CryoSat-2 kreist seit dem 8. April 2010 um die Erde. Er erfasst in der Arktis und Antarktis Veränderungen der Meereisdicke und sich ändernde Oberflächenhöhen von Landeis und liefert auf diese Weise wichtige Daten für die Klimaforschung. Über der Antarktis zum Beispiel misst er mit seinen zwei Radar-Antennen bis auf wenige Zentimeter genau, wie weit Gletscher in die Höhe ragen. Forscher nutzen diese regelmäßig erhobenen Daten, um zu überprüfen, ob und in wieweit die Inland-Eismassen der Antarktis zunehmen oder schrumpfen.

Um jedoch sicherzugehen, dass der Satellit Daten mit größtmöglicher Genauigkeit erhebt, führen die Wissenschaftler regelmäßig Vergleichsmessungen aus der Luft und am Boden durch. „Mit dem CryoSat-2-Validierungsexperiment wird untersucht, welchen Einfluss die physikalischen Eigenschaften der oberen Schnee- und Eisschicht auf das Radarsignal ausüben, das der Satellit aussendet und wieder empfängt. Je nachdem, wie zum Beispiel die Korngröße des Schnees beschaffen ist, wie stark er sich verdichtet hat oder wie er geschichtet ist, kann das Radarsignal tiefer oder weniger tief eindringen und wird dementsprechend unterschiedlich reflektiert. Ignorieren wir diese Faktoren bei der Datenauswertung, kann es schnell zu Fehlinterpretationen kommen“, erklärt Veit Helm.

Um die Bedeutung solcher Einflussgrößen zu verstehen, müssen die Wissenschaftler für Validierungsexperimente ins Feld. Die Messungen des neuen, durch ein BMBF Projekt beschafften und vor kurzem vom AWI in Dienst gestellten Forschungsflugzeuges Polar 6 bilden dabei das Bindeglied zwischen den Satellitenmessungen aus dem All und Kontrolluntersuchungen am Boden. „Polar 6 besitzt nicht nur das gleiche Radarsystem wie der Satellit. Wir haben auch einen Laserscanner an Bord, der die Eisoberfläche in hoher Auflösung abtastet, sodass wir hochgenaue Höhenmodelle erstellen können, die dann wiederum als Vergleichswert für die CryoSat-Messungen dienen“, erklärt Veit Helm.

Während der deutsche Geophysiker im Flugzeug über den zwei Gletschern kreiste, fuhren seine australischen Kollegen mit dem Motorschlitten durch die ausgewählten Untersuchungsgebiete. „Die Motorschlitten waren mit einem GPS-System ausgerüstet, das die Oberflächentopografie des Geländes aufgezeichnet hat. Außerdem hat das Bodenteam Schächte in die obere Schnee- und Eisschicht gegraben, um ihre physikalischen Eigenschaften zu untersuchen“, sagt Veit Helm.

Der Totten-Gletscher in der Nähe der australischen Forschungsstation Casey gilt als Region mit den größten Oberflächenveränderungen in der Ostantarktis. Er senkt sich ab und eignet sich deshalb perfekt für die Validierungsmessungen. Mit der CryoSat-Mission haben sich die Geophysiker nämlich das Ziel gesetzt, Veränderungen der polaren Eismassen per Satellit bis in das kleinstmögliche Detail zu erfassen.

Dem Südpol-Eroberer Roald Amundsen haben die Forscher auf diese Weise nicht nur viel Wissen und einen Helfer aus dem All voraus. Bei jedem Messflug der Polar 6 können Wissenschaftler und Crew auch auf warme Polaranzüge und ein ausgefeiltes Notfallpaket vertrauen. Darin enthalten sind zum Beispiel pro Person ein Schlafsack, eine Isomatte, Socken, Handschuhe, Sonnenschutzmittel, Besteck, Toilettenpapier, getrocknete Essensrationen für sieben Tage und ein portables Satelliten-Telefon, das die Crew immer parat hat.

Das Alfred-Wegener-Institut forscht in der Arktis, Antarktis und den Ozeanen der mittleren sowie hohen Breiten. Es koordiniert die Polarforschung in Deutschland und stellt wichtige Infrastruktur wie den Forschungseisbrecher Polarstern und Stationen in der Arktis und Antarktis für die internationale Wissenschaft zur Verfügung. Das Alfred-Wegener-Institut ist eines der 17 Forschungszentren der Helmholtz-Gemeinschaft, der größten Wissenschaftsorganisation Deutschlands.