Wie verändert sich der Arktische Ozean?

Am kommenden Mittwoch, den 15. Juni wird das Forschungsschiff Polarstern vom Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in der Helmholtz-Gemeinschaft zu seiner 26. Arktisexpedition aufbrechen. Über 130 Wissenschaftler von Forschungsinstitutionen aus sechs Ländern nehmen an drei Fahrtabschnitten teil.

Zunächst untersuchen Ozeanographen und Biologen an Langzeitstationen, wie sich Meeresströmungen sowie Tier- und Pflanzenwelt zwischen Spitzbergen und Grönland verändern. Ab August sollen in der Zentralarktis physikalische, biologische und chemische Veränderungen erfasst werden. FS Polarstern wird am 7. Oktober in Bremerhaven zurück erwartet.

In der Framstraße zwischen Spitzbergen und Grönland zeichnen ozeanographische Messgeräte seit 14 Jahren kontinuierlich Temperatur, Salzgehalt, Strömungsgeschwindigkeit und -richtung auf. Bis in eine Tiefe von über 2500 Metern reichen Verankerungen mit den Sensoren, die nach ein bis zwei Jahren ausgetauscht werden müssen. Um diese stationären Messungen zu ergänzen, soll jetzt zusätzlich für drei Monate ein frei schwimmendes Gerät eingesetzt werden. Der so genannte Seaglider taucht auf seiner Kurslinie bis in 1000 Meter Tiefe ab, um Messungen durchzuführen. Zwischendurch kehrt er regelmäßig an die Oberfläche zurück, übermittelt die Daten via Satellit und erhält neue Positionsangaben. Die aufgenommenen Daten zeigen, wie sich Wassermassen- und Wärmeaustausch zwischen dem Nordpolarmeer und dem Nordatlantik verändern. Die Framstraße ist die einzige Tiefenwasserverbindung zwischen beiden Meeresgebieten und erlaubt daher Rückschlüsse auf den Einfluss der polaren Meeresgebiete auf den globalen Ozean.

Das zweite Untersuchungsgebiet ist der so genannte AWI-HAUSGARTEN. Er ist das nördlichste von insgesamt zehn Observatorien im europäischen Netzwerk ESONET (European Seafloor Observatory Network, also Europäisches Netzwerk von Meeresbodenobservatorien). In diesem Tiefsee-Langzeitobservatorium des Alfred-Wegener-Instituts wollen Biologen erforschen, wie Organismengemeinschaften im Freiwasser und am Meeresboden der Tiefsee auf die fortschreitende Ozeanerwärmung reagieren. Sie untersuchen dazu die physiologischen und ökologischen Belastungsgrenzen ausgewählter Arten. Daraus lassen sich Rückschlüsse ziehen, ob Organismen beispielsweise steigende Temperaturen tolerieren können oder sich mit voranschreitender Erwärmung aus der Region zurückziehen. Mithilfe eines ferngesteuerten Unterwasserfahrzeugs des Kieler Meeresforschungsinstituts IFM-GEOMAR werden dazu am Grund der Tiefsee Experimente durchgeführt. Ein ebenfalls unbemanntes, aber autonom operierendes Unterwasserfahrzeug von knapp fünf Metern Länge wird in Wassertiefen bis etwa 600 Meter und dicht unter dem arktischen Meereis eingesetzt. Mit neu am Alfred-Wegener-Institut entwickelten Messinstrumenten erfasst es unter anderem die Verteilung einzelliger Algen und die Kohlendioxidkonzentration nahe der Wasseroberfläche. Außerdem ist geplant, Bodenproben aus einem Meeresgebiet zu nehmen, in dem Fischereiecholote kürzlich zahlreiche Gasfahnen registriert haben. Sie deuten darauf hin, dass westlich von Spitzbergen in Wassertiefen um 400 Meter enorme Mengen des klimarelevanten Treibhausgases Methan aus dem Meeresboden freigesetzt werden.

Ab Anfang August wird das Forschungsschiff Polarstern dann Kurs in Richtung Nordpolarmeer nehmen. In der Zentralarktis stehen physikalische, biologische und chemische Veränderungen im Fokus. Die abnehmende Meereisbedeckung des Arktischen Ozeans und eine veränderte Wasserzirkulation wirken sich auf Wärme- und Gasaustausch zwischen Ozean, Meereis und Atmosphäre aus. Diese Vorgänge sind wiederum eng verknüpft zum Beispiel mit Änderungen der Umsetzung von Kohlendioxid im Ozean, und sie verändern auch Ökosystem des Eises und in der gesamten Wassersäule. Um diese Zusammenhänge besser zu verstehen, nehmen die Expeditionsteilnehmer Wasser- und Eisproben von den flachen Eurasischen Schelfmeeren bis ins tiefe Kanadische Becken und vom offenen Ozean bis ins Packeis. Zusätzlich bringen die Forscher Messgeräte aus, die mit Eisschollen monatelang durch die Arktis treiben und so wertvolle Daten aus diesem schwer erreichbaren Gebiet liefern sollen, die sie per Satellit an Land übermitteln. Ein anschließender Vergleich der Daten mit Messungen von vorherigen Expeditionen kann aufzeigen, wie sich das Klima und der Ozean in der Arktis verändert haben. Um den weiteren Verlauf der Veränderungen kontinuierlich zu verfolgen, werden Messgeräte und Probennehmer verankert, die während einer weiteren Expedition in dieses Seegebiet im kommenden Jahr wieder aufgenommen werden sollen.

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.