-Station III
Bremerhaven
Polarstern im Trockendock
Während der Frühjahrsliegezeit der Polarstern stehen Wartungs- und Reparaturarbeiten auf dem Programm. Im Trockendock der Lloyd Werft in Bremerhaven können Fachleute das Schiff auch von unten begutachten. Außerdem nutzt die Polarstern-Crew die Möglichkeit, einen ausgedienten Draht zu ersetzen: Mehrere tausend Meter eines sogenannten Einleiterkabels verlassen die Winde an Bord und landen auf dem Boden des Docks. Dort kann die Crew das Kabel so zerschneiden, dass es sich anschließend gut entsorgen lässt. Verschlissen ist das 18 Millimeter dicke Einleiterkabel im jahrelangen Einsatz. Großgeräte wie Das Ozeanboden-Beobachtungssystem OFOBS oder TV-Multicorer waren darüber mit dem Schiff verbunden und konnten wertvolle Aufzeichnungen vom Meeresboden liefern.
Hello Bremerhaven!
Nach vier Wochen Fahrt haben wir gestern unser Ziel erreicht: Polarstern’s Heimathafen Bremerhaven. Wir wurden mit bestem Wetter empfangen. Es war eine sehr erfolreiche Reise von der wir mit guten Eindrücken, einigen Proben und jedern Menge Messdaten absteigen. Wir bedanken uns bei Kapitän Kentges und der gesamten Besatzung für die schöne Überfahrt und freuen uns alle darauf, auf zukünftigen Reisen wieder mit Polarstern zur See fahren zu können.
Neues aus der Wassersäule
Auf unserer Route über den Atlantik halten wir nahezu jeden Tag einmal an und setzen unser CTD-Messgerät aus. Die CTD, das steht für “Conductivity, Temperature, Depth”, misst verschiedene ozeanographische Parameter der Wassersäule: Aus den Messungen von Druck, Temperatur und Salzgehalt können wir die Dichte für jede Schicht und die daraus resultierende Schallgeschwindigkeit im Wasser berechnen. Anders als in Luft ist die Schallgeschwindigkeit rund fünf mal so schnell und längst nicht so statisch. Da unsere Echolote die Laufzeit des Schalls vom Schiff zum Boden und zurück messen, brauchen wir diese Schallgeschwindigkeitsprofile der Wassersäule um die Laufzeit Messungen in Tiefenwerte umrechnen zu können. Mit der CTD lassen sich außerdem Wasserproben aus verschiedenen Tiefen nehmen. Diese Wasserproben werden danach gefiltert und mikorskopiert, um Erkenntnisse über die Verbreitung und Verteilung von Coccolitophoren – kleine einzellige Kalkalgen – zu gewinnen.
Land in Sicht
Nach knapp drei Wochen Fahrt haben wir am Wochenende die Kanarischen Inseln erreicht. Der Teide auf Teneriffa, der mit 7500 m Höhe über dem Meeresboden dritthöchste Inselvulkan der Erde, begrüßte uns zum Sonneruntergang am Abend davor. Für ein paar unserer technisch/wissenschaftlichen Besatzung war die Reise hier zu Ende. Sie wurden in Las Palmas von einem Versorgungsboot abgeholt. Für die anderen bedeutete der Zwischenstopp vor allem Frischproviant, denn wir erhielten eine Lieferung mit Salat, Gemüse und Obst. Nach kurzer Zeit konnten wir unsere Reise nach Norden weiter fortsetzen.
Unterwegs in der ITCZ
Schon während unserer letzten Tage im Südostpassat traten vereinzelte Schauer auf, tagsüber inklusive Regenbogen, nachts mit Wetterleuchten. Bei um die 29°C Lufttemperatur waren die Schauer aber eher eine warme Dusche, als eine willkommene Abkühlung. Die Innertropische Konvergenzzone, kurz ITCZ, empfing uns dann knapp nördlich des Äquators mit einem ausgeprägten Schauer. Dieser hatte einiges zu bieten: die Sicht ging durch den Regen deutlich runter, der Temperatursturz auf knapp 25°C fühlte sich immerhin etwas kühler an, was allerdings durch die gestiegene Luftfeuchtigkeit gedämpft wurde und die Böen mit bis zu 8 Beaufort fegten einem den Hut vom Kopf. Zum Schluss zeigte sich noch ein kurzes eingebettetes Gewitter. Bestimmt wird die ITCZ uns in den nächsten Tagen noch einiges bieten.
Über den Horizont hinausschauen
Vom Schiff aus sieht man nie weiter als bis zum Horizont. Für eine effiziente Meeres- und Polarforschung wollen wir jedoch genau dies tun. Dafür haben wir Software-Entwicklerin Inna Janssen an Bord: Sie erweitert die Software DSHIP Mapviewer, ein Kartentool, das ähnlich wie Google Maps funktioniert. Es stellt das Schiff in den Mittelpunkt großräumiger Geodaten wie Eisbedeckung, Wetterkarten und Meeresbodenstruktur. Wo finden wir am Meeresboden eine geeignete Stelle für eine Bodenprobe? In welche Richtung driften die von uns ausgesetzten Meereisbojen? Welche Route durch das Eis spart uns die meiste Zeit und Treibstoff? (Tipp: Manchmal lieber außenrum!) Solche Fragen lassen sich während einer Expedition mit dem Mapviewer beantworten, der sich mit dem neuen “Living Layers”-Modul künftig vollautomatisch selbst mit brandneuen Daten von Land versorgt.
Vielen Dank, Inna!
Die Antarktis-Saison 23/24 geht zu Ende
Mit Blick auf den Hafen von Walvis Bay und die Wüste Namib im Hintergrund begannen wir am 16.04. unsere Reise PS142. Unser Ziel ist Bremerhaven, wo das Schiff für die kommende Arktis-Saison vorbereitet wird. Auf dem Weg dorthin machen wir einen Zwischenstopp in Las Palmas (Gran Canaria). An Bord befinden sich 57 Leute (45 als Besatzung und 12 Wissenschaftler:innen). Auf dem Transit werden wir den Meeresboden entlang unseres Tracks bathymetrisch vermessen. Dazu werden wir zusätzlich täglich Profile mit der CTD, einer Sonde für Tiefseeuntersuchungen, nehmen, um die Messungen zu korrigieren und Wasserproben zu sammeln, die wir dann auf Coccolithophoren, einzellige Algen, untersuchen. Außerdem nutzen wir den Transfer, um die an Bord befindlichen IT-Systeme zu warten und zu aktualisieren sowie hier und da Reparaturen am Schiff durchzuführen.
Die letzten beiden Tage an Bord
Inzwischen sind wir westlich von Südafrika angekommen und werden am Sonntag nach 67 Tagen und über 12.000 Seemeilen in Walvis Bay in Namibia einlaufen. Die letzten Tage sind geprägt vom Schreiben der Berichte, dem Packen der Ausrüstung und dem Reinigen der Labore. Trotzdem können wir die Sonne und die Wärme an Deck nach der langen Zeit in der Antarktis noch ein wenig genießen. Hinter uns liegt eine sehr erfolgreiche, schöne und abwechslungsreiche Expedition. Was bleibt, sind:
• sehr viel Arbeit, da ganz viele neue Daten in den nächsten Jahren bearbeitet werden wollen von einem Gebiet, in dem die Polarstern bisher nicht gewesen ist
• wunderschöne Eindrücke von der sagenhaften ostantarktischen Kulisse
• schnell wechselndes Wetter unter Ausschöpfung der gesamten Skala von Windstille bis 12 Beaufort
• viele Walsichtungen und besenderte Robben
• ein erstmaliger Hafenaufenthalt in Hobart und Walvis Bay
• eine extrem gute Stimmung an Bord
• und vieles, vieles mehr …
Wir bedanken uns recht herzlich bei Kapitän Wunderlich und der ganzen Crew. Die Polarstern ist ein tolles Schiff mit einer tollen Crew. Wir kommen sehr gerne wieder.
Gino begeistert für Polarforschung
Mit dabei auf dieser Expedition ist, im Gepäck der Dresdner Forschenden, die kleine Kuscheltiergiraffe Gino. Gino ist das Maskottchen der Stammgruppe Neptun, in der Schüler:innen der Jahrgangsstufe 1 bis 3 gemeinsam an der Universitätsschule Dresden lernen. Für Gino ist es die erste Expedition in die Antarktis und er hat die spannende Aufgabe, den Forschenden bei Ihren Arbeiten über die Schulter zu schauen, sowohl an Bord von Polarstern als auch im Feldlager am Gaußberg. Mit eindrucksvollen Fotos von dem, was Gino erlebt, begeistert er für das Thema Polarforschung in der Schule und macht es damit für die Schüler:innen erlebbar. Und wer weiß, vielleicht will, nach Ginos spannenden Abenteuern, mal selbst jemand von den Kindern Polarforscher:in werden…
Methan
Auch auf dem Transit gehen unsere Messungen weiter. Betreut vom kleinsten „Team“ der Fahrt (einer Vertreterin der Atmosphärensektion des AWI) befindet sich an Bord das Luftchemie-Messgerät PICARRO, das unermüdlich während der gesamten Fahrt Luft ansaugt und mithilfe von Laser-Absorption den Methangehalt bestimmt. Zusätzliche Messungen des Kohlenstoffisotops 13C ermöglichen Einblicke darin, durch welche Art von Emission das Methan in die Luft gelangt ist und ob es aus der Region stammt oder von seiner Quellregion in die Antarktis transportiert wurde. Die gesammelten Daten sollen dabei helfen, zu verstehen, wie der Methanhaushalt in der Antarktis sich verhält und wie Methan über den Globus transportiert wird. Vergleiche mit den Daten der vorhergegangenen Expedition lassen außerdem Schlüsse über saisonale Veränderungen im Methanhaushalt der Region zu.
Feldkampagne am „Schwarzen Berg“
Schwarzer Berg – so wurde der von der Drygalski-Expedition entdeckte Vulkankegel zuerst genannt. Der deutsche Geologe Erich von Drygalski hat den Gaussberg bereits im Jahr 1902 vermessen. 122 Jahre später hat eine Gruppe von vier Geodäten und einer Geologin wieder Fuß auf den Gaussberg gesetzt: Für die Messkampagne transportierte unser Helikopter an Bord 3,8 Tonnen an wissenschaftlicher und technischer Ausrüstung von Polarstern zum Feldlager. Die Gruppe unter der Leitung von Mirko Scheinert (TU Dresden) hat geodätische Messungen, also eine Vermessung der Erdoberfläche, an wieder auffindbaren, durch die Drygalski-Expedition markierten Bergpunkten durchgeführt. Zudem hat das Team geologische Proben des vulkanischen Materials vor Ort genommen. Mithilfe von aufgenommenen Fotos können die Wissenschaftler:innen dann ein hochauflösendes, digitales Geländemodell erstellen. Nach drei Wochen erfolgreicher Geländearbeit ist die Gruppe dann wieder am 16. März auf die Polarstern zurückgekehrt.
Wir haben eine neue Lieblingsfarbe…
…die Farbe der Eisberge, direkt unter der Wasseroberfläche. Eisberge – sie haben uns in den letzten Wochen in allen Farben und Formen umgeben. Jeden Tag sahen sie anders aus und keiner gleicht dem Anderen. Die Kleinsten schauen nicht mal einen Meter über die Wasseroberfläche hinaus, die Größten haben einen Gipfel mit bis zu 150 Meter Höhe. Einige erreichen in der Tiefe sogar den Meeresboden und hinterlassen auf diesem spannende Muster, die wir kartiert und beprobt haben. Besondere Highlights waren bei der Fahrt durchs Eis die bewohnten Eisschollen mit süßen Pinguinen oder sich rekelnden Robben. Jeden Tag hielt der Blick aus dem Bullauge eine neue Überraschung bereit. Nun befinden wir uns auf dem Weg nach Norden und lassen die Eisberge leider hinter uns.
Frohe Ostern
Nach einem traumhaft letzten schönen Tag im Eis, an dem eine geodätische Station westlich vom Gaußberg gewartet wurde, sind wir nun auf dem langen Rückweg Richtung Namibia. Auch auf dem Transit werden wir weitere Messungen durchführen, wie z.B. die Kartierung des Meeresbodens und die Messung des Methangehaltes in der Luft. Trotzdem werden wir die Ostertage nutzen, um nach intensiven und erfolgreichen Tagen ein wenig zur Ruhe zu kommen. Die gesamte Besatzung der Polarstern wünscht ein frohes Osterfest.
Überraschende Funde
Bei einem Aufenthalt in der Antarktis können manchmal wirklich überraschende Entdeckungen gemacht werden. Unser Landteam untersucht derzeit die Geologie der Bunger Hills und sucht nach früheren Vermessungspunkten. Auf dem Gipfel des höchsten Hügels auf Thomas Island haben sie einen Steinhaufen gefunden. Um seinen Ursprung zu erforschen, prüften Sie den Steinhaufen vorsichtig und fanden zu ihrem Erstaunen zwei alte “Streichholzhefte”. Eines hatte einen roten Einband mit einem auffälligen „United States Army“-Logo, während auf dem anderen Heftchen Warnungen vor Moskitos und Malaria aufgedruckt waren. Erste Recherchen ergaben, dass die Streichholzheftchen aus Rationspaketen aus der Zeit des Zweiten Weltkriegs stammen, die von Mitte der 1940er bis in die 1950er Jahre an verschiedene militärische und zivile Expeditionen verteilt wurden. Thomas Island wurde im Januar 1948 von der United States Navy im Rahmen der „Operation Windmill“ besucht. Während dieses Besuchs wurde auf Thomas Island ein Vermessungspunkt eingerichtet, der wahrscheinlich durch den Steinhaufen markiert wurde. Die Streichhölzer wurden wieder unter den Steinhaufen zurückgelegt wie gefunden. Zwischen der Errichtung des Steinhaufens und der Wiederentdeckung durch die Polarstern-Wissenschaftler:innen sind etwas mehr als 76 Jahre vergangen.
Letzte seismische Messungen
Obwohl wir erst am 14.04 in Walvis Bay einlaufen werden, nähert sich unserer Haupt-Programm bereits dem Ende, da noch ein 18-tägiger Transit vor uns liegt. In den letzten beiden Tagen haben wir die seismischen Daten komplementiert, um ausgewählte Untergrundstrukturen mit akustischen Wellen abzubilden. Mit der hochauflösenden Seismik haben wir eine Grounding-Zone-Wedge vor dem Denman Gletscher vermessen. Für die tiefer-eindringende Seismik haben wir ein Verbindungsprofil vom Schelf auf den mittleren Hang aufgezeichnet. Dabei müssen die Profile immer wieder an die Eissituation angepasst werden. Auch die Wale scheinen zu bemerken, dass es Winter wird und verlassen die Gegend. Mussten wir die Seismik zum Beginn der Reise aufgrund von Meeressäugern in der Nähe des Schiffes noch sehr häufig unterbrechen, sind die Pausen in den letzten beiden Tagen deutlich kleiner geworden.
Monitoring von Krabbenfresserrobben
Krill ist für das Ökosystem des Südozeans von zentraler Bedeutung. Krill ist eine Schlüsselart, die als Nahrung für viele Tiere dient und einen wichtigen Beitrag zum Kohlenstoffkreislauf leistet. Die Auswirkungen der Klimaerwärmung und des erhöhten fischereilichen Drucks auf den Krill und dessen Konsument:innen sind jedoch noch unbekannt, zumal Untersuchungen der Krillpopulationen im Winter aufgrund der Eisdecke sehr schwierig sind. Unsere Biologinnen an Bord überwinden diese Hürde, indem sie Krill-fressende Robben mit Sendern ausstatten. Sie haben bisher 13 Krabbenfresserrobben (Lobodon carcinophaga) besendert und können damit ihre Bewegungen und ihr Tauchverhalten für die nächsten 6-7 Monate aufzeichnen. Damit können sie das Verhalten von Krabbenfresserrobben monitoren und die Verteilung des Krills im Winter nicht nur im offenen Ozean, wie bisher üblich, sondern auch unter dem Eis rekonstruieren. Unsere Biologinnen streben an, die Krabbenfresserrobben in das CCAMLR-Ökosystemüberwachungsprogramm einzubeziehen, um ihrer einzigartigen Rolle als wichtigster Krillkonsument der Welt Rechnung zu tragen.
Zurück am Gaußberg
Bei wunderschönem Wetter konnte unser Heli-Team in den letzten beiden Tagen unsere Landgruppe vom Gaußberg samt ihrer Ausrüstung wieder zum Schiff fliegen, so dass jetzt wieder die gesamte wissenschaftliche Crew an Bord ist. Teil der Ausrüstung war die sogenannte Tomate, eine kleine Hütte aus rotem Kunststoff, die dem Team an Land wertvollen Schutz geliefert hat (separater Bericht folgt). Während der Flugoperation haben wir beim hydroakustischen Kartieren auf dem Schelf einen kleinen unbekannten Trog gefunden, der extrem gut geschichtete Sedimente enthält und damit ein hervorragendes Klimaarchiv darstellt. Diese Sedimente konnten wir beproben, und damit liegt ein sehr erfolgreiches Wochenende hinter uns.
Lehren aus der Vergangenheit für die zukünftige Eisschilddynamik
Unser Geologie-Team hat bereits viele Sedimentkerne vom kontinentalen Schelf vor dem Vanderford-Gletscher gewonnen. Diese werden es uns erlauben, den Rückzug des Eises nach der letzten großen Eiszeit vor 20.000 Jahren zeitlich einzugrenzen. Der Vanderford-Gletscher ist einer der momentan am schnellsten zurückweichenden Gletscher der Antarktis. Dies ist alarmierend, da bisher davon ausgegangen wurde, dass vor allem die Westantarktis empfindlich auf den Klimawandel reagiert und die Ostantarktis weniger. Das Verhalten des Vanderford-Gletschers in der geologischen Vergangenheit gibt uns Aufschluss, ob Teile des angrenzenden Ostantarktischen Eisschilds in Warmzeiten kollabierten und zum Meeresspiegelanstieg beitrugen. Diese Informationen helfen uns, den aktuellen Eisrückzug infolge des Klimawandels besser einordnen und mögliche Folgen besser abzuschätzen: Befindet sich die Ostantarktis bereits an einem sogenannten Klimakipppunkt?
Auf der Suche nach Sedimenten
Zurzeit beproben wir ein Profil über den Schelf vor der Region des Vanderford-Gletschers. Mittels hydroakustischer Daten haben wir zahlreiche Indikatoren für vergangene Gletscherbewegungen gefunden. Unser Arbeitsgerät ist das Schwerelot, ein 5-15 m langes Stahlrohr mit einem zwei Tonnen schweren Gewichtssatz auf dem Top. Damit dieses in die Sedimente eindringt, müssen die richtigen Positionen identifiziert werden. Dazu treffen wir uns regelmäßig, um basierend auf den neuesten hydroakustischen Daten die besten Positionen auszusuchen und die Länge des Rohrs festzulegen. Das hat bisher hervorragend geklappt, sodass wir in den letzten beiden Tagen eine Vielzahl an Kernen sammeln konnten.
Bunger Hills
Nach vielen Jahren haben Wissenschaftler:innen der Polarstern wieder die Bunger Hills besucht: Diesmal arbeiteten sie auf der Thomas Island, wo sehr wenig über die Umwelt nach dem Rückzug des Inlandeises bekannt ist. Acht Wissenschaftler:innen nahmen Bohrungen in zwei Seen vor, maßen die Höhe der Uferlinien, die durch die Hebung des Landes in den letzten 10 000 Jahren entstanden sind, und entnahmen Proben für die Datierung und das Verständnis der Sedimente und der Biologie der Insel. Die Wissenschaftler:innen schliefen in Zelten; zusätzlich gab es ein Küchenzelt und ein Toiletten-/Aufbewahrungszelt. Das Küchenzelt diente als warmer Ort für das Frühstück und die Abendmahlzeiten sowie für den Austausch über die Fortschritte der einzelnen Projekte am Ende des Tages. Das Lager, das am Rande eines See lag, war schön, aber windig. Zu Beginn der Reise war die Landschaft schneebedeckt, was das Einrichten des Lagers und den Beginn der Feldarbeit zu einer Herausforderung machte.
Kartierung des Unbekannten
In unserem gesamten Arbeitsgebiet wurde bisher nur sehr wenig vom Meeresboden durch schiffsgestützte Sensoren kartiert. Daher kommt es immer wieder zu starken Abweichungen zwischen den Vorhersagen durch die Satelliten und unseren Messungen. Für die präzise Kartierung verwenden wir ein im Schiffsrumpf eingelassenes Fächerecholot. So wird pro Minute ein kilometerweites, unterseeisches Terrain kartiert. Die neuen bathymetrischen Daten haben bereits diverse Untiefen, steile Hänge und Canyons aufgezeigt. Insbesondere interessieren uns Strukturen, die auf Eisbewegungen hindeuten, wie Kratzspuren von Eisbergen, tiefe Tröge, die auf ehemalige Gletscher hinweisen, sowie Gletscherschrammen und Moränen. Darüber hinaus fließen die Daten in große globale Kartierungsprojekte wie das Nippon Foundation-GEBCO Seabed 2030 und IBCSO ein und werden öffentlich frei zur Verfügung gestellt, um Forschungsbereiche von Klimamodellierung bis hin zur Lebensraumkartierung zu unterstützen.
Vor dem Vanderford-Gletscher
Inzwischen haben wir nach einem gut eintägigen Transit das Arbeitsgebiet vor dem Vanderfort-Gletscher erreicht. Dabei handelt es sich um einen etwa 8,5 km breiten Gletscher, der in der geologischen Vergangenheit einen tiefen Trog in den Schelf erodiert hat. Direkt vor der Gletscherzunge beträgt die Tiefe des Troges über 2000 m. Nach ersten hyrdoakustischen Kartierungen haben wir die Nacht bei Böen in Orkanstärke gut geschützt vor den Frazier Islands verbracht. Jetzt gewinnen wir bei deutlich besserem Wetter Kerne im Trog, um die Rückzugsphasen des Gletschers zu rekonstruieren.
Lasst von euch hören, Floats!
Als Teil unserer multidisziplinären Expedition unterstützen wir zusammen mit unseren australischen Kolleg:innen des CSIRO eines der größten ozeanographischen Messprogramme weltweit: das ARGO-Programm. Wir setzen sogenannte Floats aus, die autonom Temperatur, Salzgehalt und Sauerstoffgehalt der Wassersäule in verschiedenen Tiefen messen. Diese Daten werden dann per Satellit alle paar Tage nach Hobart übermittelt. Besonders auf den kontinentalen Schelfen der Antarktis haben wir das Problem, dass Messungen der Wassersäule hauptsächlich in den Sommermonaten stattfinden, wenn die Kontinentalschelfe für Schiffe zugänglich sind. Unsere sieben neuen Floats werden uns hoffentlich Messungen von unter dem Eis und während der Wintermonate liefern und uns helfen, die Veränderungen im küstennahen Südozean besser zu verstehen.
Klimasignale in Sedimenten um die Antarktis
Ein Schwerpunkt der Expedition besteht darin, Sedimente vom Meeresboden zu sammeln. Unser Team von elf Wissenschaftler:innen der Universität Kiel und des AWIs untersucht damit vergangene Vereisungszyklen und die Eisschildstabilität der Ostantarktis. Die in der Vergangenheit abgelagerten Sedimente geben Aufschluss über die zeitliche Dynamik des Eisschildes und dessen Verbindung zum damals herrschenden Klima sowie der Ozeanzirkulation. Dafür wurden bereits einige Sedimentkerne und Oberflächenproben gewonnen. In den großen Wassertiefen des Südozeans wurden Kerne mit Längen von 15-20 m eingeholt, während am Shackleton Eisschelf aufgrund der Härte des Untergrundes kürzere Kerne gewonnen wurden. Erste Untersuchungen zeigen, dass die Sedimente des Südozeans karbonatische und kieselige Mikrofossilien enthalten, während Schelfsedimente durch silikatreiches Material gekennzeichnet sind. Für weitere Analysen an Land verbleiben die Proben bis zum Einlaufen von Polarstern gekühlt gelagert an Bord.
Vor dem Gaußberg
Gestern wurde die Landgruppe der TU Dresden zum Gaußberg ausgeflogen. Der Gaußberg ist ein erloschener Vulkan, der 1902 erstmalig von Erich von Drygalski, dem Leiter der ersten deutschen Südpolarexpedition, gesichtet wurde. Das Team der TU Dresden wird mit Unterstützung von Kolleg:innen der University of Tasmania am Gaußberg für 3-4 Wochen ein Feldlager aufschlagen und insbesondere geodätische Messungen durchführen, um so Bewegungen der Erdkruste als Folge von vergangenen und heutigen Eismassenveränderungen zu vermessen. Uns alle hat der Gaußberg mit schönem Wetter und einer atemberaubenden antarktischen Kulisse empfangen.
Strukturen am Meeresboden
Neben einigen geologischen und ozeanographischen Stationen in den letzten Tagen, waren die restlichen Gruppen noch beschäftigt mit dem Aufbauen und Vorbereiten der kommenden Messungen und stehen jetzt in den Startlöchern: So auch das Seismik-Team bestehend aus Studierenden und Wissenschaftler:innen der Uni Kiel, Uni Tasmanien und des AWIs. Über die letzten zwei Wochen wurde die Instrumentenkonfiguration aus einer Hydrophonkette von 100 m (Uni Kiel) oder 600 m Länge (CSIRO) und eine seismische Quelle zusammengestellt. Dabei wurden Tag für Tag mehr Eisberge und auch einige Wale gesichtet. Die professionellen Walbeobachtungen starten jetzt mit dem ersten Seismikprofil, auf welches sich das ganze Team freut: Bis zu 3000 m in die Tiefe des Meeresbodens können wir Strukturen aufzeichnen, um Indikatoren der historischen Eisausdehnungen zu finden.
Endlich da
Inzwischen sind wir endgültig in der Ostantarktis angekommen: Nach den ersten Eisbergen haben auch Eisfelder nicht lange auf sich warten lassen. Der erste Programmpunkt war das Ausfliegen der Kölner Landgruppe in die Bunger Oase, ein weitgehend eisfreies Gebiet mit vielen Seen, in denen geowissenschaftliche Untersuchungen durchgeführt werden. Wir haben mit dem Bordhubschrauber acht Personen und fast 4,5 Tonnen Ausrüstung ausgeflogen. Wir sind gespannt, was die Gruppe bei ihrer Rückkehr in circa drei Wochen zu berichten haben wird. Erste bathymetrische Untersuchungen der Bunger Oase, unter Verwendung der Systeme auf der Polarstern, zeigen viele glaziale Strukturen. Diese werden dazu beitragen, die Eisschilddynamik in der Ostantarktis zu rekonstruieren.
An alles gedacht?
Unser Team aus acht Landgeolog:innen bereitet sich auf seinen Einsatz in der Bunger Oase vor. Ziel ist die Durchführung umfassender geologischer, geomorphologischer und geodätischer Untersuchungen, um die Vereisungs- und Klimageschichte dieser abgelegenen Region zu entschlüsseln. Unsere Helikopter an Bord bringen das Team von Polarstern aus zu einer Insel in der Nähe des Eisschildrandes, wo es für einige Wochen ein selbst errichtetes Feldlager beziehen und wissenschaftliche Arbeiten durchführen wird. Neben der Wissenschaft spielt natürlich auch die Verpflegung eine wichtige Rolle, inklusive einer entscheidenden Frage: Wird die Schokolade ausreichen?
Roaring Forties / Furious Fifties
Wir befinden uns weiter auf dem Weg nach Süden: Wir sind bei 56°S angekommen und haben in den letzten Tagen Bekanntschaft mit den Roaring Forties und den Furious Fifties gemacht. Dabei handelt es sich um den Bereich zwischen 40 und 60° Breite auf der Südhalbkugel, in denen häufig kräftige Westwinde auftreten, so auch auf unserem Transit. Nun sind alle gut eingeschaukelt und unsere Stationsarbeiten auf dem Weg in die Antarktis gehen weiter. Heute werden wir bei deutlich besseren Wetter, als in den vergangenen Tagen, Beprobungen des Meeresbodens und der Wassersäule durchführen.
Die Enthüllung des Expeditionslogos
Das Expeditionslogo nimmt einen wichtigen Platz auf jeder Expedition ein: Es wird nicht nur die wissenschaftlichen Präsentationen der Expeditionsteilnehmenden schmücken, sondern auch als Expeditionsaufkleber unsere Laptops, Wasserflaschen und Zargesboxen. An Bord werden die Aufkleber Kabinentüren und Labore zieren. Die PS-141-Fahrtteilnehmenden arbeiten mit den verschiedensten Methoden am gemeinsamen Ziel, die Veränderungen in der Ostantarktis und im Südozean zu verstehen. Unser Logo zeigt nicht nur die Küstenlinie unseres Arbeitsgebietes, sondern auch die wissenschaftlichen Geräte, die wir einsetzen werden und die drei Kontinente, die wir auf unserer Fahrt besuchen werden. Der Tasmanische Teufel steht hier für den Beginn der Expedition in Tasmanien und das Erdmännchen für unseren Endhafen in Namibia. Die meiste Zeit Expedition werden wir hoffentlich im Land der Adélie-Pinguine verbringen, wenn die verschiedenen Gruppen auf dem antarktischen Kontinent und auf dessen Schelfen arbeiten.
Seit 48 Stunden sind wir nun auf See und gewöhnen uns langsam an unseren schaukelnden Untersatz. Wir sind Wissenschaftler:innen der Unis Kiel, Köln und Dresden, des AWI, der Sorbonne-Université in Paris sowie von vier australischen Instituten und Forschungseinrichtungen. Unterstützt werden wir von unseren Heli-Piloten, Mitarbeiter:innen des Deutschen Wetterdienstes und Walbeobachter:innen. Leider ist uns das Wetter nicht wohl gesonnen. Ein Orkantief südlich von uns verhindert, dass wir direkten Kurs auf die Antarktis nehmen können. Daher fahren wir vorerst nach Westen, wo heute nach Verlassen der australischen Wirtschaftszone um 6:30h lokaler Zeit die wissenschaftlichen Arbeiten mit dem Anschalten der hydroakustischen Systeme begonnen haben. Jetzt gerade haben wir unsere erste Stationen beendet, an der wir Wasser- und Planktonproben gesammelt haben.
Auf geht’s zu EASI-3!
Heute um 18 Uhr tasmanischer Zeit sind wir mit der Polarstern aus Hobart zu der Expedition EASI-3 ausgelaufen. Hinter uns liegt ein langer Flug und ein aufregender Hafenaufenthalt mit vielen Aktivitäten. Im Rahmen einer Ausstellung an der Waterfront haben wir das Arbeiten und Leben auf der Polarstern vorgestellt. Bei dem ‚Hobart Climate Talk‘ wurden öffentlich Kippunkte des antarktischen Klimasystems diskutiert. Vor uns liegt die Ostantarktis. Die Expedition PS141 mit dem Titel „East Antarctic Ice Sheet Instability and its interaction with changes in Southern Ocean circulation – Part 3“ ist die dritte der EASI Expeditionen. Diese haben das Ziel, Eisschildveränderungen der Ostantarktis in verschiedenen Zeiten der Vergangenheit zu untersuchen. Der Fokus von EASI-3 liegt auf geowissenschaftlichen Untersuchungen. Wir sind sehr gespannt, was uns erwartet.
Frischer grüner Salat in Hobart
EASI-2 geht zu Ende, nach 63 Tagen auf See sind wir heute früh in den Hafen von Hobart eingelaufen. Ausgestiegen wird noch nicht, wir müssen erst noch bunkern. Bei der Einfahrt in die Bucht genossen wir an Deck die Sonne, den Wind und das viele Grün entlang der Südküste Tasmaniens. Dass wir uns vor knapp drei Wochen noch am Denman-Gletscher durch Treibeisfelder kämpften, scheint eine Ewigkeit her zu sein. Wir querten während dieser Expedition den Indischen Ozean zweimal und forschten in den entlegensten Gebieten der Ostantarktis. Die gewonnenen Daten und das gesammelte Probenmaterial werden uns auf Jahre beschäftigen. Der nächste Fahrtabschnitt EASI-3 wird dort weitermachen, wo wir aufgehört haben und das wissenschaftliche Puzzle weiter vervollständigen. Unsere Arbeit gewährt viele neue Einblicke in aktuelle und vergangene klimatische und ozeanografische Trends der Ostantarktis. Vor allem erlaubt es uns aber, zukünftige klimatische Veränderungen in diesem einmaligen Lebensraum besser vorherzusagen.
Kaum sichtbar, aber voller Leben
Der Klima-Raum an Bord ist gefüllt mit Inkubationsflaschen, in denen mikroskopisch kleine Algen (Phytoplankton) untersucht werden. Über die Photosynthese wandeln Mikroalgen Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre in Biomasse um. Wenn sie sterben und zum Meeresboden sinken, wird der atmosphärische Kohlenstoff langfristig in der Tiefsee gespeichert (biologische Kohlenstoffpumpe). Mikroalgen spielen daher eine extrem wichtige Rolle für das globale Klima. Für das Wachstum brauchen Mikroalgen Nährstoffe wie Eisen und Mangan, die im Südpolarmeer um die Antarktis in sehr niedrigen Konzentrationen vorkommen. In biologischen Experimenten untersuchen wir, wie sich dieser Mangel auf die Mikroalgen und ihre assoziierten Bakteriengemeinschaften auswirkt. Mit den Experimenten tragen wir dazu bei, die größtenteils unbekannten Konsequenzen des Klimawandels für das einzigartige Ökosystem der Antarktis zu verstehen und mögliche Auswirkungen auf globale Klimaprozesse besser vorherzusagen.
Geschichte des weltgrößten Strömungssystems: der Antarktische Zirkumpolarstrom
Entlang unseres Südozean-Profils nehmen wir neben Wasserproben lange Sedimentkerne, mit denen wir den Antarktischen Zirkumpolarstrom als global größtes Strömungssystem rekonstruieren wollen. Diese einzigartigen Klima-Archive erlauben uns, Veränderungen in der für das globale Klima wichtigen Region weit in die Vergangenheit zu verstehen. Anhand der chemischen Zusammensetzung von Sedimenten und Mikrofossilien rekonstruieren wir Strömung, Temperatur oder im Ozean gespeicherte Kohlenstoffmengen. Aus anderen Regionen wissen wir, dass es im Zuge natürlicher Klimaschwankungen zu tiefgreifenden Änderungen kam: In der letzten Warmzeit ist der antarktische Zirkumpolarstrom circa 15% schneller geflossen und war circa 1,5°C wärmerer als heute. Wie sich dieses riesige Stromsystem aber im Indischen Ozean veränderte, ist bislang unbekannt. Wir hoffen, mit den auf unserer Expedition gewonnenen Kernen neue Erkenntnisse zu erlangen.
Aus dem ewigen Eis bis in die gemäßigten Breiten
Die Antarktis haben wir bereits vor fast zwei Wochen hinter uns gelassen. Seither sind wir nach Norden gefahren, um die Wassersäule des indischen Sektors des Südozeans zu untersuchen. Die einzelnen Wassermassen des Südozeans lassen sich aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften (Temperatur, Salzgehalt, Dichte) gut unterscheiden. Etwa alle 100 nautische Meilen sind wir angehalten, um Wasserproben von der Wasseroberfläche bis zum Meeresboden zu nehmen. Diese Beprobung in regelmäßigen Abständen ist ein wichtiges Werkzeug in der physikalischen und chemischen Ozeanographie, um einerseits die Zirkulation der Ozeane, andererseits die gelösten Konzentrationen einzelner Elemente zu bestimmen. In diesem Teil des Südozeans wurde eine so umfassende chemische Beprobung der Wassersäule noch nie durchgeführt. Wir sind gespannt auf die Ergebnisse, schließlich sind wir direkt vor dem Ostantarktischen Eisschild gestartet, während die letzte Station (45°S) schon im nördlichsten Teil des Zirkumpolarstroms lag.
Methan im Südozean
Methan ist nach CO2 das zweitwichtigste vom Menschen beeinflusste klimarelevante Treibhausgas. Zwar hat Methan nur eine kurze Lebenszeit in der Atmosphäre, dennoch leistet die Verringerung von Methan-Emissionen einen entscheidenden Beitrag zum Klimaschutz. Hierfür ist es wichtig, das globale Methan-Budget mit allen Senken sowie natürlichen und anthropogenen Quellen zu beziffern und beteiligte Prozesse besser zu verstehen. Polare Gebiete sind ein wichtiger Teil des globalen Methankreislaufs, im Südozean sind jedoch weitere Beobachtungen erforderlich, um das Verhalten von Methan besser zu verstehen. Während EASI-2 werden fortlaufend die Methan-Konzentration und isotopische Zusammensetzung in der Luft über dem Südozean gemessen. Darüber hinaus nehmen wir Wasserproben zur Bestimmung der Methan-Konzentration im Oberflächenwasser und tieferen Wasserschichten. Durch diese Daten werden Methan-Quellen und -Senken im Südozean bestimmt und die Genauigkeit von Klimamodellen verbessert.
Neue Perspektiven
Unsere EASI-2-Expedition ist filmreif – davon sind unsere beiden Dokumentarfilmerinnen Ines Reinisch und Bianca Thielen überzeugt. Seit Beginn der Expedition begleiten sie uns mit ihrer Kamera und dem liebevoll genannten „Puschel“, dem flauschig eingepackten Mikrofon. Sie gehen der Frage nach, was es bedeutet, in dem stürmischen Seegebiet entlang des Antarktischen Zirkumpolarstroms und der eisigen Ostantarktis Wissenschaft zu betreiben. Dabei legen sie ihren Fokus auch auf die Crew, ohne deren Expertise, Fähigkeiten und ständiger Blick für die Sicherheit an Bord keine Wissenschaft möglich wäre. Und manchmal kommt es auch zu einem fröhlichen Perspektivenwechsel!
Letzter Stopp vor Verlassen der Antarktis: Denman-Gletscher
Nach mehr als drei Wochen Forschungsarbeiten auf dem ostantarktischen Schelf hat Polarstern die Antarktis wieder verlassen. Die Zeit war sehr arbeitsintensiv in spektakulärer Kulisse. Alle Arbeitsgruppen an Bord konnten reichlich Material oder Daten für ihre Forschungsvorhaben sammeln. Sogar das Gebiet vor dem Denman-Gletscher konnten wir noch anfahren. Von diesem großen Gletscher wurde in jüngster Zeit in den Medien berichtet, da er zunehmend dem Einfluss wärmeren Wassers aus dem Norden ausgesetzt sein könnte, was zu erhöhten Schmelzraten und verstärktem Kalben von Gletschereis führen kann. Auch wir haben diese wärmere Wassermasse in größerer Tiefe in unmittelbarer Nähe des Denman-Gletschers beobachtet, und auch das basale Schmelzen des Denman-Gletschers ist anhand unserer Wasserdaten nachweisbar.
Sediment im antarktischen Eis
Während unserer Expedition EASI-2 werden nicht nur Sedimente aus dem Südozean und eisbedeckten antarktischen Fjorden gesammelt. Wir gewinnen auch Gesteinsschutt direkt aus dem Antarktischen Eisschild. Dafür werden ausgewählte Lokalitäten in küstennahen Gebieten der Ostantarktis angeflogen, um Gletschereis mit enthaltenem Moränenmaterial zu erbohren. Dieser Gesteinsschutt wurde durch das Eis aus dem anstehenden Untergrund aufgenommen und erlaubt uns Einblicke in die sonst kaum zugängliche regionale Geologie. Diese Gesteinsfragmente sind auch äußerst wertvoll für Verwitterungsstudien, welche in den Laboren am GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel durchgeführt werden sollen. Da diese Gesteinsfragmente noch nie der Atmosphäre ausgesetzt waren, enthalten sie keinerlei industrielle Verunreinigungen. Ideales Probenmaterial also, um das natürliche Verwitterungsverhalten verunreinigungsanfälliger Spurenmetalle wie Blei oder Eisen zu untersuchen.
Eisen
Wenn wir an Metalle denken, dann meist im Kontext als Giftstoffe. Metalle sind jedoch auch essentielle Nährstoffe. Eisen wird beispielsweise für den Sauerstofftransport in unserem Blut benötigt und Pflanzen können ohne Eisen keine Photosynthese durchführen. Im Südozean ist die Eisenkonzentration so niedrig, dass sie oft das Wachstum von Phytoplankton (winzige Algen) einschränkt, die die Basis des antarktischen Nahrungsnetzes bilden und CO2 aufnehmen. Die Verfügbarkeit von Eisen rund um die Antarktis kann also die Menge des antarktischen Lebens bestimmen und das globale Klima beeinflussen. Eisen hat eine geringe Löslichkeit, sodass sein Vorkommen im Meerwasser von Quellen wie schmelzenden Gletschern abhängt. Allerdings verstehen wir die zugrunde liegenden Prozesse nicht vollständig. Daher ist es schwierig vorherzusagen, wie sich der Klimawandel auf die Eisenversorgung und damit auf das Phytoplanktonwachstum auswirken wird. Wir hoffen, während der Expedition einige Antworten auf diese Fragen zu finden.
Kartierung des Unbekannten: Weihnachtsüberraschung in der Prydz Bay
Am ersten Weihnachtstag nutzte unser Bathymetrie-Team das schiffsintegrierte Fächer-Echolot, um ein bisher unerforschtes Gebiet der MacKenzie-Polynia, in der Nähe des Amery-Eisschelfs, zu kartieren. Umgeben von Eis und meist unzugänglich, enthüllte das Gebiet Überraschungen. Topografische Modelle aus Satellitendaten stimmen nicht mit dem tatsächlichen Meeresboden überein. Die entdeckten Tiefen und Strukturen unterscheiden sich erheblich und werfen Licht auf die verborgene Welt unter dem Eis. Die gesammelten Daten tragen zum Nippon Foundation Seabed 2030 Projekt bei, das darauf abzielt, die General Bathymetric Chart of the Oceans (GEBCO) und die International Bathymetric Chart of the Southern Ocean (IBCSO) zu verbessern. Sie sind auch eine Fundgrube für andere wissenschaftliche Teams. Strukturen am Meeresboden zeugen von intensiver glazialer Erosion während früherer Eiszeiten. Geolog:innen nutzen die Topografie, um potenzielle Sedimentablagerungen zu lokalisieren. Ozeanograf:innen können lokale Variationen im Fluss von Wassermassen besser verstehen.
Ein gutes neues Jahr 2024!
Wir sind noch immer in der Prydz-Bucht unterwegs und unser Programm ist eng getaktet: Wir sind selbst ein wenig überrascht, wie viele Teilgebiete wir in der kurzen Zeit besucht haben und wie störungsfrei wir unser Programm abarbeiten können. Die Meereisbedeckung ist nach wie vor sehr gering für diese Jahreszeit und das Wetter meinte es in den letzten Wochen gut mit uns. Wenn wir dieses Arbeitsgebiet in einer Woche verlassen, sollten wir alle geplanten Regionen besucht und untersucht haben. Aktuell befinden wir uns in der südöstlichen Prydz-Bucht direkt vor dem Amery Eisschelf. Wir schließen derzeit unter anderem Wasser-Messungen entlang dieser schwer zugänglichen Schelfeiskante ab. Es wird uns schwerfallen, diese traumhafte Eislandschaft zu verlassen. Wir wünschen allen Leserinnen und Lesern ein schönes und gutes neues Jahr 2024!
Blei im Südlichen Ozean
Obwohl der Südliche Ozean im Vergleich zu anderen Weltmeeren noch relativ ursprünglich ist, kann man auch hier den Einfluss des Menschen eindeutig nachweisen: Blei zum Beispiel ist ein Spurenmetall, dass durch industrielle Verbrennungsprozesse in die Atmosphäre ausgestoßen wird und so auch in unsere Ozeane gelangt. Auf unserer Fahrtroute untersuchen wir Blei-Konzentrationen im Meerwasser und deren isotopische Zusammensetzung. Nachdem es in den Südozean eingedrungen ist, wird das Blei mit den verschiedenen Wassermassen nicht nur räumlich umverteilt, sondern auch in größere Tiefen transportiert. Wir erwarten, dass auf unserer Route das oberflächennahe Wasser rund um Südafrika die höchsten Blei-Konzentrationen aufweisen wird und in den entlegensten Gebieten in der Antarktis die niedrigsten. Wir wollen herausfinden, ob es im Südozean noch Gebiete mit natürlichen, unverändert niedrigen Bleigehalten gibt.
Ein frohes Weihnachtsfest!
Aus der traumhaft schönen Eisberglandschaft der antarktischen Prydz-Bucht schicken wir herzliche Weihnachtsgrüße in die ferne Heimat. Wir wurden bei unserer Ankunft von Pinguinen, Robben, Buckelwalen und australischen Kolleginnen und Kollegen begrüßt. Die nächsten Wochen untersuchen wir die aktuellen und vergangen Umweltbedingungen dieser einzigartigen ursprünglichen Landschaft.
Die Besatzung von EASI-2 (PS140) wünscht ein friedvolles Weihnachtsfest!
Die Chemie des Meeresbodens
Meerwasser ist reich an gelösten Haupt- und Spurenelementen. Diese gelangen durch atmosphärischen Eintrag, durch Flüsse oder aus Sedimenten am Meeresboden in die Ozeane. Wenn abgestorbene Organismen aus der Wassersäule am Meeresboden bakteriell zersetzt werden, wird dabei Sauerstoff verbraucht. Das kann unter Umständen dazu führen, dass einzelne Elemente und Nährstoffe aus dem Sediment gelöst und in das darüberliegende Meerwasser abgegeben werden. Während unserer Expedition EASI-2 gewinnen wir auch das im Sediment enthaltene Porenwasser aus bis zu 50 Zentimeter langen Sedimentkernen, um die chemischen Bedingungen in der Tiefsee des Südozeans und auf dem ostantarktischen Schelf zu bestimmen. Diese Arbeiten ermöglichen uns einerseits zu beurteilen, ob ein Sediment für klimatische Rekonstruktionen geeignet ist. Andererseits hilft uns die chemische Messung der Porenwasser-Zusammensetzung, den Stoffkreislauf teils lebenswichtiger Elemente und Spurenmetalle im Ozean besser zu verstehen.
Ein warmer Empfang am eisigen Ende der Welt
Am Sonntag konnten wir erfolgreich das Landgeologenteam ausfliegen: Wir nutzten die Gelegenheit, um australische Kolleg:innen auf der antarktischen Davis-Station zu besuchen. Der Empfang war äußerst herzlich, wir wurden auf der Station herumgeführt, uns wurde die lokale Infrastruktur gezeigt und sehr leckere Scones (ein ursprünglich britisches Gebäck) gereicht. Aktuell arbeiten 56 Personen auf dieser relativ großen Station, welche diese Sommer-Saison erneuert wird. Sogar ein 2G-Mobiltelefonnetz gibt es, die Zeiten unserer Handys stellten sich bei der Anfahrt auf einmal auf die lokale Uhrzeit um. Im Austausch besuchten uns auch einige australische Kolleg:nnen auf Polarstern und waren von unserem Schiff begeistert.
Was hat die COP28 mit uns zu tun?
Zum ersten Mal werden fossile Energieträger in der Abschlusserklärung der Klimakonferenz COP28 benannt. Dies ist ein wichtiger Schritt im Kampf gegen die Klimakrise, welcher aber aus wissenschaftlicher Sicht nicht weit genug geht. In der Abschlusserklärung wird lediglich von einem „Übergang“ und nicht von einer Abkehr von fossilen Energieträgern gesprochen, womit das 1,5-Grad-Ziel nicht einzuhalten sein wird. Aktuell untersuchen wir an Bord der Polarstern die Instabilität des ostantarktischen Eisschildes. In einer Zukunft in der das 1,5-Grad-Ziel verfehlt wird, wird es auch hier zu erheblichen Veränderungen kommen. Steigende Temperaturen könnten zur Destabilisierung dieses Eisschildes führen, mit drastischen Auswirkungen auf den globalen Meeresspiegel. Die Polarstern befindet sich derzeit in der ostantarktischen Prydz-Bucht. Die Meereisgrenze ist diesen Dezember sehr viel weiter zum Kontinent verschoben als in vergangenen Jahren – das Südpolarmeer nördlich der Prydz-Bucht ist nahezu eisfrei.
Land in Sicht
Die Landgeologen haben lange warten müssen, aber am Sonntag wird schließlich auch ihr Zielgebiet erreicht: Die Vestfold Hills am Ostrand der antarktischen Prydz-Bucht. Nach einem kurzen Besuch der dort ansässigen australischen Forschungsstation Davis werden die sechs Geologen mit den Hubschraubern an Bord von Polarstern in das eisfreie Gebiet ausgeflogen. Dort wird ein Feldlager aufgebaut, von dem aus Sediment- und Gesteinsproben an Land, aus dem angrenzenden Inlandeis und insbesondere aus Seen und einem Fjord genommen werden. Das Alter und die Zusammensetzung der Proben sollen neue Erkenntnisse zur Vereisungsgeschichte der Vestfold Hills liefern, aber auch zu den lokalen Meeresspiegel- und Klimaveränderungen sowie ihren Einflüssen auf die Eisvorstöße und -rückzüge. Das Landteam wird im täglichen Kontakt zum Schiff stehen: nach etwa drei Wochen wird das Team zurück auf das Schiff kommen.
Eine kleine Geschichte der Zeit
Mit unseren Sedimentkernen begeben wir uns auf eine Reise durch die Zeit und untersuchen mit verschiedenen Analysemethoden die Klimageschichte des Südozeans. Die Sedimentkerne reichen dabei bis zu 25 Meter tief in den Meeresboden. Die mikroskopische Untersuchung der Überbleibsel vergangenen Lebens, wie fossilem Phytoplankton und Zooplankton, hilft uns, die Veränderungen des Ozeans im Verlauf der letzten Klimazyklen zu entschlüsseln. Eine wichtige Rolle spielen dabei fossile Überreste von Kieselalgen, welche es nicht nur erlauben, klimabedingte Veränderungen der Wassertemperaturen und der Meereisbedeckung zu rekonstruieren, sondern auch Altersinformationen aus Sedimenten vom Meeresboden zu gewinnen. Einige der bisher auf dieser Reise gewonnenen Sedimentabfolgen lassen sich so auf bis zu 800,000 Jahre Sedimentationsgeschichte datieren.
Eine OP am offenen Herzen
Mittlerweile sind wir an der Polarfront angekommen. Während wir Wissenschaftler:innen den ganzen Tag bis in die Nacht an Deck Geräte einsetzen, kümmert sich die Maschinenbesatzung um das Herzstück unseres Schiffes: Polarstern verfügt über vier Hauptmaschinen mit je acht Zylindern. Die Zylinderkopfdichtung an einem der Zylinder ist verschlissen und muss ausgetauscht werden. Die Ingenieure und Schiffsmechaniker nutzen deshalb unsere Stationszeit, um den Zylinderkopf abzumontieren und zu warten. Und das bei einem Seegang von drei Metern. Bis wir mit all unseren wissenschaftlichen Arbeiten fertig sind, ist längst eine neue Zylinderkopfdichtung montiert und der Motor kann uns verlässlich zu den nächsten Wegpunkten bringen.
Jeden Tag Neues lernen
Nun sind wir seit knapp zwei Wochen unterwegs und Tag für Tag finden wir uns mehr in unseren Arbeitsgruppen ein. Diese bestehen aus dem Bathymetrie-, Wasser-, Spurenmetall-, Marine Geologie-und dem Landgeologie-Team. So wurden zunächst die Labore eingerichtet und Einweisungen in die verschiedenen Arbeitsgeräte gegeben. Mit jeder Station werden unsere Handgriffe sicherer und wir lernen jeden Tag viel Neues, nicht nur innerhalb der Gruppen, sondern auch untereinander. Es ist die besondere Offenheit aller hier an Bord, ihr Wissen zu vermitteln und Einblicke in ihre spezifischen Bereiche für alle zu ermöglichen. Nachfragen: erwünscht!
Das beste Zeitfenster
Ein wichtiger Teil der Forschungsarbeiten auf unserer EASI-2-Ausfahrt findet im offenen Südozean statt, und dort vor allem im Bereich ozeanischer Fronten. In diesen Gebieten ist das Wetter jedoch extrem wechselhaft und viel zu oft sehr stürmisch. Bei einem Wellengang von über sechs Metern können wir an Bord einen Großteil der Geräte nicht mehr einsetzen. Bei wirklich stürmischer See müssen die Arbeiten komplett eingestellt werden. Die meisten unserer geplanten wissenschaftlichen Stationen ziehen sich über 10-16 Stunden hin und über diese Zeit hinweg müssen die Wetterbedingungen stimmen. Wir besprechen deshalb mehrmals täglich die Wetterlage und passen unsere Stationspläne dem Wetter an. Natürlich arbeiten wir dabei nach Bedarf zu jeder Tages- und Nachtzeit.
Ostantarktis, wir kommen!
Nach einem etwas längeren Stopp in Kapstadt ist Polarstern unterwegs in den indischen Sektor des Südlichen Ozeans. Kapitän Lauber und seine Crew haben herausragende Arbeit geleistet, um einen defekten Bugstrahler und ein Radargerät im Hafen auszutauschen. Unsere Fahrt EASI-2 ist eine von drei Expeditionen (EASI-1, -2 und -3), welche sich der Vergänglichkeit des Ostantarktischen Eisschildes widmen. Lange wurde dieser Teil des Antarktischen Eisschildes als stabil angesehen. Zuletzt mehren sich die Anzeichen, dass sich das vorgelagerte Meereis auch in diesem Teil der Antarktis zurückzieht. Unsere Ausfahrt wird die Zirkulation und die Chemie des Südlichen Ozeans genau untersuchen. Neue Sedimentkerne vom Meeresboden werden uns Einblicke in Zirkulationsmuster und Beschaffenheit des Meerwassers in der jüngeren geologischen Vergangenheit ermöglichen. Landgeolog:innen untersuchen die Klimaentwicklung in der küstennahen Antarktis, während Biolog:innen die Verfügbarkeit wichtiger Nährstoffe bestimmen.
Ende der Reise
Nach vier Wochen auf See sind wir nun kurz vor Kapstadt. Die Forschung ist beendet, die Geräte ausgeschaltet und die Kisten gepackt. Es wurde auch auf diesem Transit an 26 Messtagen wieder ein beachtlicher neuer Streifen Meeresboden vermessen und unterwegs sowie auf den einzelnen Stationen etliche Luft- und Wasserproben genommen. Trotz dessen, dass wir uns in den Ausläufern eines südlich gelegenen Sturmtiefs befinden, meint es die See gut mit uns und das Wetter beschert uns für den letzten Abend noch mit einem wunderschönen Sonnenuntergang. Bald geht es dann für die meisten wieder zurück in den Winter. Am Ende bleibt uns nur noch, uns beim Kapitän und der gesamten Besatzung für eine sehr angenehme und erfolgreiche Reise zu bedanken!
Verfolgung chemischer Schadstoffe im Atlantischen Ozean
Polarstern fährt weiter nach Süden, nachdem wir vergangene Woche den Äquator überquert haben. In der Zwischenzeit sammelt Dr. Zhiyong Xie Meerwasser- und Luftproben entlang des Transekts. Er untersucht chemische Stoffe von der Luft bis in die Tiefsee sowohl auf persistente organische Schadstoffe, die durch die Stockholmer Konvention verboten sind, als auch auf eine Reihe neuer Chemikalien, die Anlass zu Besorgnis geben. Dazu gehören z. B. Substanzen, die mit Mikroplastik in Verbindung stehen, vom Land bis in den Ozean transportiert werden können und schädliche Auswirkungen auf Fische, Seevögel und andere Meeresorganismen haben. Auf dem Peildeck werden Luftproben gesammelt und gleichzeitig wird aus dem Ansaugsystem des Schiffes Oberflächenwasser beprobt. Außerdem verraten die vertikal gewonnenen Wasserproben der CTD-Stationen etwas über die chemischen Verunreinigungen in der Wassersäule bis 1000 m Tiefe. Glücklicherweise bietet Polarstern eine einzigartige Plattform für die Untersuchung der Transportwege von organischen Schadstoffen im Atlantischen Ozean.
Freude an Land
Während die eine Polarstern-Besatzung Richtung Kapstadt dampft, hat die andere frei. Den Landaufenthalt nutzte Crewmitglied Markus Plehn für einen tollen Besuch: Er übergab eine Spende von 6.500 Euro an die Kinderonkologie der Universitätsmedizin Rostock. Das Geld stammt aus Spenden der Expeditionsteilnehmenden sowie aus Einnahmen des Wiegeclubs. Bereits seit über 20 Jahren treffen sich sonntags dessen Clubmitglieder an der Waage, um zu erfahren, ob sie ihre Gewichtszunahme oder -abnahme im Vergleich zur Vorwoche richtig eingeschätzt haben. Wer daneben liegt, zahlt eine Strafe, die im Spendentopf landet – und für große Freude in der Klinik sorgt.
Der tägliche CTD-Stopp
Nach unserem Zwischenhalt in Gran Canaria geht es nun weiter Richtung Kapstadt. Es ist ruhiger geworden an Bord, aber das Programm geht weiter. Es werden Luft- und Wasserproben genommen und der Meeresboden vermessen. Und einmal am Tag stoppen wir das Schiff für eine CTD-Station. Die CTD misst neben anderen Parametern den Salzgehalt, die Temperatur und den Druck. Neben der Möglichkeit, Wasserproben aus verschiedenen Tiefen zu nehmen, verraten uns diese ozeanographischen Messdaten etwas über die physikalischen Eigenschaften der Wassersäule. Aus den Messdaten können wir die Schallgeschwindigkeit der Wasserschichten ableiten, was wichtig ist, um die Echolote zu kalibrieren. Das Echolot misst, wie lange der Schall vom Schiff zum Meeresboden und zurück braucht. Durch die Kalibrierung mit den CTD-Daten wird aus der Laufzeit des Echos ein Tiefenwert. Da wir auf unserer Strecke einige Klimazonen durchkreuzen, müssen wir diese Messung regelmäßig wiederholen.
Polarstern mit neuem Look
Wir sind stolz, dass unser Engagement für die Erforschung der Weltmeere jetzt auch durch ein neues Logo sichtbar ist: Die Polarstern trägt das offizielle Logo der Ozeandekade. Die von den Vereinten Nationen initiierte globale Kampagne läuft bis 2030 und hat zum Ziel, gemeinsam den Ozean zu gestalten, den wir für die Zukunft brauchen: gesund, voller Leben, mit geschützten Bereichen, aber auch nachhaltig bewirtschaftet. Für die drängendsten Probleme des Ozeans sollen wissenschaftsbasierte Lösungen entwickelt und umgesetzt werden. Diese gewaltige Aufgabe erfordert aber neben der Meeresforschung, das Engagement von Menschen aus allen Bereichen der Gesellschaft. Mit dem farbenfrohen Logo an beiden Seiten richten wir jetzt auf den Weltmeeren und in den Anlaufhäfen die Aufmerksamkeit auf die Ozeandekade.
Danke und bis zum nächsten Mal!
Unser mittlerweile sechstes studentisches Training an den hydro-akustischen Loten ist erfolgreich beendet. Alle Studierenden haben in den vergangenen zehn Tagen die Grundlagen der Meeresbodenkartierung erlernt und sich intensiv mit der Geologie entlang unserer Fahrtroute beschäftigt. Heute gehen 39 Fahrtteilnehmer:innen in Las Palmas von Bord. Bis Kapstadt hält eine kleines wissenschaftliches Team von sieben Personen die Stellung an Bord. Wir danken Kapitän Stefan Schwarze und seiner Schiffsbesatzung für Unterstützung und Gastfreundschaft an Bord und wünschen allen eine gute Weiterfahrt!
Auf die Länge kommt es an, damit die Tiefe stimmt
Auf dem Fahrtabschnitt von Bremerhaven bis zu den Kanaren werden häufig noch kleinere Reparaturen an Bord beendet sowie Tests an den schiffsseitigen Anlagen durchgeführt. Aktuell müssen die Winden der Polarstern auf ihre Genauigkeit überprüft werden: wenn in vier Wochen im Südozean das Forschungsprogramm anläuft, müssen sich die Kolleg:innen darauf verlassen können, dass ihre Forschungsgeräte auf der gewünschten Tiefe hängen und Proben aus der richtigen Wasserschicht nehmen. Daher werden nun alle Winden mit einem Drucksensor, über den die Tiefe korrekt ermittelt werden kann, auf ihre Länge durchgemessen und die Windenanlagen gegebenenfalls nachjustiert. Damit der abgerollte Draht der Winde möglichst exakt der Tiefe entspricht. Im Bild zu sehen sind zwei Gewichte und rechts darüber der Drucksensor, kurz vor seiner Fahrt Richtung Meeresboden.
Das Unsichtbare sichtbar machen
Ozeane bedecken knapp drei Viertel der Erdoberfläche. Der Meeresboden ist bis heute nur zu etwa einem Viertel mit detaillierten, von Schiffen aufgezeichneten Daten, vermessen. Seit 2017 werden die Transitfahrten der Antarktissaison dazu genutzt, den Atlantik zwischen Bremerhaven und Kapstadt Streifen um Streifen systematisch zu vermessen. Im Bild ist zu sehen, wie sich die Fahrtroute Jahr um Jahr ein Stück nach Westen verschiebt, um neue, bis dato unbekannte Gebiete zu kartieren. Die Teilnehmer:innen des mittlerweile sechsten POLMAR-Trainingskurses lernen nicht nur die Methodik der Hydro-Akustik, sondern leisten auch ihren tatkräftigen Beitrag, ein weiteres Stück Meeresboden präzise zu vermessen und dadurch der Tiefsee weitere Geheimnisse zu entlocken. Auch die Daten unseres Fahrtabschnitts gehen in das Nippon Foundation – GEBCO Seabed 2030 Projekt ein, welches den ambitionierten Plan verfolgt, bis 2030 den Meeresboden der Weltozeane vollständig kartiert zu haben.
Künstlich, aber intelligent
Wir sind Malin und Alex vom Bundeswettbewerb Künstliche Intelligenz in Tübingen. Uns hat, gemeinsam mit unserem Maskottchen Emil, ein außergewöhnliches Projekt an Bord der Polarstern gebracht: Wo könnten KI-Anwendungen Arbeit und Leben auf einem Forschungsschiff verbessern? Damit werden wir uns intensiv beschäftigen und fleißig Ideen mit allen Mitreisenden austauschen. Im Gepäck haben wir Foto- und Videoequipment, um unsere Erfahrungen festzuhalten. Wir hoffen, schon bald ein kleines Projekt hier in der Web-App vorstellen zu können.
Immer gut angebunden
Unser Schiff blickt mittlerweile auf über 40 Jahre erfolgreichen Forschungsbetrieb zurück. Diese Erfahrungen gilt es zu nutzen für die neue Polarstern. Eine Gruppe von IT-Spezialisten und Schiffsbetriebsingenieuren des AWI – Projektteams verfolgt an Bord die Arbeiten des wissenschaftlichen und technischen Schiffsbetriebes. Ziel ist, die Pläne des sich in der Ausschreibungsphase befindlichen Polarstern-Neubaus zu validieren. Das besondere Augenmerk der Gruppe liegt auf den Bordnetzwerken, der Integration wissenschaftlicher Sensoren, der Antriebsanlage oder dem nachhaltigen Schiffsbetrieb. Auch das Nachfolgeschiff der Polarstern soll über eine enge und leistungsfähige Datenanbindung zum AWI verfügen. Ein Mitarbeiter des AWI-Rechenzentrums ist mit an Bord, um die dafür erforderliche Infrastruktur nach Stand der angekündigten Technik einzuplanen
Nächster Halt: Las Palmas
Polarstern hat gestern Abend Bremerhaven in Richtung Kapstadt verlassen. Dort beginnt in vier Wochen die Antarktis-Forschungssaison 2023/24. Während des ersten Teils der Reise bis zu den Kanaren wird eine Gruppe von Studierenden und Promovierenden die physikalischen Grundlagen der Echolotung der am Schiffsrumpf montierten hydroakustischen Systeme erlernen. Die Gruppe wird den oberen Teil der Sedimentschicht mit dem Sediment-Echolot “Parasound” untersuchen und bathymetrische Vermessungen des Meeresbodens durchführen. Wir alle sind voller Vorfreude auf diese einzigartige Ausbildungsmöglichkeit!