-Station III
Bremerhaven
Zurück in Bremerhaven
Nach 59 Tagen auf See sind wir nun zurück in Bremerhaven und genießen den Blick über die Weser und das Containerterminal. Es war eine sehr erfolgreiche Expedition mit einem äußerst interdisziplinären Wissenschaftsteam, das die Wechselwirkungen zwischen Meereis, Ozean und Meeresboden untersuchte. Wir bewältigten viele komplexe Aufgaben auf unserer Expedition und mussten unsere Pläne immer wieder an unterschiedliche Eis- und Windbedingungen anpassen. Der nächste Schritt besteht darin, alle unsere Proben und Datensätze zu analysieren und unsere Diskussionen fortzusetzen.
Vielen Dank, dass Sie uns auf Polarstern folgen – mit vielen Grüßen vom ArcWatch-Team
Ein großes Dankeschön an die Polarstern-Crew
Jan Meier, Bootsmann, Felix Lauber, Erster Offizier, und Philipp Klee von der Deckscrew, beim Ausbringen einer Verankerung (von links nach rechts, Foto vom 31. August). Die Verankerung beherbergt zahlreiche ozeanographische Instrumente unter dem Meereis und liegt auf dem Tiefseeboden in über 4000 Meter Wassertiefe. Nicht nur an Deck, sondern auch bei der Verankerung von Polarstern an den Eisschollen war die Besatzung eine große Unterstützung für die wissenschaftliche Arbeit und hat zum Erfolg der Eisstationen maßgeblich beigetragen. Wir hatten während der ArcWatch-1-Expedition eine wunderbare Teamarbeit zwischen der Besatzung und dem Wissenschaftsteam. Wir möchten uns bei der gesamten Schiffsbesatzung um Kapitän Stefan Schwarze und auch bei der Wetter- und Hubschrauberbesatzung für ihre kontinuierliche Unterstützung bedanken.
Auf der Brücke
Auf der Brücke der Polarstern von links nach rechts: René Dmoch, Navigationsoffizier, Erik Strauss, Ladungsoffizier, Lars Ole Ehm und Oliver Mahlmann, Deckscrew. Diese Expedition erforderte einen komplexen Schiffsbetrieb, wie beispielsweise die Positionierung von Instrumenten auf dem Meeresboden und das gleichzeitige Halten des Schiffes auf der Eisscholle. Während der gesamten Expedition haben die Brücke und die gesamte Besatzung alle wissenschaftlichen Aktivitäten in hervorragender Weise unterstützt. Das Wissenschaftsteam ist Kapitän Stefan Schwarze und seinem Team dankbar, dass sie mehrere parallele Einsätze auf dem Schiff und an dem Eis ermöglicht haben, auch wenn die Stationspläne kurzfristig geändert werden mussten.
Im Sturm
Wir sind im Transit auf dem Heimweg nach Bremerhaven. Im Europäischen Nordmeer sind wir in einen Sturm mit 5 bis 6 Meter hohen Wellen und einer durchschnittlichen Windstärke von 9 Beaufort und maximalen Windböen von 10 Beaufort geraten. Während der gesamten Expedition versorgen uns Julia Wenzel und Frank Otte vom Deutschen Wetterdienst mit täglichen Wettervorhersagen für die Navigation, die Planung von Einsätzen an Bord, mit Hubschraubern und auf dem Meereis.
Überwinterungsteam auf Polarstern
Unsere Expeditionsmitglieder arbeiten nicht nur in der Arktis, sondern auch in der Antarktis. Einige Mitglieder der Besatzung und des Wissenschaftsteams hatten die wunderbare Gelegenheit und natürlich auch die Herausforderung, 14 Monate auf der Neumayer-Station III in der Antarktis zu überwintern. Expeditionsmitglieder mit ihrer aktuellen Position an Bord der Polarstern und der Zeit, die sie auf der Neumayer-Station verbracht haben: Stefanie Bähler (oben links) zweite Ingenieurin 2015-2017, Julia Regnery, AWI-Logistik 2012-2014, Jörg Hofmann Kommunikationsoffizier 1992-1994, Tina Wöckener Krankenschwester 1999-2000, Petra Gößmann (unten links) Schiffsärztin 2014-2015 und Werner Hofmann erster Koch 2022-2023.
Letzter Tag im Eis
Wir haben das Meereis mit einem wunderschönen Halo-Lichteffekt verlassen, der über dem Arktischen Ozean schimmert. Ein Halo ensteht um die Sonne, wenn das Licht durch Eiskristalle gebrochen wird und einen Lichtring um die Sonne bildet. Wir befinden uns jetzt im Transit auf unserem Weg nach Bremerhaven.
Packen
Die Zeit ist gekommen, dass keine wissenschaftlichen Instrumente mehr darauf warten, vom Arbeitsdeck aus eingesetzt zu werden, sondern sie nun darauf warten, zusammen mit vielen Kisten, für die Ankunft in Bremerhaven verpackt und eingelagert zu werden. Da wir das Meereis bald verlassen werden, bereitet jedes Team seine Ausrüstung vor, um sie sicher für den Transit durch die Meere zu verstauen. Auf dem Foto schieben AWI-Ingenieur Jan Rohde und Florian Zimmer, Masterstudent am AWI und Teil des Meereisphysik-Teams an Bord, die Kisten in einen Container.
Eisstationen
Während unserer ArcWatch-Expedition haben wir neun Eisstationen mit dem gesamten wissenschaftlichen Programm der Meereisphysik, der Physikalischen, Chemischen und Biologischen Ozeanographie, der Meereisbiologie und der Benthischen Biologie und Biogeochemie erfolgreich abgeschlossen. Über 50 Bojen sowie kurz- und langfristige Verankerungen wurden ausgebracht, um den Arktischen Ozean von der Oberfläche bis in die Tiefe zu untersuchen. Wir haben auch Studien wiederholt, die während einer Expedition im Jahr 2012 und entlang des MOSAIC-Driftmusters durchgeführt wurden. Die erwarteten Ergebnisse dieser Expedition werden einen wichtigen Beitrag leisten, um zukünftig die Auswirkungen von Veränderungen der Meereisbedeckung auf den Arktischen Ozean und seine Ökosysteme besser bewerten zu können.
Eisbären-Besuch
Ein junger Eisbär hat uns am Dienstag in den frühen Morgenstunden besucht und sich auf der Eisscholle umgesehen, sodass die Eisarbeiten für zwei Stunden unterbrochen werden mussten. Die Brückenwache hat den Eisbären in etwa 1,5 Seemeilen Entfernung entdeckt. Als als er sich näherte, wurden alle unter Einhaltung aller Sicherheitsvorkehrungen zurück an Bord gerufen. Wir konnten den Bären vom sicheren Schiff aus beobachten. Er schien neugierig auf all die wissenschaftlichen Geräte auf dem Meereis zu sein, versuchte aber glücklicherweise nicht, sie zu fressen, und zog dann weiter. Zu den internationalen Sicherheitspraktiken für solche Situationen gehört es, mit dem Schiffshorn Lärm zu machen, damit der Eisbär lernt, dass Wissenschaft laut und nicht essbar ist.
Im Labor
Nach acht Tagen mit sehr wenig Schlaf, sind die intensiven Arbeiten auf einem Abschnitt vom Nordpol entlang des 60. östlichen Breitengrades abgeschlossen – einem Meeresgebiet, in dem bislang nur vergleichsweise wenig Untersuchungen in der Wassersäule durchgeführt wurden. Der chemische Ozeanograph und Analytiker Boris Koch (siehe Foto) und sein Team, bestehend aus Sinhué Torres-Valdes, Frederik Bussmann und Rebecca Gorniak untersuchen organische Verbindungen und Nährstoffe, die Rückschlüsse auf deren Herkunft und ihren Beitrag zum Kohlenstoffkreislauf erlauben. Die vier interessieren sich dafür, wie viel Kohlenstoff von den Küsten der Arktis und dem Permafrost stammt und ob sich dieser Anteil im Laufe der Zeit verändert. Zudem sucht das Team nach Schadstoffen, mit denen der Mensch leider auch im hohen Norden einen bleibenden Fußabdruck hinterlässt. Zusammen mit europäischen Partnern werden unter anderem schädliche PFAS (Per- und polyfluorierte Alkylverbindungen) analysiert. Diese Verbindungen sind in vielen Alltagsprodukten enthalten, schwer abbaubar und können sich daher in der arktischen Nahrungskette anreichern.
ROV-Livestream aus der Arktis
Live aus der Arktis: Morgen wird es ab 10 Uhr einen Livestream auf YouTube von uns bei ca. 85°N / 60°O geben. Wir übertragen einen der Tauchgänge unseres Untereis-Tauchroboters (auch ROV, Remotely Operated Vehicle genannt) “Beast”. Im Rahmen unserer Arbeiten auf dem Meereis untersuchen wir das Eis mit Hilfe des ROV auch von unten. Es stehen Lichtmessungen und Videoaufnahmen unter dem Meereis auf dem Programm. Dazu tauchen wir unter verschiedenen Arten von Meereis und kommentieren (auf Englisch), was wir sehen. Zum Stream.
OFOBS-Tauchgang am Gakkel-Rücken
Am Wochenende hatten wir die Gelegenheit, einen aktiven hydrothermalen Schlot in 3250 Metern Wassertiefe in der Mitte des Gakkel-Rückens bei 60° Ost zu besuchen. Dafür wurde unser geschlepptes Kamerasystem OFOBS (Ocean Floor Observation and Bathymetry) eingesetzt. OFOBS fuhr durch zwei dicke Trübungsschichten, die wahrscheinlich von den Unterwasserschloten in 2500-2700 Metern Wassertiefe stammten. Der Meeresboden war eine Mischung aus Kissenlava-Feldern und sehr schönen kleinen Schloten, bedeckt mit gelben und orangefarbenen Bakterienmatten auf geschwärzten Sedimenten und Felsen. Haarsterne und Würmer scheinen sich in diesen Bereichen besonders wohl zu fühlen. Das Foto hier zeigt einen rissigen Bereich des Meeresbodens, durch den heiße Gase und/oder Wasser ausströmen und von dem sich die gelben Bakterienmatten ernähren.
Pause auf der Scholle
Das Kamerateam Manuel Ernst und Nils Vogt von der UFA begleitet die ArcWatch-Expedition zwei Monate lang für eine Dokumentation. Wie der Alltag von Forschenden und Besatzung an Bord der Polarstern aussieht, wird zu Weihnachten in der ARD zu sehen sein. Hier macht das Kamerateam gerade Pause auf einer Eisscholle.
Arktische Flugmissionen
Wir haben zwei Hubschrauber an Bord von Polarstern mit einer vierköpfigen Besatzung: Lars Vaupel als Chefpilot, Jens Brauer als Pilot der Northern Helicopter GmbH und Kai Miehe und Dwayne McOscar als zertifiziertes Personal der DRF-Luftrettung, die für die Wartung zuständig sind. Die Hauptaufgabe des Hubschraubers ist wissenschaftlich: Er kommt zum Einsatz im Rahmen von Flügen zur Messung der Meereisdicke und zum Ausbringen von Bojen, aber auch beim Transport zwischen Polarstern und unserer Eisstation. Neben einer großartigen Besatzung und großartiger Technik brauchen wir für den Betrieb vor allem gutes Wetter.
Globaler Klimastreik
Am Nordpol haben die Awis4future ihre wissenschaftlichen Kolleginnen und Kollegen an Bord dazu eingeladen, die Teilnehmenden des globalen Klimastreiks am 15. September zu grüßen. Die Hauptforderungen der Bewegung sind 1) die Begrenzung des globalen Temperaturanstiegs auf weniger als 1,5°C im Vergleich zum vorindustriellen Niveau, 2) die Gewährleistung von Klimagerechtigkeit und Fairness und 3) die Anhörung der besten Wissenschaft, die aktuell verfügbar ist.
Diese Forderungen werden von Regierungen auf der ganzen Welt durch die Ziele für nachhaltige Entwicklung unterstützt, aber die Forschung zeigt, dass wir nicht auf dem richtigen Weg sind. Die wissenschaftlichen Erkenntnisse aus Polarexpeditionen wie dieser fordern ein viel höheres Maß an Ehrgeiz und Dringlichkeit, um eine sichere Zukunft für alle zu schaffen.
Veränderungen am Meeresboden
Tiefseebiolog:innen sind begeistert vom Meeresboden an der 8. Eisstation. Vor elf Jahren war er noch von Meeresalgen übersät, jetzt ist er eine Welt voller Wurmhöhlen.
Holzboote auf Arktisreise
Während unseres Besuchs am Nordpol haben wir 200 kleine Holzboote neben einer autonomen Messboje auf dem Meereis ausgesetzt. Die Boote können auf ihrer Reise durch die Arktis mithilfe der Positionsdaten der Bojen verfolgt werden. Wenn das Eis schmilzt, treiben die Boote weiter und können letztendlich an einer entfernten Küste gefunden und über die Website floatboat.org gemeldet werden. 50 Boote wurden auf der Polarstern bemalt. Float Your Bouy ist ein Projekt des International Arctic Buoy Program, das von David Forcucci, früher bei der US-Küstenwache, und Ignatius Rigor vom Polar Science Center der University of Washington in Seattle, entwickelt wurde.
Messungen im oberen Ozean
Die Ozeanographin Alejandra Quintanilla Zurita vom Team für Physikalische und Chemische Ozeanographie setzt ein Gerät zur Messung von Temperatur und Salzgehalt im oberen Ozean ein. Dieses “XCTD” (expendable CTD) ist ein gutes Gerät zur Ergänzung der klassischen CTD-Sonde, um die Ozeanzirkulation besser zu verstehen. Alejandra arbeitet im Rahmen ihres Promotionsprojekts am AWI an der Erforschung von Ozeanwirbeln mithilfe von Daten der MOSAiC-Expedition. Heute haben wir CTD-Messungen in verschiedenen Tiefen vorgenommen sowie das XCTD alle zwei Stunden eingesetzt.
Ende der Nordpol-Eisstation
Unsere Arbeit an der Nordpol-Eisstation ist beendet: Marcel Nicolaus, Teamleiter des Meereisphysik-Teams, sammelt die Flaggen von der Nordpol-Eisstation ein. Heute verlassen wir die Eisscholle, und wie immer, wenn wir abreisen, sammeln wir alles von der Scholle ein, einschließlich der Flaggen, die zur Markierung der “Go”- und “No-Go”-Zonen angebracht wurden. Es bleiben nur noch vier Bojen übrig, um Daten über die Drift, die Schnee- und Meereisdicke, den Salzgehalt des Ozeans und Temperaturprofile zu sammeln.
Schnee- und Eisdickenmessungen
An jeder Eisstation wird die Schnee- und Eisdicke der gesamten Eisscholle gemessen, heute am Nordpol. Bei einem solchen Transekt läuft das dreiköpfige Team mit zwei Messgeräten 4 bis 6 km über das Eis. Hier zieht Jan Rohde in einem Schlitten das Instrument zur Eisdickenmessung und Rebecca Gorniak bedient die Sonde zur Schneemessung. Thomas Richter hält derweil nach Eisbären Ausschau. Heute hatten wir viel Schnee auf der Scholle, so dass das zweistündige Transekt ein gutes Workout war.
Polarstern-Besatzung
Das ist unsere wunderbare Crew, die uns überall hin und wieder zurück bringt. An Bord arbeiten viele verschiedene Teams auf sieben Decks der Polarstern zusammen, damit Wissenschaft gelingt – und das rund um die Uhr. Bei strahlendem Sonnenschein konnten wir unsere Gruppenfotos machen. Die gesamte Besatzung bekommen wir nie gemeinsam aufs Bild, denn zum Betrieb eines Schiffes braucht man immer einige Hände – aber diesmal sind es fast alle. Vielen Dank an Kapitän Schwarze und seine Crew der Polarstern-Expedition 138-1 für die tolle Zusammenarbeit.
Am Nordpol
Wir haben den Nordpol erreicht und die Freude an Bord riesengroß! Viele sind zum ersten Mal hier, am nördlichen Drehpunkt der Erde. Mit unserer Tiefseekamera haben wir in rund 4220 Meter Tiefe den Meeresboden erkundet – hier leben vor allem sehr große Igelwürmer und kleine, kriechende Seeanemonen. Gerade werden die Beobachtungsplattformen und Bojen auf dem Eis aufgebaut. Und heute, am 37. Tag unserer Expedition, ist endlich mal wieder der Himmel blau, und es ist -5°C kalt. Wissenschaft und Mannschaft freuen sich auf einen Nachmittagsspaziergang auf dem Eis, die Meereisphysik bereitet einen “Tag der offenen Tür”auf der Scholle vor, an dem für alle ihre Messstationen und Methoden erklärt werden. Und eine Überraschung wartet auch auf uns: aus den Kellern der Polarstern dringt seit Tagen Musik: es hat sich eine Band formiert: die ArcWatchers, die heute dem Nordpol und uns ein Ständchen spielen wollen.
Eisstation 6 abgeschlossen
Wir haben unsere sechste Eisstation auf 88°N mit Arbeiten auf dem Meereis und parallelen Arbeiten an Deck erfolgreich abgeschlossen. Nun, nach einem Tag Transit, den wir mit Vorbereitungen verbracht haben, erreichen wir heute unsere nächste Eisstation, hoffentlich mit der Rückkehr der Sonne nach langen Tagen der Dunkelheit.
Meeresengel
Der rätselhafte Meeresengel, Clione limacina, wurde mit einem Netz in zehn Metern Tiefe unter dem Meereis gefangen. Das Netz wurde an unserem ferngesteuerten Unterwasserfahrzeug, kurz ROV befestigt. Mit dem speziell angefertigten ROV-Netz, an dem auch ein Besen befestigt ist, beobachten wir die besondere Fauna, die direkt unter dem Meereis und in größeren Tiefen lebt. Dieser Meeresengel lebt in bis zu 500 Metern Tiefe und ist ein protandrischer Zwitter, das bedeutet, er ist zunächst ein Männchen und kann sich später im Leben in ein Weibchen verwandeln. Man nimmt an, dass sich die erwachsenen Tiere fast ausschließlich von anderen Meeresschnecken mit Schale der Gattung Limacina ernähren, die auch als Seeschmetterlinge bezeichnet werden. Mit seinen Mundtentakeln packt der Meeresengel seine Beute und sucht nach der Schalenöffnung, wo er den Körper der Beute mit speziellen Haken herausziehen kann. Meeresengel besitzen auch die außergewöhnliche Fähigkeit, ein Jahr lang ohne Nahrung zu überleben.
Arbeiten auf der Eisstation
Wir arbeiten oft parallel in verschiedenen Meerestiefen – Während die Eisforscher:innen die Vorgänge auf und unter dem Eis untersuchen, wird die Wassersäule durch Wasserproben analysiert und auch der Meeresboden mit den benthischen Organismen wird untersucht. Manchmal verlässt das Schiff die Scholle für einen halben Tag. Die Eisforscher:innen bringen Zelte mit, die sie vor Wind schützen sowie Essen und heiße Getränke, da es auf der Scholle kühl werden kann. Der Hubschrauber wird eingesetzt, um Forschende oder Instrumente zwischen Schiff und Eisscholle zu transportieren. Wir überwachen die Drift der Eisscholle mit Hilfe von GPS-Signalen, die von verschiedenen auf dem Eis platzierten Bojen gesendet werden.
Erkundung des Lomonossow-Rückens
Obwohl die meisten unserer Tauchgänge mit der Schleppkamera in Gebieten durchgeführt werden, die bereits vor einem Jahrzehnt besucht wurden, um zu sehen, wie sich die Aktivitäten am Meeresboden verändern, haben wir auch einige Tauchgänge in Gebieten unternommen, die noch nicht mit modernen Kamerasystemen untersucht wurden. Wir hatten jetzt die Gelegenheit, zweimal am Lomonossow-Rücken zu tauchen. Dieser Rücken verläuft parallel zu dem zuvor untersuchten Rücken, wo wir an einem steilen Seamount eine neue Schwammkolonie entdeckten. Der Lomonossow-Rücken ist jedoch nicht felsig wie der vorherige Gakkel-Rücken, sondern dick mit Sedimenten bedeckt. Wir haben einige Schwammgemeinschaften auf dem Gipfel des Rückens und stark sedimentierte Steilhänge südlich des Rückens gefunden. An diesen Hängen konnten wir große Mengen der in der Arktis verbreiteten Seegurken beobachten. Auf diesem Bild sind vielleicht 20 Seegurken unterschiedlicher Größe auf dem Steilhang zu sehen.
Messungen über ein ganzes Jahr
Das Team Physikalische und Chemische Ozeanographie war mit einer besonderen Tätigkeit beschäftigt: Es wurden zwei lange Stränge mit zahlreichen Messinstrumenten vom Meeresboden bis fast an die Oberfläche verlegt. Die Instrumente sollen ein ganzes Jahr lang messen, bis Polarstern im Spätsommer 2024 zurückkehrt. Diese Verankerungen sind nicht nur für die Tiefsee, sondern auch für die oberflächennahe Beobachtung des oberen Ozeans ausgelegt, was zum ersten Mal in dieser Region geschieht. Wir versprechen uns davon ein besseres Verständnis der lokalen Veränderungen von Temperatur, Salzgehalt, Meeresströmungen, Meereschemie und Ökosystem.
Letzte Bojen ausgebracht
Zum Abschluss der Arbeiten an unserer fünften Eisstation haben wir noch einen Satz Bojen auf einer Nachbarscholle ausgebracht. Damit besteht das Bojennetzwerk aus 18 Messystemen, die auf fünf Schollen im Umkreis von ca. 5 km um die Hauptscholle ausgebracht wurden. Dieses kleine Netzwerk soll bis zum nächsten Sommer von hier bis in die Framstraße driften und uns die Daten per Satellit nach Hause schicken. Die Messungen werden den Jahresgang der Atmosphäre, des Schnees, des Meereises und des Ozeans aufzeichnen. Von der Hauptscholle bekommen wir sogar regelmäßig Fotos, die uns die Veränderungen auch im Bild zeigen werden. Die Reise der Bojen kann jederzeit im Meereisportal.de verfolgt werden: https://data.meereisportal.de/relaunch/buoy.php?buoytype=all®ion=all&buoystate=all&expedition=Polarstern_PS138-Arcwatch_2023&submit1=Anzeigen&active-tab1=method&ice-type=buoy&lang=de&timeline=buoy&active-tab2=buoy&showMaps=y&dateRepeat=n
Ein Eimer voll Schlamm
An jeder Eisstation beproben und beobachten wir den Tiefseeboden mit modernen und altbewährten Geräten. Der große Kastengreifer ist eine große Box, die Sedimente von einer bestimmten Fläche des Meeresbodens (0,5 m x 0,5 m) heraussticht. Zurück an Bord werden aus den Sedimenten Teilproben entnommen und Tiere herausgesiebt, die größer als 300 Mikrometer sind, die sogenannte benthische Makrofauna. Die Tiere werden an Bord sortiert und zu Hause eingehender analysiert. Unsere Ergebnisse werden die spärliche Datenbasis über die Vielfalt und Verteilung von Makrofauna im zentralen Arktischen Ozean ergänzen. Eine der zentralen Fragen ist, wie sich die schrumpfende Meereisdecke und der veränderte Eintrag von organischem Material zum Meeresboden auf die Struktur und Funktion benthischer Gemeinschaften in der Arktis auswirken werden.
Bojen-Einsatz
Das Team Physikalische und Chemische Ozeanographie ist wieder auf dem Eis unterwegs: Vier Jahre nachdem ein internationales Team das verteilte Bojen-Netzwerk auf der MOSAiC-Expedition installiert hat, setzen wir die Oberflächenboje eines eisgetauchten Profilers der Woods Hole Oceanographic Institution aus. Der Profiler krabbelt an einem 800 Meter langen Draht unter dem dicken Oberflächenkabel auf und ab, mit dem er sicher im Eis verankert ist. Das Bild zeigt ein Team von AWI-Wissenschaftlern und Technikern aus unserer Gruppe bei den letzten Schritten des Einsatzes. Die Messungen von Temperatur, Salzgehalt, biologischen und chemischen Variablen helfen den Wissenschaftler:innen, die Ozeanzirkulation und Veränderungen im arktischen Ökosystem zu verstehen.
Eiskerne
Erika Allhusen (hinten links) und Antonia Thielecke vom Meereisbiologie-Team ziehen mit einem Eiskernbohrer einen ein Meter langen Kern aus dem Meereis. Lena Eggers (vorne links) vermisst den Eiskern während Natascha Bryan zur Dokumentation fotografiert. Zwölf Eiskerne werden auf jeder Eisstation gezogen und beprobt. Das Team ist interessiert an den Organismen, die die Kanäle des Meereises besiedeln. Sie möchten verstehen, wie die Auswirkung des Klimawandels auf das Meereis ihren Lebensraum verändern.
ArcWatch MOSAiC-Woche
Wir führen unser inzwischen etabliertes „ArcWatch“-Stationsprogramm durch, um so die Verbindung von Meereis und Tiefsee erforschen. Diese Verbindung wurde während der einjährigen MOSAiC-Expedition nicht untersucht. Zusätzlich bringen wir ein Netzwerk autonomer Systeme auf mehreren Schollen in der Region aus, das dann im kommenden Jahr die Drift von MOSAiC wiederholt, wenn auch natürlich nicht entlang der exakt gleichen Route. So erhalten wir Einblicke in die räumliche Verteilung der Eigenschaften von Meereis und Ozean und einen einmaligen Vergleichsdatensatz zum Bojen-Netzwerk von MOSAiC.
„MOSAiC-Woche“
Knapp vier Jahre nach dem Beginn der MOSAiC-Drift am 5. Oktober 2019 kehren wir nun zur damaligen Startposition zurück: Dieses Mal bleiben wir kein ganzes Jahr, aber immerhin einige Tage und nennen es die „MOSAiC-Woche“ von ArcWatch. Damals war es ein Wettlauf gegen die Dunkelheit und den arktischen Winter, aber dieses Mal sind wir gut einen Monat früher hier. Damit bekommen wir auch einen Datensatz aus dem frühen Gefrieren der Oberfläche der Meereeises im Rest des Tageslichtes. – Archiv-Foto vom 4. Oktober 2019 von der MOSAiC-Expedition.
Safety first
Die Besatzung der Polarstern hat ein Rettungsboot-Manöver durchgeführt. Dabei wurden die Handgriffe zum Klarmachen der Boote geübt sowie die Technik zum Ausschwingen der Boote überprüft. Letzteres ist Teil des Sicherheitstrainings, das die Besatzung in regelmäßigen Abständen absolvieren muss.
Survival of the fittest
Ruderfußkrebse sind kleine Krebse, die ein sehr wichtiges Element in der marinen Nahrungskette bilden. Kathryn Cook und Kim Vane vom Team für Biologische Ozeanographie und Meereisbiologie haben mit einem Bongonetz in 50 Metern Tiefe die Krebse gefangen. Sie wurden für chemische Analysen gesammelt, um zu untersuchen, wie die Ruderfußkrebse den Winter überleben, wenn sie in Tiefen von 1500 bis 2000 Metern abtauchen und von ihren Körperfettreserven zehren. Im Frühjahr tauchen die Ruderfußkrebse wieder auf, um sich von Algen zu ernähren und zu vermehren.
Beprobung des Tiefseebodens
Carolin Uhlir und Katharina Kohlenbach vom Senckenberg Institut befestigen eine kompakte CTD-Sonde an einem epibenthischen Schlitten (EBS), der Tiefseeschlamm mit den darin lebenden Organismen am Meeresboden sammelt. Die CTD trägt mehrere Sensoren, die die Leitfähigkeit und Temperatur des Wassers sowie den Druck messen, während der EBS Proben vom Meeresboden nimmt. Aus diesen Daten kann später der Salzgehalt in unterschiedlichen Tiefen berechnet werden. Diese Parameter beschreiben die Lebensbedingungen in 4000 Metern Tiefe und helfen, die Verbreitung der am und im Meeresboden lebenden Tierarten besser zu verstehen.
Die vierte Eisstation
Nach einem kurzen Transit von der dritten Eisstation sind wir an unserer vierten Station bei 82°53’N 130°08’E angekommen. Wir werden heute mit den Arbeiten auf dem Meereis beginnen, während parallel die Einsätze an Bord des Schiffes durchgeführt werden. Wir haben einen 24-Stunden-Arbeitsplan. Das einzige, worauf wir warten, ist klarer Himmel für die Hubschraubereinsätze zur Messung der Meereisdicke und zum Ausbringen der Bojen, da wir seit einer Woche Nebel haben.
TerraSAR-X-Satellitenbilder
Nachdem wir unsere Eisstationen verlassen haben, beobachten wir die Drift und die Entwicklung der Schollen weiter. Wir nutzen Satellitenbilder und autonome Stationen (Bojen), beobachten die Schollen aus der Luft und messen direkt auf dem Eis und im Wasser. Bilder des Satelliten TerraSAR-X, der von unserem Partner, dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), betrieben wird, zeigen, wie die Scholle der ersten Eisstation kurz nach unserer Abfahrt am 12. August zerbrach. Wir werden die Scholle der ersten Station am Ende unserer Expedition noch einmal besuchen. Dann werden wir alle Messungen wiederholen und unsere Instrumente wieder einsammeln (an der Stelle mit dem roten Punkt).
Eislöcher
Jede Eisstation beginnt damit, alle Instrumente auf der Scholle zu platzieren und sofort Löcher in das Eis zu bohren, um die Instrumente für die Messungen abzusenken. Hier entfernen die Meereisphysiker einen Eisblock aus dem Loch, das sie für das ferngesteuerte Fahrzeug “The Beast” gebohrt haben. Es ist mit einer CTD für Leitfähigkeit, Temperatur und Tiefe, einem Lichtsensor, einem pH-Sensor, Kameras, Hyperspektralkameras zur Untersuchung der Algenbiomasse und akustischen Multibeamern zur Kartierung der Eistopographie darunter ausgestattet.
Schwammgarten
Mit unserem OFOBS haben wir den tiefsten “Schwammgarten” entdeckt, der je in der Arktis gefilmt wurde. Auf der Spitze eines Seeberges in der Nähe des Gakkelrückens fanden wir braune Schwämme mit einem Durchmesser von bis zu 50 cm, die einen Teil des Berges in einer Tiefe von 1500 bis 2000 m vollständig bedecken. Die weißen Röhren auf diesem Bild gehören zu Würmern. Sie ernähren sich ebenso wie die Schwämme von kleinen Partikeln, die sie aus dem Wasser filtern. Die aprikosenfarbene Anemone bevorzugt größere Nahrung, wie die Haarsterne, die auch auf diesem Bild zu sehen sind. Letztere ruhen sich gerne auf den höchsten Stellen des Meeresbodens aus, wie auf den Schwämmen oder, wenn sie Pech haben, auf einer hungrigen Anemone.
In der Kombüse
Unser Küchenchef Werner Hofmann und sein Team versorgen uns dreimal täglich mit leckeren warmen Mahlzeiten. Warme Mahlzeiten sind bei der Arbeit in der Kälte und auf dem Eis unverzichtbar. Sonntags und donnerstags (auch Seemannssonntag genannt) gibt es ein besonderes Seemannsessen mit Eis zum Nachtisch. Die Mahlzeiten werden in zwei Messen serviert, eine für die Besatzung, in der man in Arbeitskleidung am Tisch sitzen kann, und eine für die Wissenschaftler:innen, wo angemessene Kleidung erwartet wird.
Unkartiertes Gebiet
Heute ist ein spannender Tag, denn wir fahren in ein weitgehend unkartiertes Gebiet. Frederic Tardeck (in der Mitte) kartiert den Meeresboden mit einem Fächerecholot und einem Sedimentecholot, um Karten ehemaliger Tiefseevulkane in der Nähe des Gakkelrückens zu erstellen. Während der Überfahrt werden Fotos, Videos und Unterwasserkarten mit unserem Instrument namens OFOBS (Ocean Floor Observation and Bathymetry System) aufgenommen. Leitende Wissenschaftlerin Antje Boetius (links) und Autun Purser aus dem Team Bathymetrie, benthische Biologie und Biogeochemie (rechts), diskutieren Frederics Karte, um den Einsatz des OFOBS optimal zu planen, das über den Grund geschleppt wird und dabei Fotos und Video aufzeichnet.
Die Polarstern-Crew
Die großartige Unterstützung der Polarstern-Crew ist für die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an Bord unverzichtbar. Damit wir erfolgreich forschen können, ist Teamarbeit gefragt, bei der alle gleich wichtig sind. So verankert die Crew das Schiff während der Eisstationen an der Scholle und sichert die Gangway, damit wir das Eis für unsere Arbeiten betreten können. Bei Hubschrauberstarts und -landungen besetzt die Crew die Feuerlöscheinrichtung und fährt das Schlauchboot für Probennahmen rund um die Polarstern. Und natürlich gehören das Aussetzen und Einholen der Instrumente zu den Dingen, wo Teamwork gefragt ist: So holen die Schiffsmechaniker Roland Cornelsen und Julian Reiche gerade das Bongonetz ein, das in den oberen 50 Metern Wassertiefe Zooplankton gesammelt hat, und Kathryn Cook wartet bereits auf ihre Proben.
Eine turbulente Messung
Auf unserer zweiten Scholle ist viel los: Das Ozeanographie-Team hat ein großes Loch ins Eis gebohrt. Dadurch kann Teamleiter Benjamin Rabe eine Sonde einsetzen, die er frei bis in einige hundert Meter Tiefe fallen lässt. Währenddessen messen Sensoren die turbulente Durchmischung des Wassers über Temperaturschwankungen und winzige Bewegungen im Wasserkörper. Zusätzlich erfasst ein anderes Gerät Nährstoffe und ermöglicht so, deren vertikalen Transport abzuschätzen. Anschließend zieht eine kleine Winde, die wir mit aufs Eis transportiert haben, die Sonde wieder zurück an die Wasseroberfläche.
Vortrag an Bord der Le Commandant Charcot
Während der Stationsarbeit befand sich das Polarkreuzfahrtschiff Le Commandant Charcot in der Nähe und Kapitän Schwarze sowie die leitende Wissenschaftlerin Antje Boetius wurden mit einigen Mitgliedern ihrer Teams an Bord eingeladen. Sie berichteten über den Hintergrund unseres Eisbrechers Polarstern und die wissenschaftliche Arbeit auf unserer aktuellen Expedition ArcWatch-1 und sprachen über die Komplexität und Bedeutung des Ökosystems des Arktischen Ozeans und die laufenden Veränderungen aufgrund der Klimaerwärmung.
Zweite Eisstation
Wir haben die zweite Eisstation bei 84° 56,26′ N und 80° 03,76′ E erreicht. Drei Teams: Meereisphysik, Physikalische und Chemische Ozeanographie und Meereisbiologie haben begonnen, ihre Instrumente einzusetzen und Proben für weitere Analysen an Bord zu nehmen. Wir planen, bis Freitag an dieser Eisstation zu bleiben. Parallel zu den Eisarbeiten läuft an Bord ein 24-stündiger wissenschaftlicher Betrieb mit Instrumenten, die vom Arbeitsdeck aus eingesetzt werden, darunter das Team für Tiefseeökologie, Biologische Ozeanografie und Biogeochemie.
Proben aus der Tiefsee
Wir haben eines unserer wichtigsten Arbeitspferde für die Beprobung des Tiefseebodens erstmalig eingesetzt. Der Multicorer hat zehn Sedimentkerne aus 4 km Tiefe entnommen. Zurück an Deck haben wir die Kerne in Zusammenarbeit mit unseren Kolleg:innen von Senckenberg (DZMB) für eine breite Palette von Analysen teilbeprobt. Dazu gehören Mikrobiologie, Biogeochemie und Meiofauna (kleine Organismen zwischen 32 µm und 1 mm Größe). Die meisten Analysen werden in den heimischen Laboren stattfinden, aber einige Messungen nehmen wir bereits an Bord vor, um einen direkten Vergleich mit der Situation während unserer Mission im Jahr 2012 zu ermöglichen. Nach einigen Tagen der Vorbereitung im Labor und an Deck freuen wir uns, endlich die ersten Tiefseeproben an Deck zu haben.
Die erste Eisstation ist geschafft
Wir haben alle wissenschaftlichen Arbeiten an unserer ersten Eisstation abgeschlossen und gehen nun zur zweiten Station über. Während der Eisarbeiten an der ersten Eisstation haben drei unserer vier wissenschaftlichen Teams – Meereisphysik, Physikalische und Chemische Ozeanographie, Biologische Ozeanographie und Meereisbiologie – ihre Instrumente für Messungen eingesetzt: Zum Abschluss der Station bergen Mario Hoppmann und Daniel Scholtz vom Team Physikalische und Chemische Ozeanographie ein Instrument namens “Suna”, das Stickstoff im Wasser an unserer Eisstation misst.
Der Epibenthosschlitten
Wir haben den Epibenthosschlitten (EBS) eingesetzt und die ersten von ihm gesammelten Arten analysiert. Die Polarstern schleppt das Gerät direkt über den Meeresboden. Die dadurch aufgewirbelten Sedimente werden durch feine Netze gespült, und die Tiere schließlich in einem Probenbecher eingefangen. Der EBS ist mit einer mechanischen Öffnungs- und Schließvorrichtung ausgestattet, um zu verhindern, dass während des Auf- und Abstiegs Tiere aus dem freien Wasser eingesammelt werden. Zurück an Deck sortieren wir einige der Proben sofort und wählen Exemplare für Genom- und Nahrungsnetzanalysen handverlesen aus. Große und gut erhaltene Tiere fotografieren wir lebend, um ihre Farbmuster zu dokumentieren (abgebildet im Uhrzeigersinn beginnend oben links: Flohkrebs, Assel, Vielborster, Pfeilwurm). Die übrigen Proben fixieren wir sofort für künftige molekulare Untersuchungen.
Lander-Einsatz
Der Lander ist ein schwerer, großer Rahmen, der mit biogeochemischen Messmodulen ausgestattet ist. Er enthält ganz feine Glassensoren, die mit Hilfe eines Motors vorsichtig in den Boden abgesenkt werden, um zu messen, wie die Lebewesen am Meeresboden atmen. Wir sind in 4000 Metern Tiefe und wollen wissen, ob sich der Nahrungseintrag aus dem Eis und dem Ozean in die Tiefsee verändert hat. Der erste Lander wurde bereits ausgesetzt, der zweite wird im Laufe des Tages gestartet.
Erster Tauchgang zur Ozeanbodenbeobachtung
Wir haben unseren ersten Tauchgang zur Ozeanbodenbeobachtung und Bathymetrie an unserer ersten Eisstation erfolgreich abgeschlossen. Während des fast sechsstündigen Aufenthalts auf dem Meeresboden, haben wir mit unserem Instrument OFOBS (Ocean Floor Observation and Bathymetry System) eine Vielzahl interessanter Beobachtungen gemacht: In einer Tiefe von 4000 m herrschte am Meeresboden reges Treiben; wir haben viele Seegurken, wie die 8 cm lange hier im Bild, gesehen, die sich direkt von den Sedimenten und von Ansammlungen grüner, frischer Algen ernährten. Überall auf dem Meeresboden haben wir zahlreiche Spuren anderer Tiere entdeckt: In einigen Fällen wurden die Tiere, die diese Spuren hinterlassen haben, auf dem Meeresboden entdeckt, wie z. B. einige Schnecken oder Turmschalenmollusken, die als “Epifauna” bekannt sind. Andere Spuren stammen von Tieren in den Schlammschichten – der “Infauna”, die auf den Kamerabildern nicht zu sehen ist, aber mit Bohrkernen gesammelt werden kann – die Arbeit einiger Gruppen an Bord.
Erste Forschungsstation auf dem Eis
Wir sind an unserer ersten Forschungsstation auf dem Eis bei 84° 04.06′ N 031° 16.04′ E angekommen. Ein kleines Team vermisst die Eisscholle, misst ihre Dicke und legt den Bereich fest, in dem die Forschung sicher durchgeführt werden kann. Die Grenzen des Gebiets sind mit roten Flaggen markiert. Alle an Bord sind sehr aufgeregt und freuen sich darauf, mit den Messungen zu beginnen.
Der erste Flug mit dem EM-Bird
Heute haben wir die ersten Meereisdicken-Messungen mit dem Instrument “EM-Bird” vorgenommen: Die Messungen werden von unserem Hubschrauber aus durchgeführt, während der EM-Bird unter dem Helikopter geschleppt wird. AWI-Ingenieur Jan Rohde hat das Instrument gebaut, er führt auch die Messflüge durch. Das AWI vermisst den Arktischen Ozean seit 30 Jahren, diese Zeitreihe ist die einzige flugzeug- und hubschraubergestützte Messreihe der Welt, die über einen so langen Zeitraum in der Arktis durchgeführt wurde.
Erste Teststation
Heute haben wir für unsere erste Teststation angehalten, bevor wir das Eis erreicht haben: Wir haben die ersten Tiefseemessungen mit unserem Wasserprobennehmer “CTD” durchgeführt, indem wir Wasserproben aus verschiedenen Tiefen genommen haben. Die CTD ist mit vielen Sensoren ausgestattet, die für Conductivity (Leitfähigkeit), Temperature (Temperatur) und Density (Dichte) stehen.
Kurzer Zwischenstopp auf Spitzbergen
Endlich konnten wir die Instrumente von Ian Raphael vom Dartmouth College, zur Messung der Albedo (Anteils des von einer Oberfläche reflektierten Lichts) abholen. Sie wurden in Spitzbergen an Bord geladen und bieten uns einen schönen Blick auf die Berge und Gletscher. Wir sind nun bereit für die bevorstehende Expedition. Wir erwarten, dass wir am Sonntag die Eiskante erreichen. Im Rahmen der Expedition PS80 (ARK27-3, IceArc), unter Leitung von Antje Boetius, wurden während des bisher größten dokumentierten sommerlichen Meereisminimums in 2012 erhebliche Auswirkungen auf das gesamte Ökosystem des zentralen Arktischen Ozeans festgestellt. Elf Jahre später dient die Expedition PS138 einer erneuten Zustandserfassung und vergleichenden Untersuchungen über den Zeitraum einer Dekade. Es werden die gleichen Regionen wie in 2012 wiederbesucht, um mittels interdisziplinärer Prozessstudien die Wechselwirkungen zwischen Eisphysik, Hydrographie, Biogeochemie und Biodiversität des arktischen Systems vom Meereis bis zum Meeresboden zu untersuchen.
Auf dem Weg ins Eis
Am Morgen hatten wir nichts als den endlosen Ozean und den blauen Himmel am Horizont, bevor wir den nebligen Nachmittag erreichten. Wir fahren in Richtung des Svalbard-Archipels, wo wir morgen für einige Stunden anhalten, bevor wir uns dem Eis und unserer ersten wissenschaftlichen Station nähern. Glücklicherweise haben wir während der Überfahrt eine ruhige See mit einem maximalen Wellengang von 1,5 Metern, was für alle Expeditionsteilnehmenden gut ist, insbesondere für diejenigen, die zur Seekrankheit neigen. Ein großartiger Tag, um sich weiter auf die bevorstehende Expedition vorzubereiten.
Ein neuer Start
Bisher hatten wir im norwegischen Tromsø großartiges Wetter für das Beladen und Einschiffen der Polarstern: Heute brechen wir mit 100 Menschen an Bord zur ArcWatch-1-Expedition unter der Leitung unserer AWI-Direktorin Antje Boetius auf. Alle an Bord sind guter Dinge und bereit für die Expedition im Arktischen Ozean. Zwei Monate lang werden rund fünfzig Forschende die Arktis im Übergang erforschen, wenn die Meereisausdehnung im September ihr jährliches Minimum erreicht. Ziel der Expedition ist es, die Biologie, Chemie und Physik des Meereises zu erforschen. Außerdem wollen wir die Auswirkungen des Meereisrückgangs auf das gesamte Ozeansystem untersuchen – von der Oberfläche bis zur Tiefsee.