Der Ozeanograph Benjamin Rabe plant, das bereits an den Rändern des Arktischen Ozeans beobachtete Phänomen des Aufsteigens von warmem Wasser und Nährstoffen zu untersuchen, um festzustellen, ob es sich im Laufe des nächsten Jahrzehnts bis zum Nordpol ausbreiten wird. Sein Projekt stützt sich auf die Tara Polar Station und ihre Expeditionsreihe Polaris. Ein Interview.
Benjamin Rabe, Sie sind physikalischer Ozeanograph am Alfred-Wegener-Institut und erforschen seit 2006 die nördlichen Breitengrade der Arktis. Sie sind seit fünf Jahren an der Vorbereitung der Missionen der Tara Polar Station beteiligt, einem Forschungsschiff, das im April dieses Jahres getauft wurde, um durch das Packeis zu treiben und den Arktischen Ozean zu beobachten. Der Eisbrecher Polarstern ist jedoch in der Lage, wissenschaftliche Operationen in der Polarumgebung durchzuführen. Was finden Sie an der Polarstation von Tara interessant für Ihre Forschung und wie ergänzen sich die beiden Schiffe?
Als Nansen 1893 mit der Fram in die Arktis fuhr, ebnete er den Weg für weitere Expeditionen. Die Drift von Tara im Jahr 2007 und die MOSAiC-Mission im Jahr 2019 sind Beispiele dafür, wie Expeditionen immer wissenschaftlicher werden und das Prinzip der Drift im transpolaren Strom aufgreifen. Das Fazit ist, dass die Kontinuität der Messungen von entscheidender Bedeutung ist, insbesondere in Zeiten, in denen sich die Funktionsweise des Ozeans stark verändert.
Als die Polarstern 2019 ihre Mission unternahm, war dies eine große Anstrengung, an der viele Forschende und Schiffe beteiligt waren. Auch heute noch stützen sich neue wissenschaftliche Veröffentlichungen auf diese Expedition, aber diese Operationen sind schwerlich jedes Jahr wiederholbar.
Die Tara Polar Station hat ein ganz anderes Format. Mit einer kleinen Besatzung ist sie für einen längeren Einsatz konzipiert. Auf diese Weise können Programme verwaltet und über einen Zeitraum von zehn Jahren wiederholte Durchquerungen der Arktis durchgeführt werden.
Während der MOSAiC-Expedition untersuchten Sie die Entwicklung des Süßwassers im oberen Teil des Arktischen Ozeans und seine Beziehung zu den Einträgen von Kontinenten und anderen Ozeanen sowie die Interaktion zwischen Ozean und Meereis. Sie interessieren sich auch für die zehnjährigen Veränderungen im Zusammenhang mit der globalen Erwärmung. Was hoffen Sie, mit der Tara Polar Station und den Polaris-Missionen I, II, III… herauszufinden?
Wir planen, die Entwicklung des Ozeans über mehrere Jahre hinweg im Laufe der Jahreszeiten zu beobachten. Wir werden autonome Fahrzeuge und Instrumente auf dem Eis neben der Station einsetzen, um Zugang zu internen Wellen, Temperatur, Salzgehalt usw. zu erhalten und diese Gelegenheit zur Entwicklung neuer Sensoren zu nutzen.
Wir werden uns auf die ersten 100 Meter Tiefe von der Oberfläche und tiefer bis zur Schicht des warmen Atlantikwassers konzentrieren, das durch die Framstraße eintrifft. Normalerweise bleibt diese wärmere Schicht aufgrund der Schichtung, d. h. der darüber liegenden Schichten mit unterschiedlichem Salzgehalt – der Halokline –, relativ isoliert von der Oberfläche, doch diese Schichtung verändert sich derzeit. Sie schwächt sich entlang der Kontinentalhänge ab, was bereits in der Nähe der Laptewsee zu beobachten ist.
Es würde mich interessieren, ob es sich zur Mitte des Ozeans hin ausdehnt. Am Ausgangspunkt unserer Drift könnten wir es beobachten und wir werden sehen, wie es sich auf unserem Weg zum Nordpol entwickelt.
Im Winter verstärkt die Bildung von Meereis den Salzgehalt des Oberflächenwassers, was zu einem vertikalen Austausch im oberen Teil des Ozeans führt. Dies führt dazu, dass verschiedene Eigenschaften des Wassers an die Oberfläche gelangen, was möglicherweise auch für die Wärme in der warmen Wasserschicht des Atlantiks gelten könnte. Es wird jedoch mindestens zehn Jahre oder länger dauern, bis wir zwischen dem Grundtrend und der interannuellen Variabilität, d.h. den Einzelphänomenen, unterscheiden können.
Ich frage mich auch, ob die aufsteigenden Nährstoffe ausreichen werden, um das Phytoplankton während der gesamten hellen Jahreszeit zu ernähren, da normalerweise im Sommer die Schichtung stärker wird und die Nährstoffzufuhr abnimmt.
In einigen Teilen der Arktis wurde jedoch beobachtet, dass die Schichtung im oberen Ozean schwächer geworden ist und die oberflächennahe Durchmischung im Winter zugenommen hat. Es ist wahrscheinlich, dass mehr Nährstoffe verfügbar werden, indem sie in Schichten gelangen, die normalerweise unerreichbar sind.
Auch wenn die Schichtung, die durch das Schmelzwasser des Packeises dynamisiert wird, in der zentralen Arktis weiterhin stark ist, könnte der Aufstieg von Wärme und Nährstoffen beginnen. Ein weiteres Phänomen, das dabei eine Rolle spielen könnte, sind mehr Wellen, die mit einer globalen Verringerung der Eisdicke einhergehen.
Mit den Polaris-Missionen werden Sie die Beobachtungen des arktischen Zentrums im Winter für mindestens zehn Jahre bis zum Beginn des Internationalen Polarjahres 2032-2033, einem wichtigen wissenschaftlichen Ereignis für die Erforschung der Pole, verbessern. Wie sehen Sie die Arktis in weniger als zehn Jahren?
Einige Teile der Arktis werden sich voraussichtlich den normalen Bedingungen des nördlichen Atlantiks annähern. Dies wird nicht den gesamten Arktischen Ozean betreffen. Vorhersagen zeigen, dass ein eisfreier Ozean im Sommer in einigen Jahrzehnten entstehen könnte – dies könnte auch früher geschehen. Aber man muss sehen, was das konkret bedeutet. Es könnte innerhalb eines Jahres zutreffen, aber nicht unbedingt im nächsten.
Die Forschung befindet sich auf einer Startrampe zum Polarjahr, was zu vielen Projekten führt. Die Tara Polar Station wird einen sehr wichtigen Beitrag zu diesem wissenschaftlichen Höhepunkt leisten. Als Teil dieser gemeinsamen internationalen Bemühungen wird die Erfahrung, die wir sammeln werden, nützlich sein, um den Umfang der Beobachtungen zu erhöhen.
Bis dahin sollte die Zusammenarbeit zwischen Tara und dem Alfred-Wegener-Institut dazu beitragen, besondere Phänomene im Ozean zu identifizieren, auf die sich Polarstern punktuell konzentrieren könnte. In diesem Sommer wird der Forschungseisbrecher die Station in das Eis begleiten, um die ersten Tests unter Eisbedingungen zu starten.
Dr. Benjamin Rabe ist physikalischer Ozeanograph am Alfred-Wegener-Institut in Bremerhaven, Deutschland, wo er auch unterrichtet. Er ist Spezialist für den Arktischen Ozean und beschäftigt sich mit der Zirkulation, Schichtung und Entwicklung von Wassermassen. Er hat an mehr als 10 Expeditionen teilgenommen, hauptsächlich an Bord des Eisbrechers Polarstern, und koordiniert Projekte im Zusammenhang mit den Expeditionen MOSAiC und Polaris.