19.01.2014 – Kalibermessungen im Bohrloch
Der Eisschild, auf dem wir zurzeit unsere Untersuchungen durchführen ist etwa 11
Millionen Jahre alt. Er hat klein angefangen, als vor 40 Millionen Jahren die
Antarktis die Südpolregion erreichte und die Drake Passage sich öffnete und der
dann einsetzende Zirkumpolarstrom im Ozean die Antarktis von den warmen Breiten
isolierte und die ersten Gebirgsvergletscherungen entstanden. Die
Gebirgsgletscher haben im Laufe von vielen Millionen Jahren die tieferen
Regionen erreicht, und dann ist der Eisschild durch Schneeakkumulation
gewachsen, wobei der oben liegende Schnee, den darunter liegenden
zusammendrückte, sodass in Bereichen unterhalb von 100 Metern unter der
Oberfläche Eis entstand. Heute ist der Eisschild in einigen Gegenden mehr als
4km dick und in den inneren Bereichen bis über 4000 m hoch. Von dort fließt das
Eis unter dem Einfluß der Schwerkraft zum Rand hin ab, wo es am Ende in Form von
Eisbergen in den Ozean hinaustreibt. . Die Theorie sagt uns außerdem, dass die
Eisbewegung mit der Tiefe nahezu konstant ist, bis auf die unteren 200 bis 300
Meter, wo sie durch die Reibung am Felsuntergrund deutlich reduziert und
teilweise sogar gestoppt wird – dort wo das Eis am Boden festgefroren ist.
Soweit die Theorie, aber wie lässt sich die Geschwindigkeit messen? Die Bewegung
an der Oberfläche ist punktuell mit GPS einfach zu messen, die flächenhafte
Bestimmung sogar von Satelliten aus möglich. Die einzige Möglichkeit aber die
Fließgeschwindigkeit im Inneren des Eiskörpers zu messen bieten Bohrlöcher im
Eis, aus denen Eiskerne zur Untersuchung der Klimaänderungen gezogen wurden.
Diese Löcher verformen sich mit der Zeit durch die Bewegung des Eises. Ein
solcher Eiskern wurde auch auf Kohnen gezogen, wobei das Loch ursprünglich einen
Durchmesser von 13 Zentimetern und eine Tiefe von 2581 Metern aufwies. Seit Ende
der Bohrung 2006 wird das Bohrloch vermessen. Zur Messung des aktuellen
Bohrlochdurchmessers – der Kalibermessung – benutzen wir eine Bohrlochsonde
(borehole logger), die an ihrem oberen und unteren Ende jeweils drei Fühler hat,
die bei Verengung des Bohrlochs zusammengedrückt werden und bei Ausweitung
auseinander gehen. Diese Bewegung der Fühler wird im Computer aufgezeichnet,
ebenso die Neigung der Sonde, die die Neigung des Bohrlochs wiedergibt, die
Temperatur und andere Größen.
Unsere Messungen zeigen in der Tat, dass sich das Bohrloch in den oberen
Bereichen des Eisschildes kaum verändert hat, da das Eis hier mit einer vertikal
nahezu konstanten Geschwindigkeit fließt. Veränderungen gibt es in den untersten
200 Metern, in denen das Eis durch die Reibung am Boden stark deformiert wird.
Hier zeigt sich eine leichte Verengung des Bohrlochs (Heinrich Miller, Peter
Lemke).
Das Bild zeigt die Bohrlochsonde vor dem Abteufen in die Tiefe. Diese
Bohrlochsonde wurde an der Universität Kopenhagen entwickelt und wird schon seit
vielen Jahren zur Vermessung von Bohrlöchern in der Antarktis und Grönland
eingesetzt. Wir haben sie vom Zentrum für Eis und Klima ausgeliehen.
Foto: Heinrich Miller
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