An Bord 10. Oktober 2019, von Stefan Hendricks für die ICE und Remote Sensing Teams |
Wie wir eine Scholle für die Eisdrift durch das Nordpolarmeer gefunden haben
Zum einen muss die Eisscholle die typischen Bedingungen in unserer Region wiederspiegeln, dies ist für aussagekräftige Wissenschaft unerlässlich. Zum anderen muss die Scholle stabil genug sein, um für ein ganzes Jahr darauf arbeiten zu können. Diese Anforderungen sind nicht leicht ein Einklang zu bringen, da wir als typisches Meereis nur dünne stark geschmolzene Schollen vorfinden.
Die Suche beginnt mit Auswertung von Satellitendaten. Auf Polarstern werten die Meereis- und Fernerkundungsgruppen tagesaktuelle Satellitenbilder aus, genauso wie unsere Kollegen auf unserem Partnerschiff Akademik Fedorov. Diese Untersuchungen laufen bereits seit einiger Zeit, allerdings brauchen wir den aktuellen Zustand und Position von Eisschollen. Dafür benutzen wir tagesaktuelle Radarbilder von den Satelliten Sentinel-1 (ESA/Copernicus) und TerraSAR-X (DLR), da diese unabhängig von Bewölkung oder dem wenigen verbleibenden Tageslicht als Eiskarten benutzt werden können. Auf diesen Karten werden Kandidaten bestimmt, welche Grundvoraussetzungen von Struktur und Größe erfüllen müssen. Gerade die Anforderung an die Größe lässt die Anzahl der Kandidaten auf eine Handvoll zusammenschrumpfen, obwohl wir ein Gebiet mit weit über 100 Kilometer im Auge haben.
In der nächsten Stufe fahren wir Kandidatenschollen gezielt an um diese direkt zu untersuchen. Polarstern und Fedorov teilen sich diese Arbeit. Ziel der ersten Erkundungen ist es einen ersten Überblick über die Eisdicke der jeweiligen Scholle zu beschaffen. Dazu benutzen wir alles was wir an wissenschaftlicher Ausrüstung zur Verfügung haben, z.B. einen Schlitten mit einem elektromagnetischen Eisdickensensor. Kombiniert mit den Radarbildern der Satelliten erhalten wir so einen ersten Überblick über die derzeitige Eissituation in unserer Region. Die überwiegende Anzahl der untersuchten Eisschollen besteht aus sehr dünnen (30 – 70 cm) Meereis und weist einen großen Flächenanteil an mittlerweile zugefrorenen Schmelztümpeln auf, ein deutlicher Hinweis auf ein starkes Schmelzen im Sommer. Schollen dieser Art können leicht brechen oder zusammengeschoben werden, was langfristige und kontinuierliche Messungen deutlich erschwert. Eine der von Polarstern untersuchten Schollen weist allerdings einen deutlich dickeren und stabileren Teil zusätzlich zu dünnem Eis aus. Der dicke und stabilere Teil ist sowohl in den Satellitendaten als auch in den Eisdickenmessungen deutlich sichtbar. Nach dem Vergleich mit den Ergebnissen unserer Kollegen auf der Akademik Fedorov entscheiden wir uns für diese Scholle, welche nun Polarstern und viele weitere Wissenschaftler für das kommende Jahr beherbergen wird.
Nun beginnt die Phase der detaillierten Schollenkartierung, da wir Orte für alle wissenschaftlichen und logistischen Installationen finden müssen. Dies muss in einer Art und Weise geschehen, welche einen minimalen Einfluss auf die Scholle selber hat. Für diese Zwecke setzen wir einen Sensor von einem der zwei Bordhelikopter von Polarstern ein. Der sogenannten Airborne Laserscanner (ALS) erfasst kleinskalige Höhenänderungen in einem Streifen unterhalb des Helikopters. Wir können einen Streifen von etwa 300 m Breite erfassen, daher müssen wir allerdings mehrere Linien über die Scholle für eine vollständige Kartierung fliegen. Dies ist über dem sich bewegenden Meereis kein einfaches Unterfangen, da GPS Koordinaten schnell an Bedeutung über dem driftenden Meereis verlieren. Die Wissenschaftler in der Kabine können in Echtzeit die Abdeckung des Laserscanners auf der Meereisoberfläche erkennen. Mit Hilfe dieser Anzeige und dem guten Auge des Piloten fliegen wir die gesamte Scholle und unmittelbare Umgebung mit fast vollständiger Abdeckung ab. Später werden wir diese Messungen wiederholen um Änderungen des Eises und dessen Schneeauflage zu untersuchen.
Der Laserscanner erzeugt auch erhebliche Datenmengen, aber wir können an Bord eine vorläufige Karte der Eisoberfläche mit deutlich mehr Detail als die Satellitenbilder erstellen. Anhand der Karte können wir einschätzen, welche Gebiete für bestimmte wissenschaftliche Untersuchungen interessant sind und welche wir für logistische Installationen wie z.B. Wege oder Stromleitungen reservieren müssen. Eine Karte ist aber auch nur eine Karte mit Ortsnamen. So hat der stabile Teil der Eisscholle bereits früh den Namen „Fortress“ („Festung“) bekommen.
In den letzten Tagen hat ein stürmischer Wind mit einigen kleineren Rissen aber auch schon dafür gesorgt, dass die Karte nicht mehr ganz aktuell ist. Genau diese Ereignisse wollen wir in dem kommenden Jahr untersuchen und so beginnt unser Kartierungsarbeit wieder von neuen.