Einmal Arktis und zurück: Forschung aus der Luft

Klirrender Frost, massiges Packeis und mächtige Wirbelstürme zwischen Polarnacht und ganztägigem Licht: Die Arktis macht es der Wissenschaft nicht leicht, ihre Geheimnisse zu entlocken. Schon seit über 25 Jahren erforscht das Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven (AWI) die Arktis und Antarktis auch aus der Luft. Letztes Jahr brach der deutsche Polarflieger POLAR 5 zu einem ganz speziellen Arktis-Messflug auf. POLAR 5, eine modifizierte DC-3, ist die neueste Maschine der polaren Fliegerstaffel. Erst vor zweieinhalb Jahren wurde sie in Dienst gestellt. POLAR 5 kann weiter fliegen und zugleich mehr Gewicht laden als ihre Vorgänger, so dass nun viel umfangreichere Gebiete erkundet werden können als bisher. Zudem verfügt POLAR 5 über zahlreiche in-situ und fernerkundende Messsysteme, die parallel und für unterschiedliche Fragestellungen eingesetzt werden können.

Im Rahmen der PAM-ARCMIP-Kampagne (Pan-Arctic Measurements and Arctic Climate Model Simulations) startete der Überflieger im April 2009 von Spitzbergen nach Alaska und passierte dabei weites, bisher unzugängliches und daher unerforschtes Gebiet. Er landete auf nur zwei Meter dünnem Eis an der russischen Driftstation NP-36 auf einer Eisscholle. Dieser zusätzliche Tankstopp ermöglichte einen Flug sogar bis 88° 40‘ Nord, ein Nord-Rekord für POLAR 5. „Allein die logistische Vorbereitung der transarktischen Tour war eine große Herausforderung.

Ohne internationale Zusammenarbeit wäre dieses umfangreiche Projekt nie umsetzbar gewesen“, sagt Dr. Andreas Herber. Der Physiker vom AWI leitete das Projekt. Während des Messflugs haben 20 Wissenschaftler und 6 Ingenieure aus Deutschland, Italien, Kanada und den USA Informationen über Aerosole, Spurengase und über die Meereisdicke sowie Wetterdaten gesammelt. Aerosole sind Schwebeteilchen wie Staub, Sand, Abgase aus Verkehr oder Industrie, aber auch große organische Moleküle, die von Wäldern ausgedünstet werden, gehören zu den Aerosolen. Wie Wassertröpfchen und Eiskristalle wirken sich Aerosole auf das Klima aus und zählen bisher zu den größten Unsicherheitsfaktoren bei der Abschätzung künftiger Klimaveränderungen.

Dabei wird durch Sensoren erfasst, wie stark die Aerosole die Atmosphärenluft trüben. „Über der gesamten Arktis haben wir eine hohe Aerosol-Belastung festgestellt mit den höchsten Werten über Barrow, der nördlichsten Gemeinde in Alaska.“ Woher aber kommt der arktische Dunst? Den Analysen der POLAR 5-Daten zufolge scheint das Meiste aus dem asiatischen Teil Russlands, aus Nordamerika und Europa zu stammen. Die Wetterlagen Anfang 2009 hatten große Schwaden in die Nordpolregion gebracht, und der Ausbruch des Vulkans Mount Redoubt einen Monat vor den Messungen hatte das Ganze noch verstärkt.

Zudem lieferte die Kampagne erstmals auch großflächige Daten über die Meereisverteilung in der Arktis. Während bei solchen Messungen normalerweise eine Eisdickensonde unter einem Hubschrauber befestigt wird, konnte sie diesmal erstmalig von einem Tragflächenflugzeug aus eingesetzt werden – und das bedeutete, dass ein sehr viel größeres Gebiet überdeckt werden konnte. POLAR 5 ließ die Sonde an einem Drahtseil herunter und zog sie in zwanzig Meter Höhe über die Eisoberfläche. „Wenn wir diese Daten mit satellitengestützten Messwerten und Modellrechnungen kombinieren, erhalten wir einen weiteren wichtigen Baustein um vorhersagen zu können, was aus dem arktischen Eispanzer wird.“

Der Flug ergab Eisdicken zwischen 2,5 Metern beim zweijährigen Eis in Polnähe und 4 Metern beim mehrjährigen Eis an der Küste Kanadas. Insgesamt war hier das Eis etwas dicker als in den vergangenen Jahren, womöglich hat es sich erholt – zeitweise. „Der große Trend, dass die Meereisausdehnung abnimmt, hält weiter an“, ist Herber überzeugt. Um aber verlässliche Vorhersagen über dessen Zukunft treffen zu können, sind weitere detaillierte Messungen aus der gesamten Arktis notwendig. Und so starten Herber und seine Kollegen mit der POLAR 5 im Frühjahr 2011 erneut: Dieses Mal geht es umgekehrt in Alaska los, entlang der kanadischen und grönländischen Küste bis nach Spitzbergen mit einem Abstecher in die innere Arktis, um das Bild von 2009 zu ergänzen und zu verfeinern.