Tiefe Einblicke in die Arktis von morgen

Hunderte internationale Forschende werten derzeit die Beobachtungen der MOSAiC-Expedition aus. Nun gibt es erste ?bersichtsartikel, an denen auch Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universit?t Bremen aus den Bereichen Meereis, Satellitenfernerkundung und Ozeanographie mitgearbeitet haben.

Bei der MOSAiC-Expedition wurden hunderte Umweltparameter in nie dagewesener Genauigkeit und Frequenz über einen vollen Jahreszyklus im zentralen Arktischen Ozean erfasst. Jetzt haben Forschende in drei ?bersichtsartikeln die physikalischen Eigenschaften von Atmosph?re, Schnee und Meereis sowie Ozean in der Fachzeitschrift Elementa ver?ffentlicht und die Bedeutung der gemeinsamen Betrachtung aller Komponenten des Klimasystems herausgestellt. Diese Ergebnisse liefern erstmals ein vollst?ndiges Bild der Klimaprozesse in der zentralen Arktis, die sich 澳门皇冠_皇冠足球比分-劲爆体育 als doppelt so schnell erw?rmt wie der Rest des Planeten – Prozesse, die Wetter und Klima weltweit beeinflussen.

Das schwindende Meereis ist Symbol für die fortschreitende Klimaerw?rmung: In der Arktis hat sich seine Ausdehnung seit Beginn der Satellitenaufzeichnungen in den 1980er Jahren im Sommer fast halbiert. Weniger gut untersucht, aber ebenso relevant sind Dicke und weitere Eigenschaften des Eises. Die Frage, was dies für die Arktis der Zukunft bedeutet und wie sich diese Ver?nderungen global auswirken, waren der Antrieb für die historische MOSAiC-Expedition mit dem deutschen Forschungsschiff Polarstern von September 2019 bis Oktober 2020.

Bislang vollst?ndigstes Bild der Klimaprozesse

Rund zehn Jahre hatten Forschende von Institutionen aus 20 L?ndern die Expedition vorbereitet, deren Gesamtkosten etwa 150 Millionen Euro betrug, die gr??tenteils vom Bundesministerium für Bildung und Forschung finanziert wurden. Mit den jetzt vorgestellten Ergebnissen erstellen die Forschenden das vollst?ndigste auf Beobachtungen basierende Bild der Klimaprozesse in der Arktis.

Die Prozesse ein volles Jahr lang studieren zu k?nnen, erforderte ein besonderes Konzept, denn der zentrale Arktische Ozean ist im Winter nach wie vor eisbedeckt und daher schwer erreichbar. Daher lie? sich der Eisbrecher an einer gro?en Scholle festfrieren und trieb mit der natürlichen Transpolardrift durch das Nordpolarmeer.

Vier Forschende der Universit?t Bremen mit an Bord

Die Universit?t Bremen war in den Bereichen Meereis, Satellitenfernerkundung und Ozeanographie mit vier Personen an Bord an der Expedition beteiligt. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Bremen haben jetzt zu allen drei ?bersichtsartikeln beigetragen.

Satellitendaten bilden das Rückgrat unseres Verst?ndnisses des Meereisver?nderungen in der Arktis. Durch die harschen Klimabedingungen und geringe Besiedlungsdichte in der Arktis ist man gerade im Winter auf zuverl?ssige Satellitenbeobachtungen angewiesen. Neben der Meereisfl?che sind mittlerweile auch Aussagen über die Eisdicke, Eistypen, Schmelztümpel oder den Schnee auf dem Meereis mit Hilfe von Satelliten m?glich. ?Viele dieser Verfahren werden am Institut für Umweltphysik der Universit?t Bremen entwickelt“, sagt Dr. Gunnar Spreen, Wissenschaftler und Leiter der Arbeitsgruppe für Fernerkundung der Polarregionen an der Universit?t Bremen.

Fernerkundungsinstrumente auf MOSAiC-Scholle aufgebaut

Um auch für zukünftige Satellitenmissionen der ESA, NASA oder des EU Copernicus-Programms (zum Beispiel CIMR Mikrowellenradiometer oder CRISTAL Altimeter) neue Verfahren zu entwickeln, wurden Fernerkundungsinstrumente auf der MOSAiC-Scholle aufgebaut. Die Universit?t Bremen hat die Fernerkundungsaktivit?ten bei MOSAiC koordiniert und geleitet. ?Wir haben die bisher gr??te Zusammenstellung von 14 Fernerkundungsinstrumenten auf die Eisscholle gestellt, um mit allen den gleichen Schnee und Eis zur selben Zeit zu beobachten. Im Weltall gibt es entsprechende Gegenstücke auf Satelliten. Zusammen mit den detaillierten physikalischen Schnee- und Eisbeobachtungen werden diese Messungen den Weg für zukünftige Satellitenmissionen ebnen. Und sie erlauben uns die Unsicherheiten von bestehenden Zeitserien aus Satelliten besser abzusch?tzen und damit Klimamodelle zu verbessern“, erl?utert Spreen.

Erste Ergebnisse zeigen nun, dass eine Kombination von Radaraltimetern bei verschiedenen Frequenzen zur Bestimmung der Schneeh?he verwendet werden k?nnen – aber auch, dass einige der jetzigen Methoden fehlerhafte Daten liefern k?nnen, wenn Warmlufteinbrüche oder Regen die Mikrowelleneigenschaften der Eisoberfl?che ver?ndern. Gunnar Spreen: ?Solche Schw?chen k?nnen jetzt dank der MOSAiC-Messungen verbessert werden.“

Neue Einblicke in die Austauschprozesse m?glich

Durch die Arbeitsgruppe Ozeanographie, ebenfalls im Institut für Umweltphysik, wurden die Probennahmen für anthropogene Spurenstoffe (CFCs) und Edelgasisotope (Helium und Neon) w?hrend der MOSAiC-Expedition koordiniert und die Messungen im Anschluss an die Expedition in den hauseigenen Laboren durchgeführt. Dieser Datensatz verspricht neue Einblicke in den Austausch zwischen Atmosph?re, oberem Ozean, und den darunterliegenden Wasserschichten bei sich ver?ndernden Eisbedingungen.

?Die Entnahme von Wasserproben im arktischen Winter, vor allem im Eiscamp au?erhalb der Polarstern, war für die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an Bord mit erheblichen logistischen und pers?nlichen Herausforderungen verbunden. Durch ihren Einsatz sind wir jetzt in der Lage, vertikale und horizontale Austauschprozesse unter dem Eis anhand von Spurenstoffen besser zu verstehen“, sagt Dr. Maren Walter aus der Arbeitsgruppe Ozeanographie.

Die drei ?bersichtsartikel dienen als Referenzen für eine Vielzahl von zukünftigen wissenschaftlichen Arbeiten. ?Die physikalischen Beobachtungen sind die Grundlage für die Interpretation von biogeochemischen Kreisl?ufen und ?kosystemprozessen sowie für die gekoppelten Modelle, die wir nutzen, um noch 澳门皇冠_皇冠足球比分-劲爆体育 über Klima-Rückkopplungen und die globalen Auswirkungen des arktischen Wandels zu erfahren. Diese Ver?nderungen k?nnen Wetter und Klima weltweit beeinflussen“, so Professor Markus Rex, Leiter von MOSAiC und Atmosph?renforscher am AWI.

Hintergrundinformationen zu MOSAiC

W?hrend der MOSAiC-Expedition erforschten Wissenschaftler aus 20 Nationen die Arktis im Jahresverlauf. Von Herbst 2019 bis Herbst 2020 driftete der deutsche Eisbrecher Polarstern dazu eingefroren im Eis durch das Nordpolarmeer. MOSAiC wurde unter Leitung des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) realisiert. Damit dieses einzigartige Projekt gelingen und m?glichst wertvolle Daten gewonnen werden konnten, arbeiteten über 80 Institute in einem Forschungskonsortium zusammen. Die Gesamtkosten der Expedition beliefen sich auf rund 150 Millionen Euro, die gr??tenteils vom Bundesministerium für Bildung und Forschung finanziert wurden.

Alle Publikationen sind in diesem Elementa Special Feature zu finden:
https://online.ucpress.edu/elementa/collection/269/Special-Feature-The-Multidisciplinary-Drifting