Forschungsflugzeug Polar 5 von Frühjahrsmessungen aus der hohen Arktis zurückgekehrt

Gemeinsame Flüge mit Maschinen der europäischen und amerikanischen Weltraumagenturen (ESA und NASA) waren ein Novum in der Meereisforschung: Zeitgleiche Messungen mit einer großen Anzahl von Sensoren an drei Flugzeugen unterhalb des Satelliten CryoSat-2 führten zu einmaligen Datensätzen. Weiterhin hat das internationale Team aus 25 Wissenschaftlern und Ingenieuren Messdaten über Spurengase, Aerosole und meteorologische Parameter erhoben, die in den kommenden Monaten in den beteiligten Forschungsinstituten ausgewertet werden.

Die Route der Polar 5 des Alfred-Wegener-Instituts für Polar- und Meeresforschung in der Helmholtz-Gemeinschaft führte von Barrow (Alaska) über Inuvik, Resolute Bay, Eureka, Alert (alle Nordkanada), Station Nord (Grönland) bis nach Longyearbyen auf Spitzbergen. Diese Orte waren die Basisstationen für die Messflüge in die menschenleeren arktischen Gebiete. Die Gesamtflugzeit aus Messungen und Reisezeit betrug dabei 130 Stunden. Temperaturen von teilweise unter minus 30 °C forderten Mensch und Material.

Einer der Schwerpunkte der Expedition waren großflächige Dickenmessungen des Meereises in der inneren Arktis, bei denen Forscher des Alfred-Wegener-Instituts und der Universität von Alberta eng zusammenarbeiteten. Sie setzten dafür eine vier Meter lange elektromagnetische Eisdickensonde ein, auch EM-Bird genannt. Für die Untersuchungen schleppte die Polar 5 die Sonde an einem 80 Meter langen Seil in 15 Meter Höhe über die Eisoberfläche. Eine vorläufige Auswertung der Messergebnisse zeigt, dass das einjährige Meereis in der Beaufortsee (nördlich von Kanada/Alaska) dieses Jahr etwa 20-30 Zentimeter dünner ist als in den letzten beiden Jahren. Die Eisdicke lag 2009 bei durchschnittlich 1,7 Meter, 2010 bei 1,6 Meter und 2011 bei 1,4 Meter. „Ich würde erwarten, dass dieses dünne einjährige Meereis die Schmelzperiode im Sommer nicht übersteht“, schätzt Dr. Stefan Hendricks die Situation ein. In einigen Wochen werden seine Kollegen aus der Meereisgruppe am Alfred-Wegener-Institut ihre Modellrechnungen für das Meereisminimum 2011 vorstellen, in die auch die jetzt erhobenen Daten einfließen werden.

Höhepunkt der Meereisdickenmessungen waren gemeinsame Flüge mit weiteren Polarforschungsflugzeugen unterhalb der Flugbahn des Satelliten CryoSat-2 der europäischen Weltraumagentur ESA. Dieser Satellit vermisst seit Sommer 2010 aus einer Höhe von 700 Kilometern das arktische Meereis. Die koordinierten Messflüge mit Flugzeugen der ESA und der amerikanischen Weltraumagentur NASA dienten der Untersuchung der Genauigkeit von CryoSat-2 Eisdickenmessungen im Frühjahr.

Ein weiterer Schwerpunkt der Kampagne waren arktische Aerosole, die unter anderem bei der Wolkenbildung eine wichtige Rolle spielen. Mit mehreren Vertikal- und Horizontalprofilen in Tiefflughöhe (60 Meter) und in Normalflughöhe von 3000 Metern wurde ein Abbild der Aerosolverteilung und des Kohlenstoffinhaltes der Partikel in der Arktis erstellt. Die Flugzeugmessungen wurden koordiniert mit den Überflügen des Satelliten CALIPSO, der die globale Aerosol- und Wolkenverteilung aus dem All erfasst. Weiterhin wurden meteorologische Sondierungen in der Zentralarktis sowie die Messung von Spurengasen wie zum Beispiel Ozon durchgeführt. Dabei haben sich die Messungen von 2009 bestätigt, mit großflächig sehr geringen Ozonkonzentrationen über weite Teile des meereisbedeckten arktischen Ozeans. Durch Kombination aller Spurengasmessungen in Verbindung mit den meteorologischen Messungen wird es möglich sein, die Prozesse des Ozonabbaus in den Luftschichten bis etwa 15 Kilometer Höhe (Troposphäre) der Arktis besser zu verstehen.

„Nur durch die enge internationale Zusammenarbeit zwischen allen Partnern konnte diese logistisch aufwendige Kampagne mit Aufenthaltsorten in vier Arktis-Anrainerstaaten erfolgreich umgesetzt werden“, resümiert der Leiter der Expedition Dr. Andres Herber. Das Projekt PAMARCMiP (Polar Airborne Measurements and Arctic Regional Climate Model Simulation Project) läuft seit 2009 und beinhaltet regelmäßige Flugzeugmessungen in der Arktis. Die beteiligten Institutionen 2011 waren: Alfred-Wegener-Institut, Fielax, Jadehochschule (Deutschland), Environment Canada, University of Alberta, York University (Kanada), National Oceanic and Atmospheric Administration, NASA, University of Alaska Fairbanks, National Science Foundation (USA).

Das Alfred-Wegener-Institut forscht in der Arktis, Antarktis und den Ozeanen der mittleren sowie hohen Breiten. Es koordiniert die Polarforschung in Deutschland und stellt wichtige Infrastruktur wie den Forschungseisbrecher Polarstern und Stationen in der Arktis und Antarktis für die internationale Wissenschaft zur Verfügung. Das Alfred-Wegener-Institut ist eines der 17 Forschungszentren der Helmholtz-Gemeinschaft, der größten Wissenschaftsorganisation Deutschlands.