Schmilzt das Eis an den Polen?

Satelliten-Mission CryoSat soll klären, ob die Eismassen der Erde zu- oder abnehmen. Wissenschaftler des Alfred-Wegener-Instituts für Polar- und Meeresforschung treffen sich am 28. und 29. Mai mit 25 deutschen Kollegen zur Projektvorbereitung in Bremerhaven

In letzter Zeit verwirren immer wieder Meldungen im Zusammenhang mit der befürchteten Klimakatastrophe: „Die Eismassen der Erde schmelzen.“ Viele Wissenschaftler im In- und Ausland, die sich näher mit diesem Thema beschäftigen, zweifeln diese Vermutung an, da es nur unzureichende direkte Beobachtungen von Veränderungen der Eismassen gibt. Aufgrund der gewaltigen Größe der Arktis und Antarktis lassen sich flächendeckende Beobachtungen der Eiskörper nur von Satelliten aus durchführen. Diese konnten aber bisher lediglich die Ausdehnung des Eises, nicht aber seine Dicke bestimmen.

Präzise Informationen über den gesamten Eisvorrat der Erde erhoffen sich die Wissenschaftler von dem Satelliten CryoSat der ESA (European Space Agency), der im Jahr 2003 in Betrieb gehen soll. Um ihre Vorstellungen zum Verlauf der Mission und der anschließenden Auswertung zu definieren, treffen sich 25 deutsche Wissenschaftler der Universitäten Dresden, Freiburg, Trier, Darmstadt, Münster, München und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR, Oberpfaffenhofen) sowie Vertreter der ESA heute und morgen im Bremerhavener Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung (AWI). Mit klaren Vorgaben wird es den deutschen Wissenschaftlern möglich sein, maßgeblichen Einfluss auf die internationale Mission zu nehmen.

Keine verlässliche Aussage über globale Eismenge
Tatsächlich zeigen Daten amerikanischer Wettersatelliten, dass die Ausdehnung des Meereises in der Arktis in den letzten dreißig Jahren an den Rändern um etwa neun Prozent abgenommen hat. Meereis ist jedoch nur eine ein bis vier Meter dicke Schicht gefrorenen Meerwassers, die den Arktischen Ozean und den Südozean rund um den antarktischen Kontinent bedeckt. Beobachtungen der Flächenausdehnung ermöglichen noch keine Aussagen über das Volumen. Dazu ist zusätzlich die Bestimmung der Mächtigkeit nötig. Dickenmessungen des Meereises wurden bisher in der Arktis nur sehr sporadisch von Bord militärischer Atom-U-Boote durchgeführt. Obwohl auch diese räumlich begrenzten Messungen eine Dickenabnahme seit den fünfziger Jahren andeuten, lassen sie keine Aussagen über die gesamten Eismassen zu. In der Antarktis hat die Meereis-Bedeckung in den letzen dreißig Jahren leicht zugenommen. Über die Mächtigkeit und damit das Gesamtvolumen gibt es auch hier bis heute keine Informationen.

Eispanzer der Antarktis bleibt unbekannte Größe
Im Gegensatz zum Meereis besteht das Landeis Grönlands und des antarktischen Kontinents aus Gletschereis, das sich aus gefallenem Schnee gebildet hat. Dieses Eis ist bis zu vier Kilometer mächtig und teilweise mehrere hunderttausend Jahre alt. Es beinhaltet 95 Prozent der Süßwasservorkommen der Erde. Ein Abschmelzen würde zu einem Meeresspiegelanstieg von mehr als sechzig Metern führen. Bekannt ist jedoch, dass die Fläche dieser Eismassen weitgehend konstant ist. Volumenänderungen sind unbekannt.

Neuartiges Satellitenradar kann Eisdicke messen
Um eine bessere Abschätzung der gesamten Meer- und Landeismassen zu ermöglichen, wurde die Radaraltimeter-Mission CryoSat konzipiert. Dies ist die erste Mission im sogenannten „Earth Opportunity Missions“ Programm der ESA, welches mit relativ kleinen und kostengünstigen Satelliten begrenzte, rein wissenschaftliche Probleme lösen soll. Mit Radaraltimetern kann man die Höhen der Erdoberfläche bestimmen. Dabei werden Radarwellen zur Erde ausgestrahlt und die Laufzeit bis zu ihrer Reflexion zum Satelliten zurück gemessen. Der Satellit CryoSat hat ein neuartiges Radaraltimeter (SIRAL: Synthetic Aperture Interferometric Radar Altimeter) an Bord, mit dem eine Messgenauigkeit von ein bis drei Zentimetern bei der Dicke des Meereises und für die Höhe der Landeismassen angestrebt wird. Diese sehr hohe räumliche Auflösung würde es beispielsweise ermöglichen, einzelne Eisschollen zu unterscheiden. Außerdem kann dieses Altimeter die stark geneigten Ränder der Eisschilde genau erfassen, die sich bislang nur unzureichend von Satelliten aus vermessen ließen. CryoSat wird der erste Satellit mit diesem Messinstrument sein.

Erste gesicherte Erkenntnisse in fünf bis acht Jahren
CryoSat soll Ende 2003 gestartet werden. Für die Dauer der Mission von drei bis sechs Jahren werden dann Beobachtungen der Zu- oder Abnahme der Eisdicken vorliegen. CryoSat wird von der Astrium GmbH in Friedrichshafen am Bodensee gebaut. Deutsche Wissenschaftler waren maßgeblich bei Planung, Konzeption und Durchsetzung der Mission beteiligt. Die weiteren Vorbereitungen werden von einer internationalen wissenschaftlichen Leitungsgruppe durchgeführt, zu der auch Professor Dr. Heinz Miller, Professor Dr. Peter Lemke und Dr. Christian Haas vom Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung gehören. Um die CryoSat-Daten regelmäßig mit Messdaten aus den Polargebieten zu vergleichen und ihre Genauigkeit zu kontrollieren, sind Expeditionen unerlässlich. Aufgrund der logistischen Möglichkeiten des Alfred-Wegener-Instituts mit Landstationen, Forschungsflugzeugen und dem Eisbrecher Polarstern werden deutsche Gruppen wichtige Funktionen im Rahmen der Gesamtmission übernehmen. Die jetzt in Bremerhaven stattfindenden Diskussionen werden außerdem zu einer Koordination der zukünftigen Forschungsprojekte mit CryoSat-Daten beitragen.