Die Norwegische Atlantikströmung ist die Fortsetzung der Nordatlantikströmung in den Nordischen Meeren und transportiert warmes Wasser aus den mittleren Breiten in den Arktischen Ozean. Dieses atlantische Wasser bewegt sich als Randstrom durch das gesamte Arktische Mittelmeer. Entlang seines Weges verzweigt es sich in mehrere markante Strömungsarme und gibt Wärme an das umgebende Wasser, die Meereisbedeckung und die Atmosphäre ab. Um Veränderungen in diesem warmen nordwärts gerichteten Strom zu erfassen, überwachen wir seit 1997 das Atlantikwasser im Westspitzbergenstrom in der Framstraße mithilfe eines ozeanographischen Verankerungsnetzwerks.

Die Oberflächengewässer werden durch Abkühlung und Salzfreisetzung während der Eisbildung dichter und sinken in tiefere Schichten ab. Diese absinkenden Wassermassen tragen zur Bildung der dichten Überlaufwasserströme bei, die über den Dänemark-Schottland-Rücken hinwegfließen und damit die zyklonale Zirkulation im Arktischen Mittelmeer schließen.

Ein herausragendes Merkmal des Arktischen Ozeans ist sein enormer Süßwasserüberschuss. Das Oberflächenwasser des Arktischen Ozeans erhält Süßwasser aus dem Pazifikzustrom, durch den Abfluss großer Flüsse sowie durch die Meereisbildung und -schmelze. Etwa 11 % des globalen Flussabflusses münden in den Arktischen Ozean, wobei der Großteil in die sibirischen Schelfmeere geleitet wird. Dies führt zu einer stark geschichteten oberen Wassersäule, die das warme und salzhaltige Atlantikwasser von der Meereisbedeckung und der Atmosphäre trennt. Die wichtigsten windgetriebenen Eis- und Oberflächenströmungen sind der antizyklonale Beaufort-Wirbel, der Süßwasser speichert, sowie der Transpolardrift, der Süßwasser in Richtung Grönland und der Framstraße transportiert, von wo es schließlich in den subpolaren Nordatlantik exportiert wird.

Der Süßwasservorrat der Arktis hat in den letzten Jahrzehnten erheblich zugenommen. Diese Ansammlung könnte Teil einer mehrdekadischen Oszillation sein, die mit dem subpolaren Nordatlantik verknüpft ist, wo das Süßwasser die Tiefenwasserbildung beeinflussen kann. Um die zugrundeliegenden Mechanismen zu verstehen, führen wir Langzeitbeobachtungen durch, um die Veränderungen im Süßwasserhaushalt zu dokumentieren und diese Daten in enger Zusammenarbeit mit numerischen Modellierungsstudien zu analysieren.

Das in der Arktis gespeicherte Süßwasser – sowohl in flüssiger als auch in fester Form – wird letztendlich in den subpolaren Nordatlantik exportiert. Ein Teil dieses Exports erfolgt über den Ostgrönlandstrom, der episodisch Süßwasser in das Innere der Grönland- und Islandsee abgibt, wo es die Tiefenwasserbildung und damit die Entstehung von Überlaufwasser beeinflussen kann. Um die Mechanismen des Süßwasseraustritts aus dem Ostgrönlandstrom besser zu verstehen, betreiben wir ein Langzeitprogramm mit autonomen Gleitern, die detaillierte Messungen entlang der Strömungswege durchführen.

Der grönländische Eisschild verliert in alarmierendem Tempo an Masse, mit bislang unbekannten Folgen für die meridionale Umwälzzirkulation und die regionale Meeresspiegelverteilung. Der Transport von erwärmtem nordatlantischem Wasser zu den marinen Auslassgletschern Grönlands kann die Gletscherschmelze verstärken und möglicherweise zur Destabilisierung der grönländischen Eisströme beitragen.

In der Framstraße haben wir eine Erwärmung des Atlantikwassers beobachtet, die sich voraussichtlich auf den derzeit stabilen Nordostgrönland-Eisstrom (NEGIS) auswirken wird – einer der größten Eisströme Grönlands. Unser Forschungsfokus liegt auf den Mechanismen, die das warme Atlantikwasser aus der rückströmenden Wassermasse in der Framstraße zum 79°-N-Gletscher transportieren, dem wichtigsten Auslassgletscher auf das Schelfgebiet östlich von Grönland.

Flache Schelfmeere machen etwa 40 % der Fläche des Arktischen Ozeans aus. Die Strömungssysteme der Schelfe transportieren Süßwasser von seinen Ursprungsquellen am Rand der Arktis in das zentrale Becken und weiter in den Transpolardrift. Darüber hinaus fördern Auftriebsprozesse warmes, atlantisch geprägtes Zwischenwasser entlang der Kontinentalhänge in die bodennahen Wasserschichten der flachen Schelfmeere – einige davon enthalten submarines Permafrost und Gashydrate.

Im Winter führen offshoregerichtete Winde häufig zur Bildung von Rinnen und Polynjas in der Meereisbedeckung – lokalen „Kältezonen“, die durch starken Wärmeverlust des Ozeans und hohe Eisbildungsraten gekennzeichnet sind. Polynjas produzieren kalte, dichte Schelfwässer, die über den Schelfrand hinausströmen und die Zwischen- und Tiefenschichten des Arktischen Ozeans belüften. Damit tragen sie zur Bildung der dichten Wassermassen bei, die über den Grönland-Schottland-Rücken in den Nordatlantik überfließen.

Um die Prozesse auf den arktischen Schelfen, insbesondere am Beispiel der Laptewsee, besser zu verstehen, setzen wir ozeanografische Verankerungen und hochauflösende hydrographische Messungen ein – in enger Zusammenarbeit mit unseren russischen Partnern.