Das Forschungsschiff Polarstern ist heute aus der Arktis nach Bremerhaven zurückgekehrt. Es hat als erstes Forschungsschiff weltweit sowohl die Nordwest- als auch die Nordostpassage durchfahren und damit einmal den Nordpol umrundet. Der dritte Abschnitt der 23. Arktisexpedition des Forschungseisbrechers, der vom Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in der Helmholtz-Gemeinschaft betrieben wird, begann am 12. August in Reykjavik und endete am 17. Oktober 2008 in Bremerhaven. Das Schiff legte auf dieser Expedition 10800 Seemeilen, das entspricht 20.000 Kilometern, zurück. An Bord befanden sich bis zu 47 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus zwölf Nationen, darunter Belgien, Deutschland, Frankreich, Japan, Kanada, Korea, den Niederlanden, Russland und den USA. Wegen der geringen Eisbedeckung in diesem Sommer konnten die Expeditionsteilnehmer in bisher nicht zugänglichen Seegebieten forschen. Diese geringe Meereisbedeckung gibt Anlass zur Sorge in Bezug auf die Klimaveränderungen im Arktischen Ozean. Die Expedition diente dem Ziel, Daten über die Entwicklung der Arktis in der Erdgeschichte zu erheben.
Über die sediment-akustische Parasound-Vermessung entdeckten die Wissenschaftler um Fahrtleiter Dr. Wilfried Jokat, Geophysiker am Alfred-Wegener-Institut, große Rutschmassen dicht unter dem Meeresboden auf dem ostsibirischen Kontinentalrand. „Rutschmassen sind Zeugen großer Sedimentumlagerungen, die zum Beispiel dann auftreten, wenn enorm viele neue Sedimente abgelagert werden“, so Jokat. Der Kontinentalhang wird instabil und Sedimente rutschen hinab. Eine solch große Masse von Sedimenten, die Rutschungen hervorruft, kann nur einen Ursprung haben: Die Sedimente waren in Eismassen auf dem Ostsibirischen Festland eingefroren, sie sind während einer Warmzeit aufgetaut und haben ihre Sedimentfracht mit dem Schmelzwasser ins Meer gespült. „Dies ist ein spektakulärer Befund, da großräumige Vereisungen in Ostsibirien bisher für die jüngere geologische Geschichte, also 60.000 Jahre und älter, nicht bekannt waren“, erklärt Prof. Dr. Rüdiger Stein, Geologe am Alfred-Wegener-Institut. Ergänzende akustische (seismische) Daten zeigen, dass das ostsibirische Schelf in den letzten drei Millionen Jahren nur während weniger Eiszeiten von einem Eisschild bedeckt war.
Um diesen Befund abzusichern und insbesondere die geschilderten Ereignisse zeitlich einstufen zu können, sind weitergehende Untersuchungen erforderlich. Material dafür haben die Wissenschaftler in Form von Sedimentkernen mit nach Bremerhaven gebracht. Vom Kanada-Becken über den Mendelejew-Rücken bis ins Makarow-Becken konnten auf einer Strecke von über 700 Kilometern 16 Bodenproben genommen werden. Ihre Analyse wird es erstmals erlauben, die Vereisungsgeschichte in Nordamerika und Kanada mit der von Sibirien detailliert zu vergleichen und Unterschiede beziehungsweise Parallelen herauszuarbeiten. Weiterhin können die Sedimentkerndaten Informationen über die zeitliche und räumliche Änderung der Meeresströmungen und der Meereisausdehnung im zentralen Arktischen Ozean liefern. „Aus den Ergebnissen dieser Untersuchungen erwarten wir wichtige neue Erkenntnisse zu den Steuerungsprozessen lang- und kurzfristiger Klimaänderungen in der Arktis“, freut sich Stein.
Ein weiterer Schwerpunkt dieser Ausfahrt lag auf der geologischen Entwicklung des Arktischen Ozeans in den letzten 90 Millionen Jahren. Die Seismik, eine akustische Messmethode, erlaubt einen Blick in die tiefen Schichten unter dem Meeresboden bis in 4000 Meter Tiefe. „Die erhobenen Daten zeigen, dass das Meeresbecken zwischen den beiden großen arktischen Rückensystemen, dem Lomonossow- und dem Mendelejew-Rücken, wesentlich älter ist als bisher vermutet. Damit sind die Becken im alten Teil des Arktischen Ozeans, Makarow- und Kanada-Becken, nahezu zeitgleich entstanden“, berichtet Jokat. „Die nachfolgende Abtrennung des Lomonossow-Rückens vom sibirischen Schelf vor etwa 60 Millionen Jahren ist nicht ohne massive Umweltveränderungen vonstatten gegangen. Die Daten zeigen Hinweise auf starke Umlagerungsprozesse in den Tiefseesedimenten“, so der Geophysiker weiter. In dieser geologischen Phase sind entweder die bodennahen Strömungen sehr stark gewesen oder der Meeresspiegel im Arktischen Ozean war erheblich niedriger als heute. „Viele Modellvorstellungen über die Entwicklung des Arktischen Ozeans müssen aufgrund der neuen Daten überdacht werden“, bilanziert Jokat.
Ozeanographen erfassten Temperatur, Dichte und Salzgehalt des Wassers regelmäßig vom Schiff aus. Zusätzlich brachten sie Bojen auf Eisschollen aus, die solche Messungen über ein bis zwei Jahre autonom durchführen. Die Ozeanographen können somit besser verstehen, wie die Wassermassen im Arktischen Ozean zirkulieren. Eingeordnet in eine Langzeitreihe können sie Änderungen der Wassertemperatur und der Meereisbedeckung auch im Hinblick auf den Klimawandel beschreiben.
Biologen an Bord untersuchten Vorkommen und Verbreitung der Ruderfußkrebsart Oithona similis im Arktischen Ozean. Dieser kleine Krebs ist ein wichtiger Bestandteil des Nahrungsnetzes. Er ernährt sich unter anderem von kleinen Algen und Tieren und dient seinerseits Fischlarven als Nahrung. Ein weiteres biologisches Programm hatte zum Ziel, die Verteilung von Vögeln, Robben, Walen und Eisbären entlang der Fahrtroute zu erfassen. Eine nahezu kontinuierliche Vermessung des Meeresbodens und ein Wasserbeprobungsprogramm rundeten das interdisziplinäre wissenschaftliche Programm ab.
Die Messungen tragen zur Forschung innerhalb des Internationalen Polarjahres, des europäischen Projekts DAMOCLES und des Projekts „Nordatlantik“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung bei.
Nach üblichen Reparatur- und Wartungsarbeiten in der Werft wird Polarstern am 31. Oktober Richtung Kapstadt auslaufen. Von dort aus beginnt dann die Antarktissaison 2008/2009.
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Ihre Ansprechpartner am Alfred-Wegener-Institut sind Dr. Wilfried Jokat (Tel. 0471 4831-1211; E-Mail: Wilfried.Jokat@awi.de) und Prof. Dr. Rüdiger Stein (Tel. 0471 4831-1576; E-Mail: Ruediger.Stein@awi.de).
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