26. Juli 2010, 18:15

Zu Beginn der vergangenen Woche konnten wir die diesjährigen Arbeiten im Bereich des Tiefsee-Langzeitobservatoriums HAUSGARTEN mit dem Ausbringen eines Freifallgerätes, welches für die nächsten 12 Monate am Boden der Tiefsee kontinuierliche Messungen durchführen wird, erfolgreich abschließen. Der weitere Fahrtverlauf führte uns zurück auf etwa 79° nördliche Breite, wo die in der ersten Woche begonnenen ozeanographischen Untersuchungen wieder aufgenommen wurden und noch bis vor die grönländische Küste fortgesetzt werden.

Sowohl im Bereich des HAUSGARTENs, als auch entlang des ozeanographischen Transekts, war bzw. ist unsere PEBCAO-Gruppe (Plankton Ecology and Biogeochemistry in the Changing Arctic Ocean), die sich mit Änderungen in der Zusammensetzung des Phytoplanktons und der Veränderlichkeit des Kohlenstoffkreislaufs im Arktischen Ozean befasst, im ständigen Einsatz.

Die derzeit beobachtete Erwärmung des Meerwassers in polaren Regionen führt zur Ausbreitung planktischer Organismen aus wärmeren Regionen nach Norden, in Gebiete die bisher von polaren und kälteliebenden Arten besiedelt wurden. Gleichzeitig führt der Anstieg der Wassertemperatur in den oberen Wasserschichten zu einer höheren CO2-Aufnahme aus der Atmosphäre, was zur Abnahme des pH-Wertes und damit zur „Versauerung“ des Meerwassers führt. Hierdurch ändern sich die Lebensbedingungen der im Meerwasser befindlichen Bakterien und Algen, die den Großteil der Stoffumsätze im Ozean leisten und die Basis des marinen Nahrungsnetzes bilden. Darüber hinaus wird spekuliert, dass durch das fortschreitende Abschmelzen des Meereises Klima-relevante Spurengase freigesetzt werden, die u.a. wichtig für den Ozonkreislauf sind. Die aus Atmosphären-Chemikern und Meeresbiologen zusammengesetzte PEBCAO-Gruppe untersucht die Zusammenhänge zwischen der Bildung dieser Spurengase und dem Vorkommen bestimmter Algen im Arktischen Ozean. (weiter)

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19. Juli 2010, 15:36

Seit einer Woche befinden wir uns im Bereich des Tiefsee-Observatoriums HAUSGARTEN. Dieses Gebiet in der östlichen Fram-Straße besuchen wir auf unseren alljährlichen Forschungsfahrten seit nunmehr über 10 Jahren, um in einem multidisziplinären Ansatz den Einfluss globaler klimatischer Veränderungen auf ein Tiefsee-Ökosystem zu untersuchen.  (weiter)

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23. Mai 2010, 11:33

Am frühen Morgen des 17. Mai: Die Polarstern erreicht – nach 40 Seetagen, 15.000 Kilometern, 35 Stationen, einigen Tausend Kubikmetern filtrierter Luft, 10.000 Litern Wasserschöpferproben, weit über 1.000.000 Litern Meerwasser, die in Durchflussgeräten vermessenen wurden, und ungezählten weiteren statistischen Ereignissen – pünktlich ihren Liegeplatz in Bremerhaven. Die letzte Woche der Reise war mit dem Hafenbesuch in Las Palmas auf Gran Canaria eingeläutet worden.

Nur wenige Stunden verweilte die Polarstern an der Pier, um eine achtköpfige Gruppe von Fahrtteilnehmern an Bord zu nehmen. Mit besonderem Interesse war die achtjährige Katja, die mit ihrer Mutter Ute Lange und Claudia Klages als persönlicher AWI-Betreuung an Bord kam, erwartet worden. Katja hatte die Teilnahme an der Reise über die Aktion „Expeditionspass“ gewonnen, die das Bundesministerium für Bildung und Forschung im Wissenschaftsjahr 2009 veranstaltet hatte. Ihr standen fortan alle Türen auf dem Schiff offen, damit sie mit einem gefüllten Tagebuch und spannenden Geschichten für ihre Mitschüler nach Hause kommen würde. Mit Gerlind Rüve, einer Referentin des Wissenschaftsrates in Köln, war eine nicht minder interessierte Teilnehmerin einer Einladung durch Frau Professor Karin Lochte, Direktorin des Alfred-Wegener-Instituts, gefolgt. Gut eine Woche lang konnte sie sich mit den wissenschaftlichen Facetten dieser Reise aber auch mit den logistischen und organisatorischen Seiten der Meeresforschung vertraut machen.  (weiter)

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20. Mai 2010, 21:00

Pünktlich um 8 Uhr am Morgen des 5. Mai rauscht der Backbordanker der Polarstern mit rasselnder Kette in der Naturbucht von Mindelo auf der kapverdischen Insel São Vicente zu Wasser. Der Grund für den Besuch der Republik Kap Verde – dem ersten überhaupt in der 28-jährigen Geschichte des Schiffes – sind wissenschaftliche Arbeiten, die das Kieler IFM-GEOMAR an einer Zeitserienstation nördlich der Kapverden durchführt. 

Diese wird seit etlichen Jahren in enger Zusammenarbeit mit dem INDP, dem nationalen fischereibiologischen Institut der Republik Kap Verde, betrieben. Der Hafenaufenthalt wurde daher nicht nur für das Zusteigen zweier weiterer Wissenschaftler und die Übernahme von wissenschaftlicher Fracht genutzt, sondern auch für einem kleinen Empfang für die Kooperationspartner vom INDP. Die kapverdischen Kollegen, die selbst über ein 22 m langes Forschungsschiff verfügen, waren von der Größe und Ausstattung der Polarstern höchst beeindruckt. Nach einer kurzen Vorstellung des wissenschaftlichen Programms mit anschließendem Interview für das kapverdische Fernsehen war dann jedoch rasch das Ende des Kurzaufenthalts gekommen, da es den strammen Zeitplan unserer Reise ANT-XXVI/4 einzuhalten galt.

 

Neben einem intensiven Beprobungsprogramm stand an der ozeanischen Zeitserienstation nördlich der Kapverden eine spannende Aufgabe vor uns: Es galt, einen Schwarm von Gleitern des Leibniz-Instituts für Meereswissenschaften zu bergen. Hierbei handelt es sich um hochmoderne Geräte, die einem Segelflugzeug gleich den Ozean „durchfliegen“ und dabei kontinuierlich Daten zu Temperatur, Salz-, Sauerstoff- und Chlorophyllgehalt sowie Trübung des Meerwassers aufzeichnen. Die Geräte, die ohne Antrieb nur durch Veränderung ihres spezifischen Gewichts im Meer auf- und absteigen und dabei durch ihre Flügel einen Vorschub erfahren, können mit einer Leistung von nur wenigen Watt monatelang im Einsatz bleiben. In einer mehrstündigen Aktion konnten unter Schlauchbooteinsatz alle vier Gleiter rasch gefunden und sicher an Bord gebracht werden, wo Mario Müller – ein Gleiterexperte vom Kieler Leibniz-Institut für Meereswissenschaften – sie sogleich einer gründlichen Inspektion und Reinigung unterzog und die wertvollen Datensätze in Sicherheit brachte.

Die Arbeitsgruppe, die ich in meinem 5. Wochenbericht vorstellen möchte, ist meine eigene am  Kieler IFM-GEOMAR mit engen Kooperationspartnern am Institut für Küstenforschung der GKSS in Geesthacht und dem Institut für Physikalische Chemie der Universität Kiel (Steffen Assmann, Meike Becker, Björn Fiedler, Gernot Friedrichs, Arne Körtzinger). Übergeordnetes Forschungsgebiet der Arbeitsgruppe ist der marine Kohlenstoffkreislauf und seine anthropogene Störung. Menschliche Aktivitäten – insbesondere die Verbrennung der fossilen Brennstoffe Erdöl, Erdgas und Kohle – haben seit Beginn der industriellen Revolution zu einem Anstieg atmosphärischer CO₂-Konzentrationen um knapp 40 % geführt. Der hiermit verbundene zusätzliche atmosphärische Treibhauseffekt ist Hauptursache des weltweit beobachteten Klimawandels. Der Weltozean ist ein riesiger Kohlenstoffspeicher und besitzt zudem ein gewaltiges Aufnahmepotential für anthropogenes CO₂ aus der Atmosphäre. Dieses führt zu einer erheblichen Abmilderung des Klimawandels. Zukünftige Klimaprognosen benötigen daher belastbare Informationen über die ozeanische Kohlenstoffsenke und ihre zukünftige Entwicklung in einem sich verändernden Klimasystem. Voraussetzung hierfür ist jedoch ein detailliertes Verständnis der Veränderlichkeit und der inhärenten natürlichen Variabilität des marinen Kohlenstoffspeichers und seiner physikalischen und biologischen Antriebsfaktoren. Die marine Kohlenstoffforschung steht dabei vor der schweren Aufgabe, hochpräzise Messungen in hoher räumlicher und zeitlicher Abdeckung des Weltozeans durchzuführen – eine Aufgabe, die nur in internationaler Zusammenarbeit lösbar ist.

Dem Aspekt sehr hoher Genauigkeitsanforderungen begegnen wir mit der Verbesserung der verwendeten chemischen Methoden und der Entwicklung und Erprobung neuer Mess-Systeme. Dabei zielen Entwicklungen vor allem auf Systeme, die auf autonomen Plattformen – z.B. Tiefseeverankerungen, profilierenden Tiefendriftern und Handelsschiffen – zum Einsatz kommen können, um auch dem Aspekt größerer raumzeitlicher Datenabdeckung gerecht zu werden. So wird auf dieser Reise ein in Kooperation mit der Kieler Firma Contros entwickelter Sensor zur Messung des CO₂-Partialdrucks im Dauereinsatz erprobt und in Tiefentests auch im Hinblick auf das Messverhalten bei raschen Temperaturänderungen und unter hohem Druck untersucht. Nach den erfolgreichen Tests soll dieser Sensor demnächst auf autonomen Tiefendriftern bei den Kapverden zum Einsatz kommen. Ein anderes Beispiel ist ein automatisiertes Analysesystem zur hochpräzisen Durchflussmessung des pH-Wertes. Hier konnte während der Reise eine sehr erfreuliche Präzision im Bereich von einigen Zehntausendsteln im pH-Wert erreicht werden. Im Moment laufen erste, ebenfalls recht optimistisch stimmende Experimente zu Verwendung des gleichen Systems für autonome Durchflussmessungen der Gesamtalkalinität, einer weiteren wichtigen Messgröße des marinen CO₂-Systems. Ein drittes Beispiel ist schließlich ein Cavity Ring-Down Spektrometer, dass zur Messung der ¹³C-Isotopie im Oberflächenwasser zum Einsatz kommt. Diese noch sehr junge Technologie erlaubt durch die effektive Länge des optischen Pfades von etlichen Kilometern extrem empfindliche Absorptionsmessungen in der Gasphase. In Verbindung mit einem Gas-Wasser-Equilibrationssystem können damit autonome Präzisionsmessungen des ¹³C/¹²C-Verhältnisses im marinen CO₂-System durchgeführt werden, die wichtige zusätzliche Einblicke in die zugrundeliegenden Prozesse des Kohlenstoffkreislaufs bieten. Nach den sehr guten Ergebnissen dieser Reise soll das Gerät demnächst auf einem Handelsschiff im völlig autonomen Betrieb zum Einsatz kommen.

Es grüßt herzlichst ein hochzufriedener Fahrtleiter,

Arne Körtzinger

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03. Mai 2010, 20:23

Gut 3900 Seemeilen (oder 7200 Kilometer) liegen hinter uns und damit ziemlich genau die Hälfte unserer Reise. Wir nähern uns jetzt rasch dem Äquator und die Wassertemperatur ist inzwischen auf 29°C gestiegen. Dazu bläst der Passat mit 4-6 Windstärken beständig 28°C warme Luft aus südöstlicher Richtung heran. Bereits in den nächsten Tagen könnte die lockere Passatbewölkung dichterer Quellbewölkung weichen – dem ersten Vorboten der innertropischen Konvergenzzone, der auch als Kalmengürtel bekannten äquatorialen Tiefdruckrinne. Doch darüber mehr im nächsten Wochenbericht. In dieser Woche möchte ich mich den Spurenmetall- und Staubuntersuchungen dieser Reise widmen.

Diese werden von einer Arbeitsgruppe des Kieler Leibniz-Instituts für Meereswissenschaften (Thibaut Wagener, Maija Heller, Anna Dammshäuser) und einem Aerosolspezialisten der Universität Córdoba/Argentinien (Diego Gaiero) durchgeführt. Spurenmetalle spielen trotz bzw. gerade wegen ihrer sehr geringen Konzentrationen eine wichtige Rolle im Ozean. Zum einen ist für etliche Metalle eine biologische Funktion nachgewiesen – ein besonders prominentes Beispiel dafür ist Eisen. Zum anderen geben Spurenelemente Aufschluss über eine Vielzahl geochemischer Prozesse, wie z.B. Herkunft, Eintrag und Auflösung von atmosphärischem Staub in den Ozean. Da dieser feinste Staub aus den Wüstenregionen z.B. Patagoniens und der Sahara auch für den Eintrag von Makro- (Phosphor) und Mikronährstoffen (Eisen) verantwortlich ist, kommt ihm eine entscheidende Rolle für die biologische Produktivität des Meeres zu.

Gerade die Chemie des Eisens im Meerwasser ist jedoch ausgesprochen kompliziert und bis heute nicht bis in Detail verstanden. Im gut belüfteten Oberflächenozean wird Eisen rasch zu dreiwertigem Eisen oxidiert, welches schlecht löslich ist und als Hydroxid ausfällt. Biologisch sind daher alle Prozesse relevant, die Eisen in die bioverfügbare gelöste Form überführen bzw. in dieser stabilisieren. Dazu gehören chemische Redoxprozesse ebenso wie die Komplexierung von Eisen durch organische Substanzen aus biologischen und photochemischen Quellen. Hier sind viele, teilweise exotische chemische Spezies und Reaktionen involviert. Ein solcher Exot ist das Superoxid, welches unter anderem durch Photooxidation von organischer Substanz gebildet wird und dann seinerseits in katalytischer Weise Eisen(III) in Eisen(II) überführt.

Auf dieser Reise werden daher täglich Wasserproben für die Messung der Konzentrationen von Eisen(II) und Wasserstoffperoxid, einem Abbauprodukt von Superoxid, sowie der Abbaupfade des kurzlebigen Superoxids genommen. Weitere Untersuchungen widmen sich den Fluoreszenz- und Absorptionseigenschaften der auch als „Gelbstoff“ bekannten farbigen Fraktion gelösten organischen Kohlenstoffs, die photochemisch aktiv und damit auch für die Bildung von Superoxid verantwortlich ist. Informationen zur Löslichkeit von Eisen liefern schließlich Experimente mit dem Radionuklid Eisen-55, die in einem speziellen Isotopencontainer durchgeführt werden.

Ein zweiter Schwerpunkt der Arbeiten dieser Gruppe liegt auf der Freisetzung von Elementen aus atmosphärischem Staub. Dabei richtet sich der Blick sowohl auf bioaktive Elemente wie Phosphor und Eisen wie auf bioinaktive Elemente wie Aluminium und Titan. Während erstere unmittelbare Auswirkungen auf die biologische Primärproduktion haben, erlauben letztere Einblicke in den Eintrag und die Auflösung von atmosphärenbürtigem Staub. Die Reise ANT-XXVI/4 ist für diese Zwecke besonders interessant, da sie den vollen Kontrast von den staubarmen Regionen des südatlantischen Subtropenwirbels zu den Staubfahnen der patagonischen Wüste und der Sahara bietet. Dabei stellt die Staubfahne der Sahara, die von Westafrika bis in die Karibik reicht, mit einem Eintrag von jährlich etwa 200 Millionen Tonnen die bei weitem wichtigste Staubquelle für den Weltozean dar. Mit Hilfe von Aerosolkollektoren wird der feine Staub der Atmosphäre abgerungen und Auflösungsexperimenten unterworfen, um ein besseres Verständnis der Auflösungsprozesse zu gewinnen. Zusätzlich werden bereits mitgebrachte Proben von Wüstenstaub aus verschiedenen Quellregionen z.B. Argentiniens in 10-tägigen Experimenten mit unterschiedlichen Meerwasserproben zur Reaktion gebracht.

Arbeiten zu natürlichen Spurenmetallkonzentrationen stellen besonders hohe Anforderungen an die Probennahme und -bearbeitung. So ist im Falle des Elementes Eisen unmittelbar einsehbar, dass ein Schiff aufgrund des Kontaminationsrisikos eine denkbare ungünstige und doch die einzige Plattform für derartige Arbeiten im offenen Ozean darstellt. So werden spezielle GOFLO-Wasserschöpfer eingesetzt, die in geschlossenem Zustand zu Wasser gelassen und erst in 10 Metern Tiefe durch den hydrostatischen Druck geöffnet werden. Auf diese Weise kommt der hochreine Innenraum nie mit der kontaminierenden Schiffsumgebung in Kontakt. Aus dem gleichen Grunde können diese Schöpfer nicht an einem normalen Metalldraht eingesetzt werden, sondern nur an einem speziellen Kevlarseil. Doch diese extremen Vorsichtsmaßnahmen beschränken sich nicht nur auf die Probennahme. So müssen auch sämtliche Messungen und Experimente in einem Reinluft-Container oder Reinluft-Werkbänken durchgeführt werden, in denen durch Spezialfilter die Zahl von Luftpartikeln auf ein Minimum reduziert wird.

Im Gegensatz zum staubgeplagten europäischen Flugreisenden hoffen wir inständig, dass wir nach dem Passieren der innertropischen Konvergenz vor Westafrika ordentlich Saharastaub zu sehen bekommen. In diesem Sinne drücken alle an Bord bei bester Laune die Daumen und senden herzlichste Grüße nach Hause,

Arne Körtzinger

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29. April 2010, 19:45

Schäfchenwolken und das satte Tiefblau des Meerwassers sind untrügliche Anzeichen dafür, dass die Polarstern inzwischen den subtropischen Hochdruckgürtel erreicht hat. Erstere – auch Passatkumuli genannt – sind eine Folge der ausgeprägten Passatinversion, die die Bildung hochreichender Bewölkung und somit zuverlässig Niederschlag verhindert. Letzteres ist eine Folge des wüstenhaften, biologisch wenig produktiven Charakters des Subtropenwirbels, dessen extrem klares Wasser ein tiefes Eindringen des Sonnenlichts erlaubt und daher die für Wasser typische blaue Rückstreuung zeigt.

Die Forschungsarbeiten unserer Reise ANT-XXVI/4, die von der Oberkante der Troposphäre bis in die Tiefsee reichen, laufen derweil im reibungslosen Routinebetrieb. Dabei bedienen wir uns einer großen Palette sehr unterschiedlicher Beobachtungs- und Beprobungsmethoden wie z.B. der Fernerkundung der Atmosphäre (u.a. Mikrowellen-Radiometer, Raman-Lidar), der Beprobung von atmosphärischem Staub mit Hilfe von Aerosolsammlern, kontinuierlicher Messungen chemischer und biologischer Eigenschaften des Oberflächenozeans, der Gewinnung und Analyse von Wasserproben aus verschiedenen Tiefen mit dem Kranzwasserschöpfer und eines ganzen Spektrums von Instrumenten für Strahlungsmessungen und die Bestimmung optischer Eigenschaften des Meerwassers. Ich möchte diesen Wochenbericht den bio-optischen Untersuchungen widmen.

Die bio-optischen Arbeiten auf ANT-XXVI/4 werden von der „Phytooptics“-Gruppe von AWI und Universität Bremen (Anja Feyen, Marta Kasper, Julia Mroz und Alireza Sadeghi) und dem „Ocean Optics Research Lab“ der Scripps Institution of Oceanography in La Jolla, Kalifornien/USA (Rick Reynolds, Pierre Gernez) durchgeführt. Das übergeordnete Ziel ist ein besseres Verständnis der Rolle des Phytoplanktons in marinen Ökosystemen und biogeochemischen Kreisläufen.

Dabei ist die Bestimmung globaler Verteilungsmuster von Biomasse und sogenannten funktionalen Gruppen des Phytoplanktons von besonderer Bedeutung. Da Phytoplankter unterschiedliche Pigmente zur Nutzung von Lichtenergie besitzen, enthalten satellitengestützte Messungen der Ozeanfarbe Informationen über die Menge und Zusammensetzung des pflanzlichen Planktons im Oberflächenozeans. Um diese Informationen zuverlässig extrahieren und interpretieren zu können, wird eine bessere Charakterisierung der optischen Eigenschaften, sowie der Planktongemeinschaften und ihrer Pigmentzusammensetzung vor Ort, d.h. im Oberflächenozean, benötigt.

Die dazu von den beiden Arbeitsgruppen durchgeführten Messungen umfassen eine Vielzahl von Messgrößen und eingesetzten Geräten: Mit Hilfe von spektral auflösenden Radiometern wird zum Zeitpunkt des mittäglichen Sonnenhöchststandes die an der Meeresoberfläche ankommende Sonnenstrahlung, der von dieser reflektierte Anteil (Abb. 1) und die Intensität und spektrale Charakteristik der in die oberen 100-150 Meter des Ozeans eindringenden Strahlung vermessen (Abb. 2). Dabei kommt auch ein frei in 50-100 Metern Entfernung vom Schiff driftendes Hyperspektralradiometer zum Einsatz (Abb. 3), mit dem die Reflektanz des Ozeans gemessen werden kann, jener Größe also, die auch ein Satellit aus dem Weltraum „sieht“.

Mit einem profilierenden System werden die Streueigenschaften und Partikelgrößenverteilung von Meerwasser bei unterschiedlichen Wellenlängen bis zu einer Tiefe von 200 Metern in situ gemessen (Abb. 4). Absorptionsmessungen werden an Wasserproben mit einer speziellen Technik (PSICAM), die den störenden Einfluss der Lichtstreuung elegant umgeht, im Bordlabor durchgeführt (Abb. 5). Wasserproben werden ebenfalls benötigt, um die im Meerwasser enthalten Partikel hinsichtlich Größe und Anzahl zu charakterisieren. Chemische Analysen, die erst nach der Reise in den Heimatinstituten vorgenommen werden können, werden schließlich zusätzliche Informationen über die elementare und Pigmentzusammensetzung der Partikel liefern.

Ein besonderer Reiz unserer Reise liegt darin, dass diese umfassenden Untersuchungen in sehr unterschiedlichen Ozeanregionen und  -ökosystemen stattfinden. Diese reichen von den subtropischen Ozeanwüsten bis zu den deutlich produktiveren Regionen der mittleren Breiten und Kontinentalschelfe. Der gewonnene Datensatz wird eine Menge Licht ins das verbliebene Dunkel der optischen Eigenschaften des Meeres und ihrer Fernerkundung aus dem Weltall bringen.

Mit herzlichen Grüßen von uns allen an die Leser dieses Wochenberichts und natürlich an unsere Lieben daheim,

Arne Körtzinger

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18. April 2010, 10:53

Punta Arenas, Chile: Der 6. April 2010 verspricht, ein sonniger Tag zu werden, und auch sonst beginnen die Vorbereitungen der Reise ANT XXVI/4 (Abb. 1) für die 21 wissenschaftlichen Fahrtteilnehmer sehr reibungslos. Labor- und Ausrüstungscontainer sowie diverse Luftfrachtsendungen sind bereits unversehrt an Bord oder treffen alsbald ein, so dass zügig mit dem Aufbau der Ausrüstung in den Laboren begonnen werden kann. Dazu muss auch der auf dem Peildeck aufgestellte OCEANET-Atmosphärencontainer auf die Pier gesetzt werden (Abb. 2), um das transportable Raman-Lidar des Leipziger Leibniz-Instituts für Troposphärenforschung aufzunehmen (Abb. 3), welches seit dem Ende des 1. Fahrtabschnitts bei der Universität in Punta Arenas lagert. Die Aufbauarbeiten gehen zügig und ohne größere Probleme von statten und sind bis zum Auslaufen weitgehend abgeschlossen.  (weiter)

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06. April 2010, 19:10

Ein dünner Film mit frischem Eis überzieht das ruhige Meer. Ideale Messbedingungen für das gerade abgefahrene seismische Profil. Dann tauchen Robben auf – nicht zwei oder drei, wie sonst schon oft beobachtet – nein, es sind hunderte von Krabbenfresserrobben, die aus allen Richtungen auf die Polarstern zuschwimmen. Die seismischen Luftpulser werden ausgeschaltet. Immer wieder schwimmen einzelne Gruppen dicht ans Heck des Schiffs und spielen in den Strudeln der Propeller. Eine Gruppe geht, die nächste kommt. Den ganzen Tag ein beeindruckender Anblick, der auch unsere Experten für marine Meeressäuger begeistert, denn ein solches Verhalten ist bisher kaum beobachtet worden. (weiter)

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31. März 2010, 15:44

Zunächst sollte eine andere Planung die nächsten Tage bestimmen. Unser Meteorologe Max brachte uns jedoch eine Wettervorhersage, die nur ein sehr kurzes Zeitfenster zuließ, um die auf dem Festland installierten GPS-Geräte der Geodäten wieder abzubauen und auch den Geologen eine letzte Gelegenheit zu geben, weitere Gesteinsproben vom Festland zu sammeln. Somit brachen wir das Seismikprofil in der Mitte kurzerhand ab und machten uns zügig auf den Weg an die Küste vor dem Pine-Island-Gletscher.

Die Geodäten der TU Dresden führten die ersten GPS-Messungen im Gebiet der Pine-Island-Bucht schon vor vier Jahren durch. Nun wurden drei verschiedene Messpunkte auf dem Fels wiederholt eingemessen, um aus dem Vergleich der Messwerte der Jahre 2006 und 2010 Differenzen in den Vertikal- und Horizontalkomponenten ableiten zu können. Insbesondere in der Vertikalkomponente erwartet man eine signifikante Änderung, die durchaus im Bereich von 1 bis 2 cm für den Zeitraum von vier Jahren liegen kann. Die vertikale Deformation wird hauptsächlich auf den glazial-isostatischen Ausgleich, also eine Landhebung aufgrund der seit dem letzten glazialen Maximum verschwundenen Eismassen, zurückzuführen sein. Außerdem sollen die Analysen zeigen, in welcher Größenordnung sich Eismassenverluste der letzten Jahren und Jahrzehnte, insbesondere im Bereich des schnell fließenden Pine-Island-Gletschers, berechnen lassen.

Das Landgeologie-Team konnte hier schließlich seine Geländearbeiten beenden. Als ein  letzter Beprobungspunkt wurde die Clark-Insel angeflogen, ungefähr in der Mitte der Pine-Island-Bucht gelegen. Während der letzten Wochen hatte das Team insgesamt 12 kleine, zumeist namenlose Inseln beprobt, die zusammen zwei mehr als 100 km lange Profile über die Pine-Island-Bucht bilden. Die meisten dieser Inseln sind noch nie betreten worden, und ihre geologische Struktur ist praktisch unbekannt. Während unserer Geländearbeit haben wir herausgefunden, dass die im Osten der Bucht gelegenen Inseln vorwiegend aus Granit bestehen, während sich Richtung Westen metamorphe, stark deformierte Gesteinseinheiten anschließen. Nun sind die Geologen auf die Altersdatierungen gespannt, die die Geschichte dieser Gesteine erzählen werden, vom Zerfall des Superkontinents Gondwana bis zur jüngeren Hebungsgeschichte und dem Eisrückzug in der Westantarktis.  (weiter)

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17. März 2010, 23:57

Tage- und nächtelang zog die Polarstern das 3 km lange seismische Messkabel – unseren Streamer – hinter sich her; alle 12 Sekunden sendeten die Luftpulser kurze Schallimpulse aus. Die Bildschirme im seismischen Messlabor füllten sich mit den Abbildungen des geologischen Untergrundes bis in mehrere Kilometer Tiefe unter dem Meeresboden. In dieser Woche steht eine groß angelegte Messkampagne auf dem äußeren Kontinentalschelf der Pine-Island-Bucht und der angrenzenden Tiefsee des Amundsenmeeres auf dem Programm. Gleich mehrere wissenschaftliche Fragestellungen sollen hiermit beantwortet werden.

Vor ca. 90 bis 85 Millionen Jahren trennte sich Neuseeland, das geologisch als Kontinent betrachtet werden kann, von der Westantarktis als Folge großer Dehnungsbewegungen der Erdkruste. Die Kruste des heutigen Pazifischen Ozeans breitete sich entlang des neu gebildeten Spreizungsrückens aus. Nun zeigten aber schon unsere ersten geophysikalischen Daten einer Polarstern-Expedition von 2006, dass sich die kontinentale Kruste des westantarktischen Kontinentalrandes beim Abbruch der beiden Kontinente sehr weit ausgedehnt und ausgedünnt hatte, bevor am Spreizungsrücken erste ozeanische Kruste gebildet wurde.

 

Da der Aufbau kontinentaler Kruste wesentlich anders gestaltet ist als der der ozeanischen Kruste, können wir mit den geophysikalischen Messungen die Grenzen beider Krustentypen feststellen. Bryan, unser Kooperationspartner aus Neuseeland, hat auf der neuseeländischen Seite ähnliche Anzeichen für gedehnte kontinentale Kruste bis weit in die Tiefsee festgestellt und schaut daher ebenso gespannt auf die nun gewonnenen neuen Daten. Die Kenntnisse über die Kontinent-Ozean-Grenzen sind nicht nur für genauere plattentektonische Rekonstruktionen wichtig, sondern auch für die Berechnungen der Wassertiefen in früheren Zeiten der Erdgeschichte. Die Rekonstruktion dieser so genannten Paläo-Bathymetrie des Südozeans ist ein wichtiger Bestandteil für numerische Simulationen der Meeresströmungen, die zeigen sollen, welchen Einfluss die Meeresströmungen auf die Klimageschichte der Erde hatten.  (weiter)

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