Bei der MOSAiC-Expedition, der größten Arktis-Expedition aller Zeiten, erforschen Wissenschaftler aus 19 Nationen die Zentralarktis im Jahresverlauf. Am 4. Oktober 2019 erreichte das Forschungsschiff Polarstern die Scholle, mit der es bis zum 17. Mai diesen Jahres driftete und an der es dann wieder am 17.Juni 2020 anlegte. Das zwischenzeitliche Verlassen der Scholle war aufgrund logistischer Probleme als Folge der Corona-Pandemie notwendig geworden.

MOSAiC-Scholle Ende Juni (Foto: Markus Rex, AWI)
MOSAiC-Scholle Ende Juni (Foto: Markus Rex, AWI)

Jetzt haben MOSAiC-Forschende um den Meereisphysiker Thomas Krumpen vom Alfred-Wegener-Institut in der Fachzeitschrift „The Cryosphere“ Erkenntnisse zur Kinderstube der MOSAiC-Scholle veröffentlicht. Sie werden die Grundlage für viele künftige wissenschaftliche Auswertungen sein. Demnach entstand das Meereis, mit dem die Polarstern durch die Arktis treibt, bereits im Dezember 2018 vor den Neusibirischen Inseln. Diese Inselgruppe trennt die Ostsibirische See und die Laptewsee nördlich von Sibirien voneinander.

„Unsere Studie zeigt, dass die Scholle, die wir letztendlich ausgesucht haben, im Flachwasserbereich der russischen Schelfe gebildet wurde“, erläutert Krumpen. Vor den sibirischen Küsten drücken starke Winde das Eis von der Küste weg und es entsteht Neueis. Im Flachwasserbereich werden dann Sedimente vom Meeresboden nach oben aufgewirbelt und mit ins Eis eingeschlossen. Bei der Eisbildung können auch Presseisrücken entstehen, die manchmal über den Meeresboden kratzen. Das kann bewirken, dass Steine mit in das Meereis eingebaut werden. Mit der sommerlichen Eisschmelze tritt all dieses Material jetzt an die Oberfläche: „An mehreren Stellen haben wir ganze Haufen von Kieseln von mehreren Zentimetern Durchmessern gefunden und es sind auch Muscheln dabei“, berichtet MOSAiC-Leiter Prof. Markus Rex direkt aus der Arktis.

Zur Rückverfolgung der Scholle hat das Autorenteam eine Kombination aus Satellitenaufnahmen, Reanalyse-Daten sowie ein neu entwickeltes gekoppeltes thermodynamisches Modell (coupled thermodynamics-backtracking model) genutzt. Die MOSAiC-Eisscholle hatte demnach bereits rund 1200 Seemeilen im Zickzackkurs zurückgelegt, als der Forschungseisbrecher Polarstern festmachte und die Drift durchs Nordpolarmeer begann.

Krumpen ist begeistert, dass das jetzt zutage tretende „Muscheleis mit Steinchen“, wie er es scherzhaft nennt, die Studie so eindeutig belegt. Derzeit stimmt er mit den Kollegen eine Strategie ab, um die Sedimente zu beproben. Wie stark die „schmutzigen“ und somit dunklen Flächen das Schmelzen der Scholle beschleunigen, ist eine wichtige Fragestellung, die zum Verständnis der Wechselwirkung zwischen Ozean, Eis und Atmosphäre sowie der biogeochemischen Kreisläufe und des Lebens in der Arktis beiträgt.

Steinchen aus dem Eis (Foto: Lisa Grosfeld, AWI)
Steinchen aus dem Eis (Foto: Lisa Grosfeld, AWI)

Neben mineralischen Komponenten gelangen von der Küste auf diesem Wege auch eine Reihe anderer biogeochemischer Stoffe und Gase in den zentralen Arktischen Ozean. Sie sind ein wichtiger Schwerpunkt der MOSAiC-Forschung zu biogeochemischen Kreisläufen, also der Bildung oder Freisetzung von Methan und anderen klimarelevanten Spurengasen im Jahresverlauf. Der in den letzten Jahren beobachtete erhebliche Eisrückgang in der Arktis hat dazu geführt, dass genau dieses Eis, das von den flachen Schelfen kommt und Sedimente und Gase beinhaltet, im Sommer vermehrt schmilzt. Der Stofftransport wird dann unterbrochen.

In den 1990er Jahren waren AWI-Forschende mit der Polarstern mehrfach in jenem Teil der Arktis unterwegs, in der die MOSAiC-Expedition ihren Anfang nahm. Damals war das Eis am Anfang des Winters rund 1,60 Meter dick, während im vergangenen Jahr das Packeis bis auf 50 Zentimeter abgeschmolzen war – was auch die Suche einer ausreichend dicken Scholle im Herbst 2019 erschwert hatte.

Quelle: Alred-Wegener-Institut (AWI)