Ein Jahr eingefroren in der Arktis

Am 20. September 2019 startet die MOSAiC-Expedition. Eingefroren im arktischen Eis wird das Forschungsschiff „Polarstern“ ein Jahr lang durch das Nordpolarmeer driften. Ein Ziel der Mission ist es, die Erwärmung der Arktis besser zu verstehen.

Die MOSAiC-Expedition ist eine Mission der Extreme: 350 Tage verbringen Forschende aus 17 Nationen im ewigen Eis – bei Temperaturen von bis zu minus 45 Grad Celsius und 150 Tagen Dunkelheit in der Polarnacht. Bis zu 1000 Kilometer trennen sie vom Festland; und zeitweise weniger als 200 Kilometer vom geografischen Nordpol. Sie werden Messungen in bis zu 35.000 Meter Höhe vornehmen und Messgeräte bis zu 4000 Meter Richtung Meeresgrund schicken. Mit den so gewonnenen Daten wollen die Forschenden den Klimawandel besser verstehen – und die Klima- und Ökosystemforschung auf ein neues Niveau heben. Geleitet wird die Mission vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI).

Forschungseisbrecher wird erstmalig im Winter in die Nähe des Nordpols vordringen

Ein vergleichbares Vorhaben wie die MOSAiC-Expedition hat es noch nie gegeben: Erstmals wird ein moderner Forschungseisbrecher im Winter in die Nähe des Nordpols vordringen. Damit das gelingt, sind vier weitere Eisbrecher im Einsatz. Sie versorgen die „Polarstern“ mit Treibstoff und ermöglichen den Austausch der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler und der Schiffscrew. Zudem wird für Versorgungsflüge und zwei Forschungsflugzeuge eigens eine Landebahn eingerichtet. Darüber hinaus werden Helikopter, Raupenfahrzeuge und Schneemobile zum Einsatz kommen.

Die Infografik zeigt den Eisdriftweg des deutschen Forschungseisbrechers Polarstern. © BMBF

Arktis ist ein Frühwarnsystem für den Klimawandel

Die aufwändige Polarmission ist nötig, um in der im Winter nahezu unerreichbaren Region dringend benötigte Daten für die Klimaforschung zu erheben. Diese werden neue Einblicke in die Austauschprozesse zwischen Atmosphäre, Eis, Ozean und Ökosystem erlauben. Der Einfluss der arktischen Regionen auf unser Klima ist gewaltig und derzeit unzureichend verstanden. Klar ist bisher nur: Die Arktis ist ein Epizentrum des Klimawandels. Das dunkle Wasser nimmt mehr Energie auf als Eis, welches die Sonnenstrahlung reflektiert, und durch das dünnere Eis gelangt mehr Wärme aus dem relativ warmen Ozean an die Oberfläche und in die Atmosphäre. So verstärken Rückkopplungseffekte die Erwärmung der Arktis erheblich.

Unsicherheiten der Klimaprognosen für die Arktis sind enorm

Jedoch gibt es noch Wissenslücken über die einzelnen Vorgänge in der Atmosphäre, im Meereis, Ozean und Ökosystem sowie deren Wechselwirkungen. So kommt es, dass die Dramatik der Erwärmung in der Arktis in den heutigen Klimamodellen nicht in vollem Umfang wiedergegeben wird. Die Konsequenz: Die Unsicherheiten der Klimaprognosen für die Arktis sind enorm. Daher ist es wichtig, vor allem im Winter die Prozesse im Klimageschehen umfassend zu studieren. Denn was in der Arktis passiert, wirkt sich auch heute schon in Europa, Asien und Nordamerika aus: So destabilisieren etwa geringe Temperaturunterschiede zwischen Arktis und Tropen die typischen Luftdruckmuster. Dadurch gelangt polare Kaltluft in die gemäßigten Breiten und warme, feuchte Luft stößt in die zentrale Arktis hinein. Und das wiederum verstärkt und beschleunigt die Erderwärmung.

Finanzierung

Das Budget von MOSAiC beträgt rund 140 Millionen Euro, das von den teilnehmenden internationalen Partnern, zu gut 50 Prozent aber von Deutschland und damit vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) getragen wird.

Kurz notiert: Fakten über die Arktis

Die Arktis ist eine Schlüsselregion im globalen Klimasystem. Abnehmendes Meereis, schrumpfende Eisschilde, veränderte Ozeanströmungen – die Veränderungen in der Arktis haben Einfluss auf das gesamte globale Klima. Wie ist der Zustand der Arktis?

Die Arktis erwärmt sich

Die nördlichen Hemisphären sind im Sommer 2018 wiederholt von Rekordtemperaturen heimgesucht worden, eine Folge der insgesamt steigenden globalen Temperaturen.

So warm wie im Jahr 2018 war es in der Arktis im Winter noch nie: Die Temperaturen lagen im Durchschnitt 4,9 Grad über dem Normalwert. Der vergangene meteorologische Winter war somit der wärmste, der in der Arktis je verzeichnet wurde. Die Eisfläche im Polarmeer schrumpfte auf einen Rekordwert.

Klimawandel verändert die Arktis

Menschliche Aktivitäten sind die treibende Kraft für den Wandel in der Arktis. Der anthropogene Klimawandel erhöht die Konzentration an Kohlendioxid (CO2) in der Atmosphäre – und ist gleichzeitig Ursache für die Veränderungen in der Arktis. Diese Veränderungen sind vielfältig sichtbar und messbar.

Auf der Pariser Klimakonferenz (COP21) im Dezember 2015 haben 195 Länder das erste universelle, rechtsverbindliche globale Klimaabkommen verabschiedet. Das Abkommen von Paris sieht einen globalen Aktionsplan vor, um die globale Erwärmung auf deutlich unter 2 C zu begrenzen.

Arktischer Ozean

Der Arktische Ozean ist eine Schlüsselregion im globalen Klimasystem: er dient als Speicher von Kohlendioxid und ist gleichzeitig Motor für die globale Ozeanzirkulation. Die globale Erwärmung mit der verstärkten Aufnahme an CO2 in den Ozeanen verändert auch die Biochemie des Arktischen Ozeans. Diese Veränderungen stehen in vielfachen Wechselbeziehungen zueinander.

Die Temperatur des Arktischen Ozeans erhöht sich; der Säuregehalt, und damit die Versauerung des Arktischen Ozeans, nehmen zu.
Das Arktische Meereis schwindet: seit Beginn der Satellitenmessungen 1979 ist der Rückgang des Meereis um monatlich 13.2% pro Dekade dokumentiert. Nach aktuellen Vorhersagen könnte die Arktis zwischen 2030 und 2070 in den Sommermonaten komplett frei von Meereis sein.
Der Meeresspiegel steigt: Allein der Grönländische Eisschild hat 270 Billionen Tonnen Eis seit den frühen 2000-Jahren verloren – und macht rund 25% des globalen Meeresspiegelerhöhung aus. Insbesondere Küstenzonen erfahren schon heute diese Auswirkungen des Klimawandels: menschliche Infrastrukturen weltweit und die marine Artenvielfalt müssen sich an diese globalen Auswirkungen des Klimawandels anpassen.
Die globale Ozeanzirkulation, insbesondere in den polaren Regionen, verändert sich, mit Auswirkungen auf die gesamte Ozeanproduktivität.

Plastikmüll in der Arktis

In den Weltmeeren schwimmen viele Millionen Tonnen Plastikmüll. Längst hat sich daraus ein Problem globalen Ausmaßes entwickelt. Ob Pazifik, Atlantik oder Mittelmeer – die Verschmutzung ist global und macht auch nicht vor der Arktis halt. Selbst die Tiefsee der Arktis ist inzwischen immer stärker mit Plastik vermüllt. An einer Messstelle zwischen Grönland und Spitzbergen zählen Forscher über 8.000 Plastikteile pro Quadratkilometer.

In Eisbohrkernen, die das AWI 2014/2015 gesammelt hat, ist die Menge an Plastikpartikeln, die kleiner als fünf Millimeter sind, beängstigend hoch: Pro Liter Meereis zählten die Forscher 12000 dieser Mikroplastik-Teilchen.
Das Mikroplastik stammt sowohl aus Quellen außerhalb der Arktis, als auch direkt aus der Region: Der Golfstrom transportiert Plastikmüll aus der südlichen Atlantikregion in die Framstraße  - ein Meeresgebiet zwischen Spitzbergen und der Nordostküste Grönlands. Die Framstraße gilt als Pulsschlag des atlantischen Strömungssystems und transportiert Atlantisches Ozeanwasser und Wärme, und damit auch Mikroplastik, in den Arktischen Ozean.
Auch zunehmende Schifffahrt im Polarmeer spielt ein Rolle: Weil das Meereis sich immer weiter zurückzieht, dringen Fischtrawler und andere Schiffe immer weiter nach Norden vor.

Ureinwohner der Arktis

Die arktischen Landmassen sind bewohntes Land. 4 Millionen Menschen leben heute schätzungsweise in der Arktis – verteilt auf drei Kontinenten. Rund 12 Prozent der Bevölkerung sind die indigenen Völker, die Ureinwohner, deren Vorfahren schon vor mehr als 5.000 Jahren dort lebten. Dazu gehören Inuit, Samen, Yupik, Tschuktschen, Ewenken und Nenzen. Im sibirischen Teil der Arktis sind sogar Felszeichnungen aus der Steinzeit gefunden worden.

Durch den Klimawandel ist der Lebensraum dieser Menschen bedroht. Das Eis schmilzt. Tiere ändern ihre Wanderwege – und damit die Rentierwirtschaft der Menschen vor Ort. Mit steigendem Meeresspielgel kommt es zu Küstenerosionen, Siedlungen stehen im wahrsten Sinne des Wortes auf der Kippe, Wege und Straßen verlieren an Standfestigkeit aufgrund des tauenden Permafrostbodens. Unternehmen auf der Suche nach Rohstoffen breiten sich in der Arktis aus.

Die Arktis im Wandel

Der Anstieg der arktischen Bodentemperatur Infografik
Die Grafik zeigt den Anstieg der arktischen Bodentemperatur über zwei Dekaden hinweg. © BMBF

Die Infografik zeigt das Schrumpfen der Meereisfläche über mehrere Dekaden hinweg. © BMBF