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Polarforschung

Schmelzwassertümpel lassen die arktische Meereisdecke schneller schmelzen

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Tauchroboter mit Lichtsensoren und Kamera erfasst Sonnenenergie unter dem Meereis

Die steigende Zahl der „Fenster zum Ozean“, wie Schmelztümpel auch genannt werden, warf für Marcel Nicolaus eine grundlegende Forschungsfrage auf: Inwieweit verändern die Tümpel und die abnehmende Eisdicke die Menge des Lichts unter dem Meereis? Immerhin stellt das Licht im Meer – wie auch an Land – die Hauptenergiequelle für die Photosynthese dar. Ohne Sonnenlicht wachsen weder Algen noch Pflanzen. Marcel Nicolaus: „Wir wussten, dass eine Eisscholle mit einer dicken, frischen Schneeschicht zwischen 85 und 90 Prozent des Sonnenlichtes in das Weltall zurückstrahlt und nur wenig in den Ozean durchlassen würde. Im Gegensatz dazu konnten wir davon ausgehen, dass im Sommer, wenn der Schnee auf dem Eis geschmolzen und das Meereis mit Tümpeln bedeckt ist, wesentlich mehr Licht durch das Eis hindurchdringt.“

Um herauszufinden, in welchem Maß arktisches Meereis Sonnenstrahlen passieren lässt und wie groß der Einfluss der Schmelzwassertümpel auf diese Durchlässigkeit ist, statteten die AWI-Meereisphysiker einen ferngesteuerten Tauchroboter (ROV „Alfred“) mit Lichtsensoren und einer Kamera aus. Diesen Roboter schickten sie im Sommer 2011 während einer Arktis-Expedition des Forschungseisbrechers Polarstern an mehreren Stationen direkt unter das Eis. Das Gerät erfasste auf seinen Tauchgängen, wie viel Sonnenenergie durch das Eis drang. Und das an insgesamt 6000 Einzelpunkten mit jeweils unterschiedlichen Eiseigenschaften.

Dünnes, junges und von Tümpeln überzogenes Eis reflektiert deutlich weniger Sonnenstrahlen

Auf diese Weise entstand ein bisher einmaliger Datensatz, dessen Ergebnisse aufhorchen lassen. Marcel Nicolaus: „Das junge dünne Eis mit den vielen Schmelztümpeln lässt nicht nur dreimal mehr Licht passieren als das ältere. Es absorbiert auch doppelt so viel Sonnenstrahlung. Beides bedeutet im Umkehrschluss, dass dieses dünne, von Tümpeln überzogene Eis deutlich weniger Sonnenstrahlen reflektiert als das dicke Eis. Seine Rückstrahlquote liegt bei gerade mal 34 Prozent. Zudem nimmt das junge Eis mehr Sonnenenergie und somit Wärme auf, wodurch sein Schmelzen vorangetrieben wird. Das Eis schmilzt gewissermaßen von innen“ sagt Marcel Nicolaus.

Abschmelzen der gesamten Eisfläche wird weiter beschleunigt werden

Welches Zukunftsbild lässt sich anhand dieser neuen Erkenntnisse zeichnen? Marcel Nicolaus: „Wir gehen davon aus, dass im Zuge des Klimawandels künftig mehr Sonnenlicht in den Arktischen Ozean gelangen wird – und das insbesondere auch in jenem Teil, der nach wie vor im Sommer vom Meereis bedeckt ist. Der Grund: Je größer der Anteil des einjährigen Eis an der Meereisdecke wird, desto mehr und größere Schmelztümpel werden sich bilden. Diese wiederum führen dazu, dass die Reflexionsfähigkeit des Eises sinkt, die Transmission steigt, das Eis poröser wird, mehr Sonnenstrahlung durch die Schollen dringt und zeitgleich mehr Wärme vom Eis aufgenommen wird. Eine Entwicklung, die das Abschmelzen der gesamten Eisfläche weiter beschleunigen wird.“ Gleichzeitig aber werde den Lebewesen im und unter dem Eis künftig mehr Licht zur Verfügung stehen. Ob und wie diese allerdings mit der neuen Helligkeit zurechtkommen, wird gegenwärtig noch in Zusammenarbeit mit Biologen untersucht.

Originalveröffentlichung: M. Nicolaus, C. Katlein, J. Maslanik, S. Hendricks: Changes in Arctic sea ice result in increasing light transmittance and absorption, Geophysical Research Letters, Volume 39, Issue 24, December 2012, Article first published online: 29 DEC 2012, DOI: 10.1029/2012GL053738

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