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Rubrik: Wissenschaft

Meterdicker Eiscocktail unter dem Meereis der Antarktis

Montag, 8. Februar 2016, 10:12

Meereisphysiker des Alfred-Wegener-Instituts (AWI) haben eine neue Methode entwickelt, mit der sie erstmals die Verbreitung und Mächtigkeit des sogenannten Plättcheneises in der Antarktis großflächig vermessen können. Bei diesem Eis handelt es sich um eine mehrere Meter dicke Schicht aus filigranen Eiskristallen unter dem Meereis, über die bisher nur relativ wenig bekannt ist

Nahaufnahme eines typischen Eisplättchens

Nahaufnahme eines typischen Eisplättchens aus der Atkabucht, Weddellmeer, Antarktis. Die Plättchen messen bis zu 20 Zentimeter im Durchmesser, Foto: © Alfred-Wegener-Institut/Mario Hoppmann

Das Plättcheneis ist in den Küstengewässern der Antarktis sowohl für das Leben im Meer als auch als Indikator für den Zustand schmelzender Schelfeisgebiete von zentraler Bedeutung. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Geophysical Research Letters.

Jedes Jahr im Südwinter friert das Meer rundum den antarktischen Kontinent großflächig zu. Dieses Meereis ist jedoch nicht das einzige Eis, das im Winter dort wächst. Verborgen unter der Eisdecke bildet sich im selben Zeitraum ein außergewöhnlicher Lebensraum: eine mehrere Meter dicke Schicht aus losen Eiskristallen. Ja, unter dem Meereis der Antarktis sieht es mancherorts aus wie in einem mit „crushed ice“ gefüllten Cocktailglas – mit dem Unterschied, dass die Kristalle im Südpolarmeer zu handtellergroßen, millimeterdünnen Platten heranwachsen, sodass Forscher diesem spektakulären Phänomen schon vor Jahrzehnten den Namen „Plättcheneis“ gegeben haben.

Lange wusste man kaum etwas über diese einzigartige Eismasse. In den vergangenen Jahrzehnten aber haben Forscher herausgefunden, dass das Plättcheneis in einigen Regionen um die Antarktis maßgeblich zur Massenbilanz des Meereises beiträgt und gleichzeitig einen einmaligen Lebensraum darstellt: An und zwischen den Platten gedeihen unzählige Algen, welche die Basis eines ganz eigenen Ökosystems darstellen. Sie sind Nahrung für Myriaden von Kleinkrebsen und Fischen, die zwischen den Eisplättchen Schutz vor größeren Räubern wie Robben und Pinguinen finden.

Über die Ausdehnung und Mächtigkeit des Plättcheneises aber war bisher nur sehr wenig bekannt. Für gewöhnlich stießen Forscher nur eher zufällig auf das Plättcheneis – zum Beispiel, wenn sie das Meereis durchbohrten, um dessen Dicke zu messen. Jetzt aber ist es einem Forscherteam des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI), der Jacobs-Universität Bremen und der Universität Uppsala erstmals gelungen, eine Methode zu entwickeln, mit der sich die Verbreitung und das Volumen des Plättcheneises großflächig erfassen lässt.

Aufnahme eines Meereis-Bohrkerns

Eingefrorenes Plättcheis: Aufnahme eines Meereis-Bohrkerns (Dünnschnitt) zwischen gekreuzten Polarisationsfiltern. Diese Technik lässt die im Meereis eingefrorenen Eisplättchen in unterschiedlichen Farben schimmern, sodass sie für die Wissenschaftler gut zu erkennen sind, Foto: © Alfred-Wegener-Institut/Mario Hoppmann

Wie die Wissenschaftler in ihrer Studie schreiben, setzten sie für die Plättcheneis-Vermessung erstmals ein sogenanntes Multifrequenz-EM-Gerät ein. EM steht für „elektromagnetische Induktionsmessung“. Dabei handelt es sich um ein physikalisches Verfahren, das die elektrische Leitfähigkeit des Untergrundes misst. So unterscheidet sich etwa die Leitfähigkeit festen Meereises deutlich von der des salzigen Meerwassers darunter. Das bedeutet, ein EM-Messgerät kann auf diese Weise den Übergang von Meereis zu Wasser leicht erspüren und ermöglicht es den Meereisphysikern, die Eisdicke zu berechnen. Mit der neuen Multifrequenz-Methode aber können die Forscher die Übergänge von Meereis zu Plättcheneis und Wasser nun erstmals zentimetergenau bestimmen, ohne dafür aufwändig Löcher ins Eis zu bohren und die Dicken mit Maßbändern zu messen.

Um weiträumig Daten zu sammeln, vermaßen die Forscher große Flächen der zugefrorenen Atka-Bucht. Diese Bucht liegt im Weddellmeer, in der Nähe der deutschen Antarktis-Forschungsstation „Neumayer-Station III“. Die Forscher legten das Multifrequenz-EM in ein Kajak, das sie an ein Schneemobil hängten. Mit dem Gespann fuhren sie dann stundenlang und über Wochen hinweg immer wieder über das Meereis der Atka-Bucht. „Wir haben dabei unter anderem festgestellt, dass das Plättcheneis einen Jahresrhythmus hat“, sagt der AWI-Meereisphysiker und Co-Autor Dr. Mario Hoppmann. Im Juni, zu Beginn des antarktischen Winters, sammeln sich unter dem Meereis die ersten Plättchen. Im Laufe des Winters wächst die Schicht, bis sie zum Winterende im Dezember mehrere Meter dick ist und dann im Laufe des Sommers wieder schrumpft.

Meereis in der Atka-BuchtAufnahme eines antarktischen RuderfußkrebsesSchematische Darstellung der Entstehung von Plättcheneis

Die Forscher sind überzeugt, dass die Plättchen im Eisregime der Antarktis eine wichtige Rolle spielen. Immerhin gefriert das saisonale Meereis in der Atka-Bucht im Winter bis auf eine Dicke von durchschnittlich zwei Metern. Die Plättcheneisschicht darunter aber erreicht im Laufe eines Jahres eine Durchschnittsdicke von fünf Metern. An manchen Stellen war sie sogar bis zu zehn Meter dick. Das bedeutet: Eine beträchtliche Menge des Eises liegt in Form von Plättchen vor. „Will man die Situation des antarktischen Eises verstehen und einen möglichen Einfluss des Klimawandels abschätzen, muss man daher künftig wahrscheinlich auch das Plättcheneis stärker berücksichtigen“, sagt Mario Hoppmann. Infos: www.awi.de.

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