Das Karriereportal für Wissenschaft & Forschung von In Kooperation mit DIE ZEIT Forschung und Lehre

Am Ende der Eiszeit

von Stefanie Schramm

Meldungen über die Erwärmung der Arktis sorgen für Schlagzeilen. Aber wie verändern sich Strömungen und Klima jenseits des Polarkreises tatsächlich? Wie mühsam die Suche nach Antworten ist, zeigt eine Fahrt auf dem Forschungsschiff »Polarstern«.

Am Ende der Eiszeit© Bigi Alt - Fotolia.comKlimaforschung findet im Eismeer nicht ohne Grund statt: die Arktis gilt als Frühwarnsystem für den Klimawandel
Es poltert und braust, kracht, dröhnt und hallt. Stahl rammt ins Eis, Schollen bersten, Brocken prallen gegen den Schiffsrumpf. Die Polarstern bahnt sich ihren Weg durch das Packeis, von Spitzbergen schiebt sich der Eisbrecher nach Westen auf Grönland zu.

Einen Monat lang sind 45 Wissenschaftler auf Deutschlands größtem Forschungsschiff unterwegs, weit jenseits des Polarkreises. Hier geht im Sommer die Sonne nicht unter. Und Land ist keines in Sicht, wochenlang sieht man nur Wasser und Eis. Der Seeweg zwischen Spitzbergen und Grönland, die Framstraße, ist der einzige tiefe Zugang zum Polarmeer. Deshalb haben die Forscher dort eine ganze Kette von Messinstrumenten im Meer versenkt. Damit wollen sie klären: Wie viel Wasser strömt in die Arktis? Wie warm ist es? Und vor allem: Wie wirkt sich der Klimawandel aus? Hier, auf 78 Grad 50' Nord, fühlt die Wissenschaft der Arktis den Puls.

Hier sind die Temperaturen in den vergangenen 50 Jahren doppelt so stark gestiegen wie im weltweiten Durchschnitt. Die Arktis gilt deshalb als Frühwarnsystem für den Klimawandel. Zudem wird immer deutlicher, wie groß der Einfluss der Ozeane auf das Klima ist. Sie bedecken zwei Drittel der Erdoberfläche, eine gigantische Wassermasse. Diese kann enorm viel Wärme speichern; sie verleiht damit dem Klimasystem eine gewisse Trägheit - es bekommt ein Gedächtnis. Der Puls der Weltmeere geht langsam, und er hallt lange nach.

Im Klima-Schocker The Day After Tomorrow spielt eine Meeresströmung gar die Hauptrolle: Der wärmende Golfstrom wird vom Schmelzwasser grönländischer Gletscher ausgebremst, die Welt erstarrt zu Eis. »Das ist völlig übertrieben«, sagt Agnieszka Beszczynska-Möller, und ihre Mundwinkel zucken ungeduldig. Die Meeresforscherin vom Alfred-Wegener-Institut (AWI) in Bremerhaven leitet die Expedition der Polarstern. Und wenn sie eines nicht ausstehen kann, sind es wissenschaftliche Kurzschlüsse: »Es ärgert mich, wenn sich die Leute nur einzelne Fakten herauspicken und nicht das ganze Bild sehen wollen.«

Labor auf See

Seit 1982 pendelt die »Polarstern« zwischen den Polen: Im Sommer wird in der Arktis geforscht, im Winter in der Antarktis. Neun Labore sind an Bord, zusätzlich können Laborcontainer untergebracht werden. Das Forschungsschiff ist an rund 320 Tagen im Jahr auf See - ein einziger Tag kostet mehr als 50.000 Euro. Vor allem der Treibstoffverbrauch schlägt zu Buche. Frühestens 2016 soll der Eisbrecher von der »Polarstern II« abgelöst werden, sie wird voraussichtlich 450 Millionen Euro kosten.
Das ganze Bild - oder zumindest ein möglichst genaues - wollen sich die AWI-Forscher in der Framstraße machen. Die Reporterin ist als Gast an Bord. »Früher konnten wir nur im Sommer mit dem Schiff herkommen und messen«, erzählt Beszczynska. »Aber das waren bloß Schnappschüsse.« Die fest verankerten Geräte dagegen zeichnen jede Stunde Strömung, Temperatur und Salzgehalt auf, sommers wie winters.

Die Framstraße ist ein unwirtliches Forschungsgebiet: Oft peitscht schweres Wetter die Grönlandsee auf, das halbe Jahr über ist es stockfinster, und dann ist da noch das Eis. »Wir können keine Geräte an der Oberfläche aussetzen, keine Bojen, die Daten nach Hause schicken«, erklärt Beszczynska. »Das Treibeis würde sie einfach abräumen.« Deshalb müssen die Forscher ihre Instrumente auf dem Meeresgrund verankern und Jahr für Jahr austauschen, um an ihre Daten zu kommen.

10 Uhr, auf der Brücke der Polarstern. »Fast 80 Prozent Eisbedeckung«, sagt Matthias Monsees. Er ist für die Verankerungen zuständig. Seit zwei Wochen sind die Wissenschaftler unterwegs; je weiter sie in Richtung Grönland vordringen, desto dichter wird das Packeis - und desto schwieriger ist es, die Geräte zu bergen. Gleich ist Verankerung Nummer 9 dran, Position: 78 Grad 50' Nord, 0 Grad 49' West. »Zwei Kabel noch«, sagt Kapitän Stefan Schwarze. Aber als das Schiff die Stelle erreicht, liegt genau dort eine Eisscholle. »Die machen wir kaputt«, befiehlt der Kapitän. »Dreimal rüberfahren.«

Per Sonar orten die Forscher die Verankerung. »Zweifünf, gute Tiefe«, sagt Monsees. Die Messgeräte sind in Abständen an einem Seil befestigt, das auf dem Meeresboden verankert ist, 2600 Meter tief. Beszczynska sendet ein Signal hinab, ein Haken springt auf, die Instrumente treiben nach oben. »Da sind sie!«, ruft die Wissenschaftlerin. Orangefarbene Kugeln tauchen zwischen den Eisbrocken auf, die Auftriebskörper. Schwarze steuert den Eisbrecher an das Knäuel aus Seil und Gerät heran. Doch dann schiebt sich eine Eisscholle zwischen Auftriebspaket und Schiff. »Wo kommt die denn jetzt her?«, schimpft der Kapitän. »Hat sich da reingemogelt, das kleine Scheißding!«

Paradoxes Phänomen: Frostige Kälte als Folge der Erderwärmung

Auf dem Arbeitsdeck am Heck des Schiffs marschiert Beszczynska unruhig auf und ab. Die quirlige Forscherin lugt besorgt über die Reling. »Ich will den Kram unbedingt wiederhaben.« Ein Messinstrument für die Meeresforschung ist teuer, oft bis zu 50.000 Euro. Allein das Spezialseil kostet zwei Euro pro Meter, 50 Kilometer sind an Bord. »Wir versenken hier Luxusautos«, sagt Beszczynska. Doch wenn die Verankerung verloren ginge, wäre nicht nur sehr viel Geld weg - sondern vor allem der Datenschatz eines ganzen Jahres. Die Ergebnisse aus den ersten 15 Jahren haben Beszczynska und ihre Kollegen in diesem Frühjahr veröffentlicht. »Wir haben eine starke Erwärmung des Atlantikwassers festgestellt. Etwa ein Grad über die ganze Zeit«, berichtet die Ozeanografin. »Das klingt vielleicht nach nicht viel, aber es bedeutet, dass eine riesige Menge Wärmeenergie hier hineinströmt.« Und die könnte auch einen Effekt auf die Eisbedeckung haben. In diesem Sommer ist das Eis in der Arktis stärker zurückgegangen als je zuvor seit Beginn der Messungen. Der bisherige Negativrekord von 2007 wurde um satte 20 Prozent übertroffen.

Doch so klar, wie es auf den ersten Blick scheint, ist der Zusammenhang nicht, erklärt Beszczynska: »Das warme Wasser ist von der Oberfläche durch eine kühlere Schicht getrennt. Es kann nicht direkt zur Eisschmelze beitragen.« Die Ozeane sind eben dreidimensionale Wasserkörper, in denen verschiedene Schichten übereinanderwabern, Wassermassen absinken und aufsteigen, Wirbel und Mäander entstehen. Gerade die diesjährige Rekordschmelze zeigt, welch komplexe Mechanismen am Werk sind: Anfang August hatte ein Sturm in der Arktis gewütet - und das wärmere Wasser an die Oberfläche gewirbelt. Das Klimasystem ist vielschichtig, und es ist verflochten. Der Rückgang des Meereises im hohen Norden erhöht die Wahrscheinlichkeit für kalte Winter in Mitteleuropa, weil arktische Luft nach Süden geschleust wird. Ein paradoxes Phänomen: frostige Kälte als Folge der Erderwärmung.

Wie der Klimawandel das Ökosystem in der Framstraße beeinflusst, erkunden die Biologen auf der Polarstern. Sie schöpfen in diesem Monat 25.000 Liter Wasser aus verschiedenen Tiefen des Ozeans, sammeln Plankton, sichten Algen, sortieren Krebse, messen Sauerstoffgehalt und Spurengaskonzentrationen, fliegen mit dem Hubschrauber über Wasser und Eis, um Wale und Eisbären zu zählen - ein gewaltiges Daten-Fischen. Ausgewertet wird der Fang meist an Land. Und erst Monate oder gar Jahre später können die Forscher Zusammenhänge nachweisen zwischen Temperaturanstieg und dem Vorkommen bestimmter Algenspezies, zwischen Kohlendioxidgehalt und dem Gedeihen winziger Krebsarten, zwischen Eisschmelze und Eisbärenpopulation - ein gigantisches Puzzle.

Der Schiffsarzt hat am wenigsten zu tun. Er verwaltet Bier und Wein

12.30 Uhr, auf dem Arbeitsdeck. Die Eisscholle ist weitergetrieben, Glück gehabt. Der Bootsmann schleudert einen Wurfhaken auf das Seilknäuel. »Angebissen hat es schon mal«, meldet der erste Offizier an die Brücke. Der Kran hievt die ersten Geräte an Deck. »Jetzt wird es spannend, der Rest hängt unter dem Eis«, sagt Matthias Monsees. Ein Trick muss her. Die Matrosen lassen ein Gewicht am Seil herunter, damit die Instrumente nach unten treiben. Doch sie bleiben verkeilt. Zeit für Trick Nummer zwei. »Wir drehen das Schiff längs zur Leine und stechen mit dem Bug ins Eis«, erklärt Monsees und grinst: »Dafür haben wir den Eisbrecher ja dabei.« Doch das Manöver ist heikel. »Der Super-GAU wär' jetzt, wenn das Seil auch noch in die Schraube kommt.«

Von Anfang an, seit 1997, fährt Monsees Jahr für Jahr in die Framstraße, um die Messgeräte auszutauschen. Inzwischen sind Meeresforscher, Matrosen und Offiziere ein eingespieltes Team. Nach getaner Arbeit aber gehen Schiffsmannschaft und Forscher meist getrennte Wege. Die Matrosen essen in der Messe auf dem D-Deck, wo Arbeitsschuhe und Overalls erlaubt sind, die Wissenschaftler eine Etage höher. Dort sitzen Studenten und Doktoranden nach dem Essen im Roten Salon zusammen. Die Mannschaft trinkt ihr Feierabendbier lieber im Windenraum.

Am ehesten treffen sich Besatzung und Forscher im Zillertal. Die Bar wird von den Wissenschaftlern geschmissen, Bier und Wein verwaltet der Schiffsarzt - denn er hat, wenn alles gut läuft, am wenigsten zu tun. Auf dieser Fahrt sind nur ein paar Zahnfüllungen zu erneuern. Im Zillertal findet etwa die 22-jährige Physikstudentin Levke Caesar unter den Matrosen Mitspieler für ein paar Runden Doppelkopf. Und der dritte Ingenieur Wolfgang Holst sinniert bei einem Gin Tonic über seine bald bevorstehende Rente. Das werde nicht einfach. »Das beste an der Seefahrt ist ja: Man ist von zu Hause weg.« Die Polarstern ist ein eigener Kosmos. Auf fast 80 Grad Nord begegnet sie keinem anderen Schiff. Es gibt kein Internet, kein Fernsehen, kein Radio. Ein paar Mal am Tag ruft der Funker E-Mails für alle ab; manchmal funktioniert auch das nicht, weil so hoch im Norden die Satelliten hinter dem Horizont zu verschwinden beginnen.

Die Dauerhelle des Polartags lässt eine eigenartige Zeitlosigkeit entstehen. Gearbeitet wird auf der Polarstern rund um die Uhr, die Studenten am Gerät zum Wasserschöpfen wechseln sich im Vier-Stunden-Rhythmus ab. Und viele der Forscher filtrieren, sortieren und analysieren die Nacht hindurch. Zugleich ist die Zeit auf der Polarstern streng durchgetaktet: 7.30 Frühstück, 11.30 Mittagessen, 15.30 Kaffee, 17.30 Abendessen. Freitags Fisch, samstags Eintopf, sonntags Braten und Servietten. Montag und Donnerstag: Frauensauna und Schokoladen-Verkauf im Bordkiosk. Dienstag und Freitag: Männersauna und Bier. Die Kombination aus Alltagstakt und Zeitlosigkeit lässt die Wochen verfliegen.

Die Rekordschmelze dieses Sommers hatten die Experten so nicht erwartet

14.30 Uhr, zurück beim Bergungsmanöver. Der GAU, den Monsees gefürchtet hat, bahnt sich an: Das Seil ist unter das Schiff geraten. Die Matrosen zerren es mit Haken wieder hervor, vom Arbeitsdeck über die ganze Längsseite bis zum Bug. Der Bootsmann klettert zur äußersten Bugspitze und montiert eine Rolle, die das Seil umlenkt. Jetzt kann es am Schiff vorbeigezogen werden. »So was hab ich auch noch nicht mitgemacht«, sagt Monsees. Das Seil ist gerettet, aber die Verankerung hängt immer noch fest. »Diese Nummer 9, die zickt«, schimpft er. Der allerletzte Versuch: Drei Eisenbahnräder, eine Tonne schwer, werden am Seil heruntergelassen. Sie sollen die Geräte nach unten ziehen und so befreien. »Aber da sind viele scharfe Kanten dran«, sagt Monsees. »Damit können wir uns selbst das Seil durchschneiden.« Jetzt ist Fingerspitzengefühl gefragt.

Das gilt auch für die Deutung der Daten, die aus der Framstraße geangelt werden. »Man muss vorsichtig sein, wenn man interpretiert«, betont Agnieszka Beszczynska wieder und wieder. In wenigen Tagen wird die Polarstern in Spitzbergen ankommen. Die Daten aus den Messgeräten auszuwerten wird Monate dauern. Aber noch während der Fahrt analysiert die Forscherin die Ergebnisse, die der Wasserschöpfer zutage gefördert hat. An diesem Gerät sind nämlich auch Sensoren für Temperatur und Salzgehalt montiert. Sie haben Überraschendes aufgezeichnet: Das Atlantikwasser war fast ein Grad kälter als im Durchschnitt der vergangenen Jahre. »Das haben wir überhaupt nicht erwartet, es ist seit Beginn unserer Messungen der zweitkälteste Sommer.«

Beszczynska macht sich auf die Suche nach der Ursache: »Wir werden jetzt sehr genau in die Daten von Kollegen schauen, die weiter im Süden messen.« Denn meist haben Veränderungen in der Framstraße ihren Ursprung stromaufwärts, im Atlantik. Was die Abkühlung für das Klima bedeuten könnte, dazu würde die Ozeanografin am liebsten gar nichts sagen. »Das ist erst mal nur ein kleines Wackeln in einer Zeitreihe. In fünf oder zehn Jahren wissen wir vielleicht mehr.«

Meeres- und Klimaforschung ist Langzeitforschung. Und sie hält immer wieder Überraschungen bereit. Die Rekordschmelze in der Arktis hatten Experten längst nicht so drastisch erwartet. Der Pol im Sommer komplett frei von Meereis - dieses Szenario wird früher Realität werden als gedacht. Der Weltklimarat IPCC nahm in seinem letzten Bericht noch an, dass es bis zum Ende der Jahrhunderts dauern würde. Jetzt befürchten manche Fachleute, dass es schon in zehn Jahren so weit ist. Das zeigt, wie wackelig die Klimamodelle noch sind - und wie wichtig deshalb sorgfältige und langfristige Messungen wie die mit der Polarstern. Wer den Puls der Strömungen verstehen will, braucht Geduld. Eigentlich nicht gerade Beszczynskas größte Stärke. Doch vielleicht helfen schon die Daten aus den verankerten Geräten, das Rätsel zu lösen.

17 Uhr. »Geschafft!« Matthias Monsees ist erleichtert: Mit dem tonnenschweren Gewicht konnten die Messgeräte aus dem Eis befreit werden. »Das stand auf Messers Schneide«, sagt er. »Wir hätten genauso gut die Hälfte verlieren können.« Viereinhalb Stunden hat die Bergung gedauert, dreimal so lange wie normalerweise. Auch Beszczynska atmet auf, sie hat ihre Geräte wieder - und ihre Daten. Der Kapitän spendiert eine Kiste Bier. Die wird im Windenraum geleert, heute gemeinsam.

Aus DIE ZEIT :: 27.09.2012

Ausgewählte Artikel
Ausgewählte Stellenangebote