Klimaforschung

10000 Kilometer durch das nördlichste Meer der Welt: Auf den Spuren des Klimawandels kreuzte das deutsche Forschungsschiff »Polarstern« im Sommer 2007 durch den arktischen Ozean. Die Ergebnisse der Expedition sind alarmierend.

Plötzlich neigt sich die »FS Polarstern« bedrohlich zur Seite und bleibt mit einem Ruck stehen. Es folgt ein Moment der Stille. Dann setzt das Schiff zurück, nimmt Anlauf und schiebt sich krachend auf eine große Eisscholle, die den Weg versperrt. Lange Risse breiten sich vor dem Bug aus, bis das Eis schließlich unter der Last von gut 18000 Tonnen bricht. Es ist Ende August 2007, und das bekannte deutsche Polarforschungsschiff kreuzt rund 120 Kilometer vom Nordpol entfernt durch den arktischen Ozean. Eine Expedition an den kalten Brennpunkt des Klimawandels.

»Das Packeis ist wie ein Deckel auf dem Ozean, der Austausch zwischen Luft und Meer hängt von der eisbedeckten Fläche ab«, erklärt Lasse Rabenstein. Auf ausgedehnten Messflügen erfasst der Geophysiker vom Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung großflächig die Eisdicke. Sein wichtigstes Instrument ist der EM-Bird, eine gut drei Meter lange torpedoförmige elektromagnetische Sonde. Das Gerät – kurz Birdie genannt – hängt an einer 20 Meter langen Leine unter dem Hubschrauber; es misst mit einem Laser die Entfernung zur Eisoberfläche. Gleichzeitig sendet es ein elektromagnetisches Signal aus, das die Distanz zur Unterseite der Schollen ermittelt. Die Differenz beider Werte ergibt bis auf zehn Zentimeter genau die Eisdicke. »Wir haben einen Rückgang von 50 Prozent im Vergleich zu früheren Expeditionen gemessen«, sagt Rabenstein.

Im September erreicht die Wissenschaftler eine alarmierende Nachricht. Auch die eisbedeckte Fläche ist auf ein Rekordminimum geschrumpft. Satellitenbilder zeigen, dass es in der Arktis rund 1,3 Millionen Quadratkilometer weniger Packeis gibt als beim bisherigen Tiefststand im Sommer 2005. Das entspricht einem Verlust von der dreieinhalbfachen Fläche Deutschlands.

Klimaforscher machen für diese Entwicklung vor allem die Erderwärmung verantwortlich. Nirgendwo schreitet der Klimawandel schneller voran als in der Arktis. In den vergangenen Jahrzehnten ist die durchschnittliche Temperatur dort doppelt so stark gestiegen wie in der übrigen Welt, in der Hocharktis sogar um das Dreifache. Im Klimasystem hat das Meereis die Funktion eines riesigen Spiegels: Es reflektiert bis zu 90 Prozent des auftreffenden Sonnenlichts zurück in den Weltraum. Wasser hingegen absorbiert bis zu 80 Prozent der Energie. Hat das große Tauen also erst einmal begonnen, heizt sich der arktische Ozean in den Sommermonaten zunehmend auf. Und im Winter dauert die Abkühlung länger.

Die Erwärmung der Arktis hat auch einschneidende Konsequenzen für die Tierwelt des Nordpolarmeeres. Um sie in ihrem natürlichen Lebensraum unter dem Eis zu erforschen, hat Rainer Kiko, Meereisbiologe vom Institut für Polarökologie der Universität Kiel, ein großes Loch in eine Scholle gebohrt und fischt nach Plankton. Dabei geht ihm auch ein Untereisamphipode ins feinmaschige Netz: Die wenige Zentimeter großen Flohkrebse sind ein wichtiges Glied der arktischen Nahrungskette, weil sich Fische und Seevögel von ihnen ernähren. »Wenn das Eis im Sommer verschwindet, wird sich dieses Ökosystem grundlegend verändern, und wir verlieren sicherlich einige hochspezialisierte Arten«, sagt der Biologe.

Auch im Eis wimmelt es von Leben. Zahllose Rädertierchen, Strudelwürmer und kleine Krebse leben in Kammern und Gängen voller Salzlauge, von denen das poröse Meereis durchzogen ist. »Über die großen Tiere der Arktis weiß man schon sehr viel. Aber die Lebensgemeinschaft der kleinen Tiere im Eis ist genauso spannend und bislang kaum erforscht«, erklärt Biologin Maike Kramer. In einem Kühlcontainer unter Deck beobachtet sie bei null Grad Celsius das Fressverhalten der winzigen Kältespezialisten unter dem Mikroskop. Bislang geht man davon aus, dass sich diese Mikrofauna vor allem von mikroskopisch kleinen Algen ernährt. Inwieweit der Klimawandel diese Lebensgemeinschaft bereits in Mitleidenschaft gezogen hat, ist unbekannt. Sollte sich der Temperaturanstieg jedoch ungebremst fortsetzen, könnte ihr Lebensraum schon in wenigen Jahrzehnten auf klägliche Reste zusammengeschmolzen sein.

Auf der Polarstern bereitet Robert Spielhagen das Kastenlot vor, ein zwölf Meter langes Gerät, mit dem Sedimentproben vom Meeresgrund genommen werden. Aus ihnen rekonstruiert der Geologe vom Leibniz-Institut für Meereswissenschaften in Kiel das urzeitliche Klima am Nordpol. An einer riesigen Winde wird das Lot in die Tiefsee hinabgelassen. Ein zweieinhalb Tonnen schweres Bleigewicht soll es möglichst tief in den Meeresboden rammen. »Wenn das Gerät nicht genau senkrecht hängt oder eine Schicht unerwartet hart ist, besteht das Risiko, dass es abknickt. Dann produzieren wir leider nur eine große Menge von teurem Altmetall«, erklärt Spielhagen die komplizierte Technik.

Aussagen über das Klima der Vergangenheit lassen sich vor allem aus Mikrofossilien von Foraminiferen ableiten, die im Sediment eingelagert sind. Diese Einzeller gehören zum tierischen Plankton und haben ein Kalkskelett, das zum Meeresgrund sinkt, wenn sie sterben. »Es gibt Arten, die eher in wärmerem Wasser leben, und Arten, die kälteres Wasser bevorzugen. Und aus dem Verhältnis dieser beiden Artengruppen kann man die Wassertemperaturen der Vergangenheit rekonstruieren«, sagt Spielhagen. Auf der Polarstern-Expedition gelingt es dem Forscher, vier große Sedimentkerne zu ziehen. Der längste misst 7,80 Meter und umfasst rund eine halbe Million Jahre arktischer Klimageschichte. Erste Untersuchungen deuten darauf hin, dass es sich bei den vergangenen 50 Jahren um die wärmste Phase in der Arktis seit der Eem-Warmzeit vor 125000 Jahren handelt.

Ende September tritt die Polarstern die Heimreise an. In der Wilkizkistraße, einer Engstelle in der Nordostpassage, die früher auch im Sommer oft nur im Schlepptau russischer Atomeisbrecher befahrbar war, bietet sich den Wissenschaftlern ein schönes, aber deprimierendes Bild: Glutrot spiegelt sich die tief stehende Sonne auf dem offenen Wasser – und nur ab und zu treiben Packeisreste am Schiff vorbei.