Hvilken mission taler vi om?
For 127 år siden drog den norske opdagelsesrejsende og opdagelsesrejsende Fridtjof Nansen ud
Idéen med missionen var at genskabe den norske rejseudforskers historiske rejse.
NavnMOSAiC(Interdisciplinary Drifting Observatory for Arctic Climate Research) afspejler kompleksiteten og mangfoldigheden af denne ekspedition.
Faktisk er MOSAiC det første året rundtekspedition til det centrale arktiske område, der studerer klimasystemet i regionen. Projektet, med et samlet budget på over 140 millioner euro, blev udviklet af et internationalt konsortium af førende polarforskningsinstitutter ledet af Alfred Wegener-instituttet og Helmholtz Center for Polar and Marine Research (AWI).
Hvad undersøgte missionen?
Polarstern tilbragte et år i det polære nord.Forresten, det meste af denne tid var hans motorer slukket. Som et resultat kunne han simpelthen drive på havisen. Dette gjorde dataindsamlingen mere nøjagtig og selve missionen mere bæredygtig.
Så hvad ønskede forskerne at finde ud af? De var ikke kun bekymrede over klimaet i Arktis, eksperter søgte at forstå præcis, hvordan det ændrede sig.
Internationale eksperter forskede i 5 hovedinteresseområder. Studeret i forskellige videnskabelige laboratorieratmosfære, hav, havisen Ogøkosystem Arktisk.
Stemning
Konsekvenser ingen andre steder på vores planetklimaændringer er ikke så udbredte og indlysende som i Arktis. At forstå disse effekter er hovedmålet med de målinger, der vil blive taget under MOSAiC-ekspeditionen. Målingerne blev udført fra isoverfladen til de øverste lag af stratosfæren i en højde af 35 km.
Kilde
Forskere har været særligt opmærksomme påsmåskala lokale processer på overfladen af is og hav, karakteristika for arktiske skyer. Og også hvordan forskellige typer skyer påvirker sollys og udsender deres egen termiske stråling. Eksperter undersøgte også snefald i Arktis: hvordan sne først dannes i skyer, og hvordan processen påvirkes af små aerosolpartikler og dråber i regionens atmosfære.
Hver gang en lillerevner, en stor mængde varme og vanddamp trænger dybt ind i atmosfæren og opvarmes. Og takket være klimaændringerne dannes disse revner meget oftere. Desuden forårsager vanddamp, der slipper ud gennem revner, dannelsen af skyer, som igen dramatisk ændrer den termiske balance i Arktis. Uanset om de har en opvarmnings- eller afkølingseffekt, afhænger af højden og karakteristikaene for den respektive sky - det er det, forskerne forsøgte at finde ud af. Derudover var de interesserede i, om disse skyer hovedsageligt er sammensat af iskrystaller, eller på trods af de lave temperaturer i det centrale Arktis, flydende vanddråber?
Ocean
I løbet af de seneste årtier har forskerehar gentagne gange undersøgt Ishavet og for eksempel vandtemperatur eller strømme i forskellige dybder. Dette forskningsarbejde bestod dog hovedsageligt af lejlighedsvise besøg i regionerne med isbryder eller korte forskningsflyvninger i sommermånederne. Derfor blev størstedelen af dataene indsamlet over blot nogle få (sommer)måneder. Under MOSAiC-ekspeditionen var forskerne for første gang i stand til at spore en lang række fysiske parametre gennem året ved hjælp af et distribueret netværk skabt på isflagen.
En af de centrale forskningsopgaver,som blev leveret af MOSAiC for at give en bedre forståelse af, hvordan havis udvikler sig. Oceanografers arbejde har især været fokuseret på havets cirkulation i de øverste lag af vand. Nemlig på den store cirkulation af havstrømme, der fører enorme mængder vand ind og ud af Arktis.
Is
Klimaændringer transformerer Arktishavis. I dag er den tyndere, yngre og mere tilbøjelig til at drive end traditionel flersæson pakkeis, der er flere meter tyk. Men is er ikke kun en klart synlig barriere mellem havet og atmosfæren; det har også stor indflydelse på de forskellige processer, der finder sted i dem begge.
Derudover interagerer havis medarktisk økosystem og stoffer produceret af arktiske organismer. De styrer igen biogeokemiske processer i hele regionens system. På baggrund af disse komplekse sammenkoblinger opstår et vigtigt spørgsmål: I betragtning af ændringerne i is, hvordan ændrer klimaet i Arktis sig, og hvordan vil dette påvirke klimaet i andre dele af jorden?
Kilde
Derfor er havis som centralet element i klimaet og økosystemet i Arktis blev et af de vigtigste forskningsområder i MOSAiC-ekspeditionen. For første gang havde forskere evnen til løbende at overvåge ændringer i is i løbet af hver sæson.
Her er de vigtigste spørgsmål, som forskere har stillet
- Hvornår pakker iskanter eller kanaler i isform? Hvordan forårsager havstrømme og vind i atmosfæren isdrift?
- Hvordan lokale og regionale udvekslinger ændrer sigenergi når du ændrer tykkelsen og egenskaberne ved sne og havis? Hvordan påvirker ændringer i de respektive sæsoner den samlede årlige saldo? Og hvordan ser disse processer og ændringer ud på satellitter og i modelundersøgelser?
- Hvilke skridt skal tages for at forbedreforstå tilstanden af havis og i sidste ende foretage bedre forudsigelser? Disse undersøgelser kombinerer direkte resultaterne fra oceanograferne og tjener til gengæld som grundlaget for den forskning, der udføres af det atmosfæriske team.
økosystem
Central del af det arktiske hav -et af de mest ekstreme levesteder på jorden. Måneder med fuldstændig mørke, minusgrader og havis i det meste af året er blandt regionens mange unikke naturforhold. Selvom de alle virker ekstreme fra et menneskeligt perspektiv, er det arktiske hav hjemsted for tusindvis af arter af små planter (mikroalger) og dyr. De lever i eller knyttet til havisen i vandsøjlen (plankton), såvel som i vandet og på havbunden.
Selvom de sidste årtier er opnåetbetydelige fremskridt i studiet af det arktiske økosystem, er forståelse af dets funktion stadig et vigtigt bidrag fra MOSAiC-forskere. Prøveudtagning og eksperimentelt arbejde året rundt af biologer har givet en unik forståelse af hele madnettet og dets medlemmers betydning.
For bedre at forstå det unikke økosystemregion, tog MOSAiC-biologer is- og vandprøver ved hjælp af en lang række instrumenter. Mange eksperimenter er blevet udført for at studere interaktioner på fødenettet og reaktioner på miljøændringer.
At forstå det arktiske økosystem har nukritisk, da det arktiske hav gennemgår dramatiske miljømæssige ændringer med tabet af sommeris og stigende vandtemperaturer. MOSAiC-forskning er en milepæl i udformningen af de næste årtier af arktisk havbiologisk forskning. Desuden kan resultaterne styre samfundet i den rigtige retning, når de træffer strategiske beslutninger om klimaforandringer.
Hvad fandt du ud af?
Om bord på RV Polarstern og på havisen ved siden afi den såkaldte islejr oprettede han store forskningscentre dedikeret til de centrale aspekter af det fælles arktiske klimasystem.
Ekspeditionens leder, professor Markus Rex, er vendt tilbage med en vigtig advarsel til menneskeheden. ”Havis er ved at dø,” advarede han.
”Denne region er i fare.Vi var i stand til at se, hvordan is forsvinder, selv i de områder, hvor den skulle have været flere meter tyk, selv på selve Nordpolen - denne is er der ikke længere, ”sagde en videnskabsmand fra Alfred Wegener Institute under en pressekonference i Bremerhaven ...
Kilde
Om sommeren blev forskerne personligt overbevist omden dramatiske indvirkning af global opvarmning på is i regionen, som missionsleder Marcus Rex siger betragtes som "epicentret for klimaændringer."
”Vi kunne se brede strækninger åbent vand,når næsten til stangen omgivet af is, der er fyldt med huller skabt af den massive smeltning, ”forklarer Rex. Hans vigtigste konklusion, som alle burde høre: "Arktisk is forsvinder i en enorm hastighed." Forskernes observationer blev bekræftet af billeder fra amerikanske satellitter, der viste, at den arktiske havis i 2020 nåede det næst laveste sommer minimum på rekord siden 2012.
Analyse af missionsprøver
Polarstern-missionen, kaldet MOSAIC,brugte i alt 389 dage på at indsamle data om atmosfæren, havet, havisen og økosystemerne for at hjælpe med at vurdere indvirkningen af klimaændringer på regionen og verden. For at udføre forskning på havisen blev der installeret fire observationsposter inden for en radius på op til 40 km omkring skibet.
Forskere samler vandprøver under isenved polarnatten for at studere plankton af planter og bakterier og bedre forstå, hvordan det marine økosystem fungerer under ekstreme forhold. Ekspeditionen på 140 millioner euro bragte også over 1.000 isprøver i land.
Nu hvor den arktiske Odyssey kommer tilTil sidst begynder seriøst arbejde med analysen af prøver og data, der er opnået eller registreret i marken. Analyseprocessen vil tage op til to år. Hovedmålet er at udvikle modeller, der forudsiger, hvilken slags varmebølger, kraftige regn eller storme vil være om 20, 50 eller 100 år.
”For at opbygge klimamodeller har vi brug foronsite-overvågning, ”forklarede Radians Kalmer, en kvindelig forsker ved University of Colorado, der var om bord på Polarstern fra juni til september, i et interview med AFP. Holdet brugte droner til at måle temperatur, fugtighed, tryk og vindhastighed for at skabe et billede af forholdene i regionen, hvilket ville være "meget nyttigt til at skabe en nøjagtig klimamodel," sagde hun.
Mission vanskeligheder
Fra det øjeblik skibet afgik fra Tromsø,Norge, 20. september 2019, holdet fulgte med i måneder med fuldstændig mørke, temperaturer ned til -39,5 Celsius. Derudover bemærkede missionsdeltagerne omkring 20 isbjørne. Ubetydelig for et så stort forskningsfelt og mange års observation.
I foråret blev missionen næsten afbrudt på grund af pandemiencoronavirus. COVID-19 afbrød imidlertid kun kort ekspeditionen, men ikke på grund af det faktum, at deltagerne blev syge. Begrænsningerne tvang skibet til at forlade isen på et eller andet tidspunkt for at gå til det næste skift af forskere. Andre skibe og fly skulle tage deltagerne direkte til Polarstern, men internationale rejsebegrænsninger gjorde dette næsten umuligt tidligt og midten af dette år.
Under ekspeditionen flere hundredeforskere fra 20 lande tilbragte tid ombord på et tysk skib, der rejste med is langs en vindrute og i det væsentlige drev gennem gletschere. Selve rejsen var en kæmpe logistisk udfordring. Det er også vigtigt at bemærke problemet med fodring af besætningen. I løbet af de første tre måneder bestod skibets last af 14.000 æg, 2.000 liter mælk og 200 kg svensk.
Skibskokken Sven Schneider sagde imidlertid, at hanundervurderede ikke vigtigheden af hans rolle i missionen. ”Mit job var at opretholde moralen for 100 mennesker, der lever i totalt mørke,” sagde han i et interview med den tyske ugeblad Die Zeit.
Hvilken fremtid har Arktis i vente for menneskeheden?
Ekspeditionens leder, professor Markus, beskrev MOSAiC-projektet som en kæmpe succes.
Han forklarede, at massen af data og prøver detnu ejet af forskere, vil skabe en nøjagtig simulering. Forskere bruger det til at forudsige fremtidige klimaændringer, som vil være meget mere pålidelige.
Ifølge ham lykkedes det MOSAiC-forskere at vise det indre arbejde i et indviklet ur.
”Vi har overvejet alle elementerne ned til de forskelligeskruer i dette arktiske system. Og nu forstår vi hele bevægelsen bedre end nogensinde før. Og måske kan vi genskabe dette arktiske system på en computermodel, ”sagde han til BBC-journalister.
Den flydende is trak sig tilbage til et område på lige under 3,74millioner kvm km (1,44 millioner kvadrat miles). Den eneste gang dette minimum blev brudt i 2012, da arealet af pakkeis faldt til 3,41 millioner kvadratkilometer.
Den nedadgående tendens er ca. 13% i løbet af årtiet i gennemsnit i september.
”Dette afspejler opvarmning i Arktis,” konkludererProfessor Rex. "Isen forsvinder, og hvis vi har et isfrit Arktis om få årtier, vil det have en alvorlig indvirkning på klimaet rundt om i verden."
Hvordan gik missionen?
I et år var Polarstern-skibetcentrum for den største arktiske forskningsexpedition i historien og tilbragte et helårs cyklus i en labyrint af massiv arktisk is. Forskningsfartøjet, Alfred Wegener Instituttets flagskib, har afsluttet sin mission og er blevet et symbol på både tysk og international polarforskning.
Oprindeligt taget i brug i 1982år, er Polarstern fortsat et af de mest moderne og alsidige polarforskningsskibe i verden. Mellem 1999 og 2001 blev skibet totalrenoveret og er nu udstyret med det nyeste udstyr og teknologi.
Efter at have rejst omkring 50.000 sømil om året,Polarstern har foretaget videnskabelig forskning og har også genopfyldt reserverne fra Alfred Wegener Instituttets forskningsstationer såsom Neumayer Station III. Det er et forskningsinstitut i Antarktis, der serviceres hele året rundt. Indtil 2019 tilbagelagte Polarstern over 1,7 millioner sømil, hvilket er cirka 3,2 millioner km.
CC-licens
Tandem Polarstern og MOSAiC
Selv for den pålidelige Polarstern og dens erfarnehold, præsenterede MOSAiC-ekspeditionen en alvorlig udfordring. Kun takket være særlige tekniske detaljer kunne dette skib blive centrum for en ekspedition af en så storstilet mission. Polarstern er ikke kun i stand til at operere i pakiszonen - havis med en tykkelse på mindst 3 m, som har eksisteret i mere end 2 årlige vækst- og smeltningscyklusser. I form af omfattende isfelter observeres den hovedsageligt i det arktiske bassin. Enkelt sagt, flerårig is.
Med sit dobbeltvæggede stålskrog og 20.000 hestekræfter bryder Polarstern også nemt igennem tykke islag ved at ramme.
Udstyret til langvarig driftmed arktiske vintertemperaturer ned til –50 ° C er Polarstern også i stand til at modstå vinter i isen på polarhavet. Inden i skibet, hvor omkring 100 forskere, teknikere og MOSAiC-besætningsmedlemmer arbejder og bor, er det dog slet ikke koldt.
Også Polarstern havde forskelligekøretøjer - helikoptere, snescootere, Pistenbullies osv. Dette tillod forskere at måle og indsamle data ikke kun på det centrale observatorium, men også i et distribueret fjerntliggende netværk. Topmoderne indbyggede computersystemer sikrede pålidelig og regelmæssig registrering, lagring og transmission af alle indsamlede videnskabelige data.
Læs også
Forskning: Jordens økologi har ændret sig dramatisk i løbet af de sidste 70 år
Forskere har ændret strukturen på solbatteriet og øget dets effektivitet med 125%
På sygdom 3 mister de fleste COVID-19 patienter deres lugtesans og lider ofte af en løbet næse