Über welche Mission sprechen wir?
Vor 127 Jahren machte sich der norwegische Entdecker und Forschungsreisende Fridtjof Nansen auf den Weg
Die Idee der Mission war es, die historische Reise des norwegischen Polarforschers nachzubilden.
NameMosaik(Interdisciplinary Drifting Observatory for Arctic Climate Research) spiegelt die Komplexität und Vielfalt dieser Expedition wider.
Tatsächlich ist MOSAiC das erste JahrExpedition in die Zentralarktis zur Untersuchung des Klimasystems der Region. Das Projekt mit einem Gesamtbudget von über 140 Millionen Euro wurde von einem internationalen Konsortium führender Polarforschungsinstitute unter der Leitung des Alfred-Wegener-Instituts und des Helmholtz-Zentrums für Polar- und Meeresforschung (AWI) entwickelt.
Was hat die Mission studiert?
Der Polarstern verbrachte ein Jahr im polaren Norden.Übrigens waren die meiste Zeit seine Motoren abgestellt. Infolgedessen konnte er einfach auf dem Meereis treiben. Dies machte die Datenerfassung genauer und die Mission selbst nachhaltiger.
Was wollten die Wissenschaftler also herausfinden? Sie beschäftigten sich nicht nur mit dem Klima der Arktis, die Experten wollten auch genau verstehen, wie es sich veränderte.
Internationale Experten führten Forschungen in fünf Hauptinteressenbereichen durch. Studierte in verschiedenen wissenschaftlichen LaborsAtmosphäre, Ozean, Meereis UndÖkosystem Arktis.
Atmosphäre
Konsequenzen nirgendwo anders auf unserem PlanetenDer Klimawandel ist nicht so groß und offensichtlich wie in der Arktis. Das Verständnis dieser Effekte ist das Hauptziel der Messungen, die während der MOSAiC-Expedition durchgeführt werden. Die Messungen wurden von der Eisoberfläche bis zu den oberen Schichten der Stratosphäre in einer Höhe von 35 km durchgeführt.
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Forscher haben besonderes Augenmerk darauf gelegtkleinräumige lokale Prozesse auf der Oberfläche von Eis und Ozean, Eigenschaften arktischer Wolken. Und auch, wie verschiedene Wolkenarten das Sonnenlicht beeinflussen und ihre eigene Wärmestrahlung abgeben. Experten untersuchten auch den Schneefall in der Arktis: Wie sich zunächst Schnee in Wolken bildet und wie der Prozess durch winzige Aerosolpartikel und -tröpfchen in der Atmosphäre der Region beeinflusst wird.
Wann immer ein kleinerRiss, eine große Menge Wärme und Wasserdampf dringt tief in die Atmosphäre ein und erwärmt sie. Und dank des Klimawandels bilden sich diese Risse viel häufiger. Darüber hinaus verursacht Wasserdampf, der durch Risse entweicht, die Bildung von Wolken, die wiederum das thermische Gleichgewicht der Arktis dramatisch verändern. Ob sie wärmend oder kühlend wirken, hängt von der Höhe und den Eigenschaften der jeweiligen Wolke ab - das wollten die Wissenschaftler herausfinden. Außerdem fragten sie sich, ob diese Wolken hauptsächlich aus Eiskristallen oder trotz der niedrigen Temperaturen in der Zentralarktis aus flüssigen Wassertröpfchen bestanden.
Ozean
In den letzten Jahrzehnten haben Forscherhaben wiederholt den Arktischen Ozean und beispielsweise die Wassertemperatur oder Strömungen in verschiedenen Tiefen untersucht. Diese Forschungsarbeiten bestanden jedoch hauptsächlich aus gelegentlichen Besuchen der Regionen mit Eisbrechern oder kurzen Forschungsflügen während der Sommermonate. Dementsprechend wurden die meisten Daten innerhalb weniger (Sommer-)Monate erhoben. Während der MOSAiC-Expedition konnten Wissenschaftler erstmals ein breites Spektrum physikalischer Parameter über ein verteiltes Netzwerk auf der Eisscholle das ganze Jahr über verfolgen.
Eine der zentralen Forschungsaufgaben,Dies wurde von MOSAiC geliefert, um ein besseres Verständnis der Entwicklung des Meereises zu ermöglichen. Die Arbeit der Ozeanographen konzentrierte sich insbesondere auf die Zirkulation des Ozeans in den oberen Wasserschichten. Nämlich auf die großflächige Zirkulation von Meeresströmungen, die große Mengen Wasser in die Arktis hinein und aus dieser heraus transportieren.
Eis
Der Klimawandel verändert die ArktisMeereis. Heute ist es dünner, jünger und anfälliger für Drift als traditionelles mehrjähriges Packeis mit einer Dicke von mehreren Metern. Eis ist jedoch nicht nur eine deutlich sichtbare Barriere zwischen dem Ozean und der Atmosphäre. es hat auch einen großen Einfluss auf die verschiedenen Prozesse, die in beiden stattfinden.
Darüber hinaus interagiert Meereis mitarktisches Ökosystem und Substanzen, die von arktischen Organismen produziert werden. Sie steuern wiederum biogeochemische Prozesse im gesamten System der Region. Angesichts dieser komplexen Zusammenhänge stellt sich eine wichtige Frage: Wie verändert sich angesichts der Eisveränderungen das Klima in der Arktis und wie wird sich dies auf das Klima in anderen Teilen der Erde auswirken?
Quelle
Dementsprechend ist Meereis als zentralEin Element des Klimas und des Ökosystems der Arktis wurde zu einem der Hauptforschungsbereiche der MOSAiC-Expedition. Zum ersten Mal konnten die Forscher die Veränderungen des Eises während jeder Jahreszeit kontinuierlich überwachen.
Hier sind die wichtigsten Fragen, die Wissenschaftler gestellt haben
- Wann packen Sie Eisrippen oder Kanäle in Eisform? Wie verursachen Meeresströmungen und Winde in der Atmosphäre Eisdrift?
- Wie sich der lokale und regionale Austausch verändertEnergie beim Ändern der Dicke und Eigenschaften von Schnee und Meereis? Wie wirken sich Änderungen in den jeweiligen Jahreszeiten auf die jährliche Gesamtbilanz aus? Und wie sehen diese Prozesse und Veränderungen auf Satelliten und in Modellstudien aus?
- Welche Schritte müssen unternommen werden, um besser zu werden?den Zustand des Meereises verstehen und letztendlich bessere Vorhersagen treffen? Diese Studien kombinieren direkt die Ergebnisse von Ozeanographen und dienen wiederum als Grundlage für die Forschung des atmosphärischen Teams.
Ökosystem
Zentraler Teil des Arktischen Ozeans -einer der extremsten Lebensräume der Erde. Monatelange völlige Dunkelheit, Wassertemperaturen unter dem Gefrierpunkt und Meereis während eines Großteils des Jahres gehören zu den vielen einzigartigen natürlichen Bedingungen der Region. Obwohl sie aus menschlicher Sicht alle extrem erscheinen, ist der Arktische Ozean die Heimat Tausender Arten winziger Pflanzen (Mikroalgen) und Tiere. Sie leben im Meereis oder daran befestigt in der Wassersäule (Plankton) sowie in den Gewässern und auf dem Meeresboden.
Obwohl in den letzten Jahrzehnten erreicht wurdeEin bedeutender Fortschritt bei der Untersuchung des arktischen Ökosystems. Das Verständnis seiner Funktionsweise bleibt ein wichtiger Beitrag der MOSAiC-Wissenschaftler. Ganzjährige Probenahmen und experimentelle Arbeiten von Biologen haben ein einzigartiges Verständnis des gesamten Nahrungsnetzes und der Bedeutung seiner Mitglieder vermittelt.
Um das einzigartige Ökosystem besser zu verstehenIn der Region nahmen MOSAiC-Biologen mit verschiedensten Instrumenten Eis- und Wasserproben. Es wurden viele Experimente durchgeführt, um Interaktionen im Nahrungsnetz und Reaktionen auf Umweltveränderungen zu untersuchen.
Das Verständnis des arktischen Ökosystems hat jetztDies ist von entscheidender Bedeutung, da der Arktische Ozean mit dem Verlust des sommerlichen Meereises und steigenden Wassertemperaturen dramatischen Umweltveränderungen unterliegt. Die MOSAiC-Forschung ist ein Meilenstein in der Gestaltung der nächsten Jahrzehnte der arktischen Meeresbiologieforschung. Darüber hinaus können die Ergebnisse die Gesellschaft bei strategischen Entscheidungen über den Klimawandel in die richtige Richtung lenken.
Was hast du herausgefunden?
An Bord des RV Polarstern und auf dem Meereis nebenanIm sogenannten Eislager schuf er große Forschungszentren, die sich mit Schlüsselaspekten des gemeinsamen arktischen Klimasystems befassen.
Der Expeditionsleiter, Professor Markus Rex, ist mit einer wichtigen Warnung an die Menschheit zurückgekehrt. "Meereis stirbt", warnte er.
„Diese Region ist in Gefahr.Wir konnten beobachten, wie das Eis selbst in Gebieten verschwindet, in denen es mehrere Meter dick sein sollte, sogar am Nordpol selbst - dieses Eis ist nicht mehr da “, sagte ein Wissenschaftler des Alfred-Wegener-Instituts während einer Pressekonferenz in Bremerhaven. ..
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Im Sommer waren die Forscher persönlich davon überzeugtDie dramatischen Auswirkungen der globalen Erwärmung auf das Eis in der Region, die laut Missionsleiter Marcus Rex als "Epizentrum des Klimawandels" gilt.
„Wir konnten weite Strecken offenen Wassers sehen,Sie reicht fast bis zur Stange, umgeben von Eis, das mit Löchern übersät ist, die durch massives Schmelzen entstanden sind “, erklärt Rex. Seine wichtigste Schlussfolgerung, die für alle hörenswert ist: "Das arktische Eis verschwindet mit enormer Geschwindigkeit." Die Beobachtungen der Forscher wurden durch Bilder von US-Satelliten bestätigt, die zeigten, dass das arktische Meereis im Jahr 2020 sein zweitniedrigstes Sommertief seit 2012 erreichte.
Analyse von Missionsproben
Die Polarstern-Mission, genannt MOSAIC,Insgesamt 389 Tage lang wurden Daten zu Atmosphäre, Ozean, Meereis und Ökosystemen gesammelt, um die Auswirkungen des Klimawandels auf die Region und die Welt beurteilen zu können. Um das Meereis zu erforschen, wurden vier Beobachtungsposten in einem Umkreis von bis zu 40 km um das Schiff installiert.
Forscher sammeln Wasserproben unter dem Eisin der Polarnacht, um das Plankton von Pflanzen und Bakterien zu untersuchen und besser zu verstehen, wie das marine Ökosystem unter extremen Bedingungen funktioniert. Die Expedition in Höhe von 140 Millionen Euro brachte auch über 1.000 Eisproben an Land.
Jetzt, wo die arktische Odyssee kommtAm Ende werden ernsthafte Arbeiten an der Analyse von Proben und Daten beginnen, die vor Ort erhalten oder aufgezeichnet wurden. Der Analyseprozess dauert bis zu zwei Jahre. Das Hauptziel ist die Entwicklung von Modellen, die vorhersagen, welche Art von Hitzewellen, starken Regenfällen oder Stürmen in 20, 50 oder 100 Jahren auftreten werden.
„Um Klimamodelle zu bauen, brauchen wirÜberwachung vor Ort “, erklärte Radians Kalmer, eine Forscherin an der Universität von Colorado, die von Juni bis September an Bord der Polarstern war, in einem Interview mit AFP. Das Team verwendete Drohnen, um Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Druck und Windgeschwindigkeit zu messen und ein Bild der Bedingungen in der Region zu erstellen, das "sehr nützlich für die Erstellung eines genauen Klimamodells" wäre, sagte sie.
Missionsschwierigkeiten
Von dem Moment an, als das Schiff von Tromsø abfuhr,In Norwegen, am 20. September 2019, beobachtete das Team lange Monate völliger Dunkelheit mit Temperaturen von nur -39,5 Grad Celsius. Zusätzlich bemerkten die Missionsteilnehmer etwa 20 Eisbären. Vernachlässigbar für ein so großes Forschungsfeld und jahrelange Beobachtung.
Im Frühjahr wurde die Mission aufgrund der Pandemie fast unterbrochenCoronavirus. COVID-19 unterbrach die Expedition jedoch nur kurz, jedoch nicht aufgrund der Tatsache, dass die Teilnehmer krank wurden. Die Beschränkungen zwangen das Schiff, das Eis irgendwann zu verlassen, um die nächste Schicht von Wissenschaftlern anzustreben. Andere Schiffe und Flugzeuge sollten die Teilnehmer direkt nach Polarstern bringen, aber internationale Reisebeschränkungen machten dies Anfang und Mitte dieses Jahres nahezu unmöglich.
Während der Expedition mehrere hundertForscher aus 20 Ländern verbrachten Zeit an Bord eines deutschen Schiffes, das mit Eis entlang einer Windroute fuhr und im Wesentlichen durch Gletscher trieb. Die Reise selbst war eine große logistische Herausforderung. Es ist auch wichtig, das Problem der Fütterung der Besatzung zu beachten. In den ersten drei Monaten bestand die Schiffsladung aus 14.000 Eiern, 2.000 Litern Milch und 200 kg Schweden.
Der Schiffskoch Sven Schneider erklärte jedoch, dass erunterschätzte nicht die Bedeutung seiner Rolle in der Mission. "Meine Aufgabe war es, die Moral von 100 Menschen aufrechtzuerhalten, die in völliger Dunkelheit leben", sagte er in einem Interview mit der deutschen Wochenzeitung Die Zeit.
Welche Zukunft hat die Arktis für die Menschheit?
Der Expeditionsleiter, Professor Markus, beschrieb das MOSAiC-Projekt als großen Erfolg.
Er erklärte, dass die Masse der Daten und Proben dasJetzt im Besitz von Forschern, wird eine genaue Simulation erstellen. Wissenschaftler verwenden es, um den zukünftigen Klimawandel vorherzusagen, der viel zuverlässiger sein wird.
Ihm zufolge gelang es den MOSAiC-Wissenschaftlern, das Innenleben einer komplizierten Uhr zu zeigen.
„Wir haben alle Elemente bis auf die verschiedenen betrachtetSchrauben dieses arktischen Systems. Und jetzt verstehen wir die gesamte Bewegung besser als je zuvor. Und vielleicht können wir dieses arktische System auf einem Computermodell nachbauen “, sagte er gegenüber BBC-Reportern.
Das schwimmende Eis zog sich auf eine Fläche von knapp 3,74 zurückMillionen Quadratmeter km (1,44 Millionen Quadratmeilen). Das einzige Mal, dass dieses Minimum gebrochen wurde, war 2012, als die Fläche des Packeises auf 3,41 Millionen Quadratkilometer reduziert wurde.
Der Abwärtstrend liegt im Durchschnitt des Jahrzehnts im September bei etwa 13%.
"Dies spiegelt die Erwärmung in der Arktis wider", schließtProfessor Rex. "Das Eis verschwindet, und wenn wir in einigen Jahrzehnten eine eisfreie Arktis haben, wird dies ernsthafte Auswirkungen auf das Klima auf der ganzen Welt haben."
Wie verlief die Mission?
Ein Jahr lang war das Polarstern-SchiffDas Zentrum der größten Arktisforschungsexpedition der Geschichte, die einen ganzen Jahr in einem Labyrinth aus massivem arktischem Eis verbracht hat. Das Forschungsschiff, Flaggschiff des Alfred-Wegener-Instituts, hat seine Mission erfüllt und ist zum Symbol der deutschen und internationalen Polarforschung geworden.
Ursprünglich im Jahr 1982 in Auftrag gegebenJahr bleibt die Polarstern eines der modernsten und vielseitigsten Polarforschungsschiffe der Welt. Zwischen 1999 und 2001 wurde das Schiff komplett renoviert und ist nun mit modernster Ausrüstung und Technik ausgestattet.
Nach ungefähr 50.000 Seemeilen pro JahrPolarstern unternahm wissenschaftliche Forschungen und versorgte auch das Alfred-Wegener-Institut mit Forschungsstationen wie der Neumayer-Station III. Es ist ein Forschungsinstitut in der Antarktis, das das ganze Jahr über betreut wird. Bis 2019 legte Polarstern über 1,7 Millionen Seemeilen zurück, was ungefähr 3,2 Millionen km entspricht.
CC-Lizenz
Tandem Polarstern und MOSAiC
Auch für die zuverlässige und erfahrene PolarsternFür das Team stellte die MOSAiC-Expedition eine große Herausforderung dar. Nur dank besonderer technischer Details konnte dieses Schiff zum Zentrum einer Expedition einer so großen Mission werden. Polarstern ist nicht nur in der Lage, in der Packeiszone zu operieren – Meereis mit einer Dicke von mindestens 3 m, das seit mehr als zwei jährlichen Wachstums- und Schmelzzyklen besteht. In Form ausgedehnter Eisfelder kommt es vor allem im arktischen Becken vor. Einfach ausgedrückt: mehrjähriges Eis.
Mit ihrem doppelwandigen Stahlrumpf und 20.000 PS durchbricht die Polarstern beim Rammen auch problemlos dicke Eisschichten.
Ausgestattet für den langfristigen BetriebMit arktischen Wintertemperaturen bis zu –50 ° C hält Polarstern auch dem Winter im Eis der Polarmeere stand. Das Innere des Schiffes, in dem etwa 100 Forscher, Techniker und MOSAiC-Besatzungsmitglieder arbeiten und leben, ist jedoch überhaupt nicht kalt.
Auch Polarstern hatte verschiedeneFahrzeuge - Hubschrauber, Schneemobile, Pistenbullies usw. Dies ermöglichte es den Forschern, Daten nicht nur am zentralen Observatorium, sondern auch in einem entfernten verteilten Netzwerk zu messen und zu sammeln. Modernste Bordcomputersysteme stellten eine zuverlässige und regelmäßige Aufzeichnung, Speicherung und Übertragung aller gesammelten wissenschaftlichen Daten sicher.
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