Wieso die Schweizer den Schnee in der Arktis röntgen

350 Tage lang lassen sich Schweizer Forscher im Nordpolarmeer treiben. Eingefroren im Eis, müssen sie sich auch vor Eisbären in Acht nehmen.

Auf einer früheren Expedition: Schneeprobensammlung in der Arktis.

Auf einer früheren Expedition: Schneeprobensammlung in der Arktis. Bild: Esther Horvath

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Wenn sich der deutsche Forschungseisbrecher Polarstern für ein Jahr im Nordpolarmeer einfrieren lässt, um dann mit der Eisscholle Richtung Süden zu driften, sind sieben Schweizer Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler beim grossen Abenteuer dabei.

Zu ihnen gehört Martin Schneebeli vom WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF in Davos. Er wird zwei Monate lang während der zweiten Etappe auf dem Schiff verbringen. Ein Eisbrecher wird ihn und weitere Wissenschaftler eines internationalen Teams Mitte Dezember dorthin bringen.

Seine Aufgabe: die Messung des Schnees auf dem arktischen Meereis. «Das werden nicht einfache Messungen bei Nacht und Kälte», sagt Schneebeli. Der Schnee spielt eine Schlüsselrolle beim Energiehaushalt des Meereises. Die Dicke, Dichte und Wärmeleitfähigkeit des Schnees hat einen grossen Einfluss auf die Bildung und Beschaffenheit des Eises. «Grundsätzlich verstehen wir die physikalischen Prozesse im Schnee gut, allerdings nicht auf einer Meereisunterlage, es gibt dazu keine Laborversuche», sagt Schneebeli.

3-D-Scans der Schneedecke

Bis anhin konnten die unterschiedliche Verteilung und die Eigenschaften der Schneedecke nur sehr ungenau gemessen werden. Zwar gibt es schon lange Satelliten, die mithilfe von Radar und Mikrowellen die Schneebedeckung beobachten. «Diese Daten reichen jedoch nicht aus, um die Schichtung und die Eigenschaften zu bestimmen», sagt Schneebeli. Den Forscher interessieren: Wärmeleitfähigkeit, Luftdurchlässigkeit, mechanische Festigkeit, die Reflexion der Sonnenstrahlen.

Vor Ort kann er präzisere Instrumente einsetzen. Er wird die Schneedecke mit einem Röntgen-Mikrocomputertomografen untersuchen. Mit den Daten lassen sich hochauflösende 3-D-Scans der Schneedecke und der Schnittstelle zwischen Schnee und Eis erstellen. Zudem wird jede Woche mit einem Laserscanner die Schneehöhe gemessen, die je nach Gebiet und Exposition der Eisscholle unterschiedlich ist.

Weiter wird ein Instrument zum Einsatz kommen, das die Mikrowellen erfasst, die das Meereis ausstrahlt. Die Apparatur hat Mike Schwank vom Forschungsinstitut WSL in Birmensdorf entwickelt. Die Daten werden Auskunft über die Mächtigkeit des Meereises geben.

Schneedecke beeinflusst Planktonwachstum

Die Eigenschaften des Schnees können stark variieren. «Das kann einen grossen Einfluss auf das Ökosystem haben», sagt Schneebeli. Im Meereis entstehen Salzwasserkanäle, wo sich Plankton bildet. Die Dicke der Schneedecke im Frühling hat einen grossen Einfluss auf die Planktonentwickung. Je älter der Schnee, desto mehr Licht wird reflektiert. In diesem Fall gelangen weniger Sonnenstrahlen durch den Schnee ins Meer, was sich auf die Fotosynthese des Planktons auswirkt.

Die Mikroorganismen produzieren aber auch Gase. Die Polarforscher gehen davon aus, dass die Gase teilweise durch den Schnee diffundieren und in die Atmosphäre gelangen. Die Gasteilchen können dann als Keime dienen, an denen Wasser zu Wolken kondensiert.

Noch weiss man nur wenig, wie natürliche und vom Menschen verursachte Feinstäube als Kondensationskerne die Wolkenbildung in der Arktis beeinflussen. Diese Prozesse will Julia Schmale vom Paul-Scherrer-Institut auf der Expedition im Rahmen des zweiten Schweizer Projektes untersuchen. «Die weltweite Emission von Klimagasen, aber auch Feinstaub, den wir in Europa, Asien und Nordamerika produzieren, haben einen Einfluss auf den Klimawandel in der Arktis», sagt die Forscherin.

Eisbären könnten den Forschern auf der Expedition gefährlich werden.

Für SLF-Forscher Martin Schneebeli sind Expeditionen ins Eis nicht Neuland. Er war bereits in der Antarktis und auf Grönland. Aussergewöhnlich ist für ihn hingegen, dass er während der Messarbeit nicht nur Augen für das Messgerät haben, sondern sich auch vor Eisbären hüten muss.

Die Forscher der Expedition haben deshalb einen Crashkurs erhalten, wie man sich gegen diese mächtigen Tiere verhalten soll. Zudem verfügt jeweils ein Wissenschaftler der auf dem Meereis arbeitenden Forschergruppe über ein Gewehr zur Abwehr.

Erstellt: 20.09.2019, 18:05 Uhr

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