Warum schmilzt das Eis am Nordpol?
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Formale Metadaten
| Titel |
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| Serientitel | ||
| Anzahl der Teile | 12 | |
| Autor | ||
| Lizenz | Keine Open-Access-Lizenz: Es gilt deutsches Urheberrecht. Der Film darf zum eigenen Gebrauch kostenfrei genutzt, aber nicht im Internet bereitgestellt oder an Außenstehende weitergegeben werden. | |
| Identifikatoren | 10.5446/58947 (DOI) | |
| Herausgeber | ||
| Erscheinungsjahr | ||
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Inhaltliche Metadaten
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| Abstract |
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DPG-Industriegespräche2 / 12
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Deutsche Physikalische GesellschaftKlimaKlimaänderungEisbrecherAtmosphäreFontNeutronenkleinwinkelstreuungForumDrucker <Datentechnik>GeleeSchmelzenEisSatz <Drucktechnik>AtmosphäreFallForschungssatellitKlimaänderungWärmeStrahlungsbilanzAspekt <Astronomie>Computeranimation
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FebruarErwärmung <Meteorologie>EisAtmosphäreFebruarBudeLuftPotenzialwirbelSteckkarteProjektion <Optik>SeptemberVersorgungsleitungSommerGefrierpunktSchmelzenWärmeübertragungSchwankungComputeranimation
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SummerAtmosphäreAlbedoFarbeEisAlbedoAbbildung <Physik>RückstreuungSommerSchmelzenTemperaturRückkopplungRissGefrierpunktStrömungAtmosphäreDruckgradientSenkenLuftströmungStundeMeterInsolationComputeranimation
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SummerSeptemberEmissionKlimamodellKalenderjahrAbbildung <Physik>EisSommerSonnenstrahlungWetterJahrErwärmungForschungssatellitLuftströmungLufttemperaturStrahlungStrömungErwärmung <Meteorologie>Modell <Gießerei>Prozess <Physik>SchmelzenDruckgradientStrahlungsbilanzAtmosphäreStark-EffektAlbedoStreuungComputeranimation
19:11
Rapid control PrototypingKalenderjahrSeeschiffKlimamodellPhysikalischer EffektErwärmungComputeranimation
21:33
SeptemberFebruarSatellitMicrowave II/XTSummerKeilJahrEisbrecherKreuzfahrtschiffSchiffStrahlungsleistungProzess <Physik>Aspekt <Astronomie>MeterWarmwasserSommerDruckgradientZirkulationWärmeEisKälteKalenderjahrPolarnachtOberflächeAbbildung <Physik>EnergiebilanzAbflussStrahlungJahreszeitEinstrahlungComputeranimation
26:10
SchmelzenAbflussLuftErwärmungComputeranimation
27:15
TagesanbruchErwärmungKalenderjahrDruckgradientComputeranimation
28:08
NiederspannungsnetzBockbierProzess <Physik>DeformationGefrierenSchmelzenEisForschungssatellitLuftströmungStrömungDickeLuftAtmosphäreLufttemperaturAbbildung <Physik>DruckMeterWärmestromComputeranimation
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DruckmodelDickeKalenderjahrEisLuftSchiffHochdruckgebietTemperaturRichtungLuftdruckProzess <Physik>Drift
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SonnenkollektorSchneeLaserHöhenmesserTransceiverSalzgehaltDickeHubschrauberForschungsflugzeugEisKalenderjahrLeitfähigkeitComputeranimation
33:18
DickeRichtungHimmelsdurchmusterungDickeEisKalenderjahrMeterComputeranimation
34:38
SeeschiffHimmelsdurchmusterungDickeEisBezugsstoffEisbrecherSeeschiffSchiffSensorKalenderjahrForschungssatellitComputeranimation
36:12
GlasDruckgradientEisÜbergang
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UnterwasserfahrzeugAM-Herculis-SternEisProzess <Physik>SommerAbbildung <Physik>Physikalische GrößeLuftströmungKlimamodellModell <Gießerei>DruckgradientJahrErwärmung <Meteorologie>ComputeranimationDiagramm
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Aspekt <Astronomie>BrennebeneStark-EffektBeobachter <Kybernetik>KlimaänderungErwärmungWärmeComputeranimation
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DriftEisMessungAtmosphäreUnterkunftFlugzeugMonatFamilie <Elementarteilchenphysik>StrömungDezemberDriftAprilMaschineJuliZeitraum
44:27
DunkelheitStundePolarnachtHolsterNeumondWocheMondzyklusTag
46:14
DriftTemperaturWocheKälteLuftströmungLuftLufttemperaturTagTemperaturschwankungTiefdruckgebietLuftmasseTemperaturDiagramm
47:26
TemperaturInversion <Chemie>TroposphäreTemperaturverteilungDruckgradientNanometerbereichTemperaturRadiosondeAtmosphäreGrenzschichtTemperaturgradientGefrierenBeschichtungMessungGemischEisSchneeComputeranimation
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EisTemperaturgradientAtmosphäreTemperaturWärmeGefrierpunktWärmeverlustComputeranimation
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DeformationFallSummerDickeThermodynamikRotor <Maschine>MeterFlugzeugEisSommerDunkelheitComputeranimation
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MonitoringSatellitDeformationEnergielückeAM-Herculis-SternX-BandRissDriftEisFernerkundungBewölkungGüte <Schwingkreis>AbdeckerComputeranimation
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StuckEisbrecherTagDezemberEisenbahnbetriebSchiffGeschwindigkeitEisWocheSteckkarteSondeKalenderjahrSupertankerKurve <Verkehrswegebau>DruckgradientPolarnachtSeeschiffComputeranimation
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Mark <Maßeinheit>ReichweiteSeeschiffSupertankerMeterVersorgerTagInfrarotkameraDämmerungDunkelheitEis
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AM-Herculis-SternScott <Marke>NavigationPositionFebruarMonatAustin-Healey SpriteWocheKraftComputeranimation
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KameraFernerkundungsgerätZerstörerSichtPolarnachtDezemberZaun
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EisKabel
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Sekundärionen-MassenspektrometrieLuftComputeranimation
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FlugzeugMaiEisStrahlungsleistungJahrEisbrecherModell <Gießerei>SchmelzenProzess <Physik>EnergieKlimaänderungWärme
Transkript: Deutsch(automatisch erzeugt)
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Guten Abend an alle zusammen. Ich hatte wirklich gehofft, dass wir das hier
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persönlich machen können und aber trotzdem danke, dass sie so zahlreich erschienen sind.
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Und ja, ich wollte ein bisschen was über das Eis am Nordpol erzählen, womit also auch schon klar ist, das sage ich gleich vorweg, dass ich über das Meereis sprechen werde, also das Eis,
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was auf dem Wasser schwimmt und sich in den Ozeanen bildet, im Arktischen Ozean in diesem Fall. Und wobei klar ist, wenn wir Nordpol sagen, natürlich, dass wir über die Arktis sprechen und nicht die Antarktis. Und ich hoffe, dass viele den Unterschied kennen zwischen dem
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Meereis und dem Landeis. Das Landeis ist ja das Eis, was das Gletschereis ist auf Grünland und in den Antarktis. Das sind zwei grundsätzlich unterschiedliche Typen von Eis. Und das Landeis ist ja das, dessen Schmelzen den Meeresspiegelanstieg verursacht, was quasi
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dramatisch ist, aber nur eine Langzeitfolge, während das Meereis eben das dünne Eis ist, was auf dem Wasser schwimmt und vor allem für die Ökosysteme der polaren Ozeane und für die Strahlungsbilanz der Erde von Bedeutung ist. Und wenn ich sage, warum
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das Eis am Nordpol schmelzt, dann hoffe ich, sind Sie nicht enttäuscht, wenn ich Ihnen keine Antwort geben kann. Weil natürlich hat das Schmelzen des Eises am Nordpol damit zu tun, dass es durch den Klimawandel überall wärmer wird auf der Welt und dass sich die Arktis
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sogar wesentlich stärker erwärmt als der Rest der Welt. Aber die genauen Prozesse, wie die Wärme sozusagen zum Eis gelangt und das Eis tatsächlich schmelzt, die sind weitgehend immer noch unverstanden bzw. unquantifiziert. Und zum Beispiel ist nicht klar, wie viel Wärme
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durch die Atmosphäre zum Eis kommt, um es zu schmelzen, und wie viel Wärme durch den Ozean zum Eis kommt, um es zu schmelzen. Und aus diesem Grund, um diese Fragen ein ganzes Thema zu beantworten, haben wir ja auch die Mosaikexpedition durchgeführt. Das war dieses große internationale Drift-Experiment mit der Polarstelle, mit unserem Eisbrecher,
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mit dem wir einige von diesen Fragen konkreter untersuchen wollten. Und mein Vortrag habe ich so gegliedert, dass ich am Anfang so ein bisschen allgemeinen Hintergrund erzählen werde darüber, was ist das mehr als überhaupt und warum interessiert es uns und wie ändert
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es sich. Und dann werde ich im zweiten Teil auf die Ergebnisse und auch die Rahmenbedingungen dieser Mosaikexpedition eingehen. Und weil wir ja hier die Bremer Industriegespräche sind, hoffe ich auch, dass wir hier durchaus Repräsentanten der Bremer Industrie haben.
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Und da haben wir eigentlich sehr viele Anknüpfungen zwischen dem, worüber ich sprechen werde, nämlich das Meereisender Arktis und die Industrie in Bremen, insbesondere im Hinblick auf Schifffahrt und auf Satelliten und Erdfernerkundung. Und ich habe versucht,
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ein bisschen Aspekte oder Inhalte aus diesen beiden Aspekten auch in den Vortrag zu integrieren. Und ich hoffe, dass Sie das interessiert. Und was ich damit eigentlich auch vorhabe, ist, dass ich hoffe, dass sich dadurch vielleicht auch zusammenarbeiten,
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wenigstens informeller, aber vielleicht ja sogar formeller ergeben. Und mit einigen Repräsentanten zumindest der Bremer Satellitenlandschaft arbeiten wir ja schon mal direkt, mal indirekter zusammen. Gut, warum schmilzt das Eis an Nordpol? Nordpol,
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Arktis, Meereis. Diese vier Karten zeigen nochmal, was das Meereis eigentlich ist und wo es Meereis gibt. Und wenn man in der Arktis arbeitet, dann arbeitet man in Gebieten, die mal auf den normalen Karten, die man immer so sieht, auch bei Buden und Binnen oder an Bremer Fernsehsendungen oder Wettervorhersagen, dann sieht man den Nordpol gar
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nicht. Das liegt an der Kugelform der Erde und den bestimmten Projektionen. Und in der Polarforschung arbeiten wir deswegen mit solchen sogenannten polarstereografischen Projektionen. Das sind also die Arten, wie die Karten hier dargestellt sind, wo man von oben auf den Nordpol, wenn es um die Arktis geht, oder von unten auf den Südpol hinauf
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schaut und dann natürlich die niedrigeren Breiten kreisförmig verteilt um den Globus hier sieht. Und deswegen sehen wir hier links oben eine Karte der Arktis. Wir sind natürlich hier Deutschland, hier ist Sibirien, hier ist Kanada und hier ist Grönland und
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leider benutzen wir nicht immer die gleichen, strikt die gleichen Ausrichtungen dieser Karten. Also manchmal zeigt Grönland nach unten, manchmal wird Nordamerika nach unten zeigen oder manchmal wird Sibirien nach unten zeigen. Ich hoffe, Sie können mir dann folgen. So, was diese Karten zeigen, ist einmal die Meereisbedeckung,
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wie ich schon gesagt habe. Meereis ist ja das Eis, was sich auf dem Ozean bildet, dadurch, dass die Luft so kalt ist, dass das Meerwasser sich auf den Gefrierpunkt abkühlt und dann weiter gefriert, wobei sich das Eiswachstum an der Unterseite der entstehenden Meereisdecke abspielt, also weil ja Wasser zu Eis wird, wenn das Meereis gefriert. Und
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deswegen sehen wir natürlich, dass mehr als die Ozeane bedeckt und dabei ist es ganz wichtig zu verstehen, dass der arktische Ozean ja ein Ozean ist, der den Nordpol bedeckt und darüber hinaus aber von Land umgeben ist, nämlich dem nordamerikanischen
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und dem eurasischen Kontinent. Während in der Antarktis die Situation komplett anders ist, da haben wir ja ein Kontinent und der Südpol ist ein Land und dieser Kontinent ist umgeben von dem südpolaren Meer, das dann seinerseits eben
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Eis bedeckt wird. Und deswegen haben wir also am Nordpol Meereis, am Südpol aber Landeis, aber um die Antarktis herum, um den Kontinent der Antarktis herum, haben wir Meereis. Und diese Verteilung von Land und Wasser ist ganz, ganz wichtig für die Energieflüsse auf der Erde, weil in der
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Arktis bedeutet diese Verteilung, dass sich der arktische Ozean am Ende im Prinzip des Golfstromes befindet und dass die nordsütlichen Wärmetransporte auf der Erde vom Äquator zu den Polgebieten sehr einfach möglich ist. Während in der Antarktis, aufgrund der großen Isolation der Antarktis,
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alle Wärme, die von Norden hier heran kommt, aufgrund mangelnder Leitungen durch Landmassen und aufgrund der Choriolis-Kraft im Prinzip nach links abgelenkt werden und deswegen diesen riesigen zirkumantarktischen Wirbel der sich hier einmal um die Antarktis erstreckt und der die Arktis im Grunde isoliert von dem Rest der Welt. Und dieser Wirbel befindet sich
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einerseits im Ozean, das ist die größte Meeresströmung überhaupt, die es gibt, und der befindet sich aber in gewisser Weise auch in der Atmosphäre. Das ist also ein ganz wichtiger Aspekt, wenn wir über das Meereis in der Arktis reden, dass die Arktis sozusagen so eng verbunden ist
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mit den anderen Landmassen. Der andere Aspekt, der in diesen Karten schön illustriert wird, ist die starke Saisonalität des Meereises, nämlich das Meereis dehnt sich sehr stark aus im Winter, das ist ja Februar auf der Nordhemisphäre und ist September auf der Südhemisphäre. Und im Sommer zieht es sich sehr stark zusammen. Und das ist also
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ein ganz natürlicher Prozess, eine ganz natürliche saisonale Schwankung zwischen Winter und Sommer. Und die starken Veränderungen, die wir jetzt sehen in der Arktis, die sind eben überlagert über diese höherfrequenten sozusagen saisonalen Verschiebungen.
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Und die stärksten Veränderungen sehen wir in der eisbedeckten Fläche in der Arktis im Sommer, also verglichen mit dieser Situation hier. Das Dritte, was man auf diesen Karten nochmal sieht, wollte ich nochmal deutlich machen, also das Meereis bedeckt die Ozeane, Landeis, die Eisschilde bedecken Grönland hauptsächlich, das befindet
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sich ja hier und bedecken die Antarktis. Dieses Landeis ist mehrere Kilometer dick und liegt auf Land. Und wenn es schmilzt, fließt es in das Meer und führt deswegen zum Meeresspiegelanstieg, während das Meereis ja schon auf dem Wasser schwimmt und deswegen seinen Schmelzen keinen Meeresspiegelanstieg verursacht.
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Und weil das Meereis schwimmt, ist es auch relativ dünn und auch nicht besonders alt. Also das Meereis eignet sich nicht als Klimaarchiv so wie zum Beispiel die Eisschilde, wo man die Eiskerne bohrt, um die langfristige Klimaentwicklung der Vergangenheit abzuleiten.
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Was ist Meereis? Das sollen diese Abbildungen nochmal weiter verdeutlichen. Im Arktischen Ozean, im Winter, am Nordpol ist es minus 20, es ist minus 40 Grad Celsius warm, kalt. Dann ist der gesamte Ozean von Eis bedeckt.
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Aber man sieht an der Gegenwart des Schiffes, das ist ja die Polarstein hier, unser deutscher Eisbrecher, das muss irgendwie hier hingekommen sein. Das ist natürlich geschwommen bzw. hat sich hier durchgebrochen. Das heißt, das Eis ist relativ dünn. Und weil das so relativ dünn ist, befindet sich auch in ständiger Bewegung aufgrund der Strömungen und Winde und
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verschiebt sich gegeneinander, wodurch zwischendurch mal Risse entstehen, die dann sofort wieder zufrieren oder wodurch es zu Verschiebungen kommt, an denen das Eis dann zerbricht und sich zu solchen dicken Presseisrücken aufwirft. Im Sommer ist die Situation drastisch anders.
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Da haben wir nämlich selbst am Nordpol Temperaturen um den Schmelzpunkt und das gepaart mit starker Sonnenstrahlung, weil dann haben wir ja den Polartag und 24 Stunden Sonnenschein für zu starken Schmelzen. Und das Schmelzen des Meereises führt dazu, dass sich das Schmelzwasser in Senken auf dem Eis ansammelt und solche
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Tümpel bildet, die nennen wir Schmelztümpel. Und wie man sieht, haben diese Schmelztümpel ja eine dunklere Farbe als das weiße Eis. Und weil sie dunkler sind, haben sie eine niedrigere Albedo. Das ist ja das Rückstreu oder die Reflektivität des Eises.
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Und aufgrund dieser geringen Albedo absorbieren sie mehr Sonnenstrahlung, was dazu führt, dass das Schmelzen verstärkt ist an diesen Schmelztümpel. Und das nennen wir den Eis-Albedo Feedback oder die Eis-Albedo Rückkopplung. Das heißt, im Sommer, sobald das Schmelzen einsetzt, beschleunigt sich das Schmelzen aufgrund der
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Bildung von diesen Schmelztümpeln. Und gleichsam dort, wo das Eis aufreißt, so wie hier in diesen Rinnen, friert es nicht gleich wieder zu, so wie hier im Winter, sondern dunkler Ozean sozusagen tritt an die Meeresoberfläche. Und weil er so dunkel ist, absorbiert er auch sehr
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viel Sonnenstrahlung, was wiederum zum verstärkten Schmelzen des Eises führt. Und wieder sieht man, also das Meer ist nur ein bis drei Meter dick und deswegen können wir es mit Eisbrechern durchfahren. Und grundsätzlich ist das Meer, aber eben im Gegensatz zum Landeis eine dünne Haut zwischen dem Ozean und der Atmosphäre.
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So und warum ist das jetzt so interessant? Ich habe ja schon gesagt, das Meer spielt eine ganz wichtige Rolle im arktischen Ökosystem und in der Strahlungsbilanz der Erde und der Polargebiete insbesondere. Und leider ist es nun so, dass seit 40 Jahren systematisch von Satelliten beobachtet wird,
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sich das Meer als stark zurückzieht im Sommer. Und das zeigt diese Zeitserie, die hier unten dargestellt ist. Das sind Satellitendaten der eisbedeckten Fläche in der Arktis im Sommer, was seit 40 Jahren systematisch beobachtet wird, wodurch es auch einer der wertvollsten Langzeit-Klimadatensätze eigentlich ist.
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Und da sehen wir, dass in den letzten 40 Jahren die eisbedeckte Fläche im Sommer in der Atmosphäre geschehen hat und dass der Trend, darauf gehe ich gleich noch aus, größer als 12 Prozent pro Jahrzehnt ist. Was aber ganz wichtig ist an dieser zeitlichen
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Entwicklung, ist, dass die überlagert ist von sehr starken Jahr zu Jahr, also internaualen Schwankungen, wodurch man schon sieht, da sind Prozesse an Werk, die lassen sich jetzt nicht eins zu eins mit einfacher Erwärmung oder sowas erklären. Und was auch ganz wichtig ist, andererseits ist, dass selbst nach Jahren mit sehr starker minimaler Bedeckung,
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so wie zuletzt 2007, 2012 und auch 2020, dass das Eis sich immer wieder erholen kann, sprich, dass es wieder zurückkehrt auf diesen langanhaltenden abnehmenden Trend. Und das ist in gewisser Weise erstaunlich, weil aufgrund des Eis-Albedo-Effektes
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könnte man ja erwarten, dass, wenn es mal so wenig Eis gibt wie hier 2012, dass dann die Albedo insgesamt des arktischen Ozeans so niedrig ist, dass diese Abnahme sich beschleunigt und dass man hier sozusagen so einen Kipppunkt erreicht hat, von dem sich das Eis nicht mehr erholen kann.
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Und ganz wichtig ist aber zu bedenken, dass das dem nicht so ist, wie diese Daten zeigen, was eben daran liegt, dass für den halben Jahr des Polar-Winters ja überhaupt keine Sonnenstrahlung mehr da ist und die auch diese Rückkopplungsprozesse antreiben kann. Und dass deswegen sich das Eis über
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den Winter erholen kann und je nach Wetter und Bewegung des Eises kann es dicker oder dünner werden. Und am Ende des Winters entscheidet sich dann erst sozusagen der initiale Zustand des Eises für den kommenden Sommer und entscheidet mit darüber, ob es dann in dem nächsten Sommer wieder mehr oder weniger Eis geben wird.
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Das heißt also, es gibt relativ wenig Jahr zu Jahr Gedächtnis hier drin. Das andere Wichtige, was diese Karte hier oben illustrieren soll, ist, dass sich das Eis stark bewegt und das führt dazu, wie hier gezeigt ist, dass die Gebiete, in denen das Eis jedes Jahr den Sommer überlebt,
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stark unterschiedlich sind. Die gelbe Kurve zeigt die minimale Ausalzdehnung, die Kante des Eises 2007 und die weiße Fläche zeigt die minimale Eis-Ausdehnung 2012. Und da sieht man, dass hier zum Beispiel in der Beaufortsee natürlich von Kanada starke Unterschiede sind und hier drüben
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in der Laptevsee auch. Das liegt daran, dass das wachsendes Eis und das Schmelzen des Eises im Sommer nicht nur von der relativ gleichmäßigen zonalen Verteilung von Lufttemperatur und Strahlung abhängt, sondern auch davon, wie das Eis treibt durch die Strömungen und die Winde.
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Und dass es davon abhängt, wie dick das Eis am Ende des Winters ist, sodass dickeres Eis die Chance hat, länger zu überleben als dünneres Eis. Ja, und daran schließt sich natürlich dann eben gleich die Frage an, okay, wie geht es weiter?
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Was sind die Vorhersagen für das Eis? Und das wird ja mit Klimamodellen untersucht, die im Rahmen des Intergovernmental Panel for Climate Change IPCC ständig mit Klimamodellen untersucht wird. Und der neueste Bericht ist ja gerade erst dieses Jahr rausgekommen.
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Und diese Abbildung ist daraus, die zeigt die Entwicklung des Meereises im Sommer in der Vergangenheit im Mittel, also aus Klimamodellen im Mittel hier durch diese dicke schwarze Linie symbolisiert. Und die leicht graue Fläche ist die Unsicherheit zwischen
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diesen Klimamodellen oder die Streuung zwischen verschiedenen Versionen von diesen Klimamodellen. Und die farbige Seite rechts zeigt die Vorhersage sozusagen. Und was wir da sehen, ist, dass natürlich mit zunehmender Erwärmung die Abnahme weiter voranschreiten wird und dass es auch in den nächsten 10 bis 15 Jahren,
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dass die Wahrscheinlichkeit steigt, dass es auch komplett eisfreie Sommer in der Arktis geben wird, was also teilweise so definiert wird, dass es weniger als eine Million Quadratmeter gibt. Aber wir sehen auch, dass es Szenarien gibt wie
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dieses SSP 1 und SSP 2 Szenario, in dem das mehr als durchaus Chancen hat zu überleben. Und diese Szenarien, das sind jetzt also Sensitivitätsstudien im Prinzip, die diese mit diesen Klimamodellen durchgeführt werden, wo man verschiedene Emissionsszenarien realisiert
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und anwendet auf die Modelle. Und diese beiden Szenarien entsprechen also dem Sustainability in Middle Road Szenario. Und das sind die Szenarien über die gerade eigentlich in Genf und Rom geringt wurde und gering gerungen wird, die die globale Erwärmung auf weniger als
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1,5 bis 2 Grad einschränken können. Und wenn wir das schaffen, dann können wir also das mehr als tatsächlich noch vor dem restlosen Verschwinden retten. Leider ist es hochgradig unwahrscheinlich, wie wir ja nun auch gerade erst festgestellt haben. Also die Erwartungen bleiben oder die Möglichkeiten,
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die realistischen bleiben, stark unter den Erwartungen zurück, sodass es also wohl wahrscheinlich ist, dass wir alles als verlieren werden. Und was passiert dann? Da passieren natürlich ganz viele Effekte. Einige wird zu stärkere Erwärmung kommen in der Arktis, wie ich auch weiter später
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noch sagen werde. Aber die Arktis wird sich öffnen für Schifffahrt und Rohstoffextraktion. Und diese Klimamodelle eignen sich natürlich hervorragend, um da auch so Schifffahrtsmodelle dran anzuknüpfen, was hier auf der linken Seite mal gezeigt ist.
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Da ist also für den Zeitraum von jetzt und für den Zeitraum der nächsten 50 Jahre gezeigt, wie ausgehend von verschiedenen Szenarien sich die Schifffahrt in der Arktis vergrößern wird. Und daran ist also trivialerweise zu sehen, dass mit Verschwinden des Meereises,
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so wie man das hier in den nächsten 50 Jahren sieht, die Schifffahrt in der Arktis einfacher werden wird und dass die Nordostpassage und die Nordwestpassage befahrbar werden, sowohl von Schiffen mit Eisbrechkapazität, das sind die Schiffe oder die Linien, die hier in rot gezeigt sind,
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aber sogar mit Schiffen, die also keine Eisklasse haben, was da natürlich große Sicherheitsfragen und Logistikfragen aufwirft. Ich sollte dazu noch sagen, aber das wissen wahrscheinlich alle, die Nordwest- und die Nordostpassage sind ja sozusagen die wesentlich kürzeren Seewege zwischen den asiatischen Märkten
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und den europäischen Märkten und auch den westamerikanischen Märkten. Und deswegen ist es so interessant, eigentlich Schifffahrt in der Arktis zu betreiben. Und während dieses Zukunftsszenarien sind, stimm und still und heimlich, ist es aber schon so, dass aufgrund der starken Meeres,
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des starken Meeresrückgangs, insbesondere im sibirischen Arktis, es ja schon riesige futuristische Projekte gibt, wie das Yamal-LNG, also Flüssig-Erdgas-Projekt in Sibirien, in Zabeta, wo es schon eine Flotte von eisbrechenden LNG-Tankern gibt,
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die schon routinemäßig heute Flüssig-Erdgas vor allem nach Korea und China transportieren. Mit dem Leichterwerden des Meereises ist die Arktis auch für Tourismus interessanter und eine ganz interessante
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Entwicklung, die dieses Jahr eingetreten ist, ist, dass dieses Jahr das erste Mal ein flüssiggasbetriebenes Kreuzfahrtschiff am Nordpol war und zwar genau 30 Jahre, nachdem die Polarstern als erster Dieselbetriebener konventioneller Eisbrecher den Nordpol besucht hat, wo ich sogar noch dabei gewesen bin.
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Daran kann man raten, wie lange ich das hier schon mache. Und außerdem war das auch das erste französische Schiff. Und daran sieht man, dass immer mehr Länder mitmischen in der Arktis, was die ganze Verwaltung, sage ich mal, oder die ganze Regulierung natürlich auch nicht einfacher macht. Aber zurück zum Eis.
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Bisher habe ich nur über den Sommer in der Arktis gesprochen. Und diese Abbildung zeigt den Sommer und den Winter in der Arktis und den Sommer und den Winter in der Antarktis, die Entwicklung der Eisbedeckung in den letzten 40 Jahren und worüber man relativ wenig hört. Wir hören immer nur über den Sommer in der Arktis,
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aber worüber man relativ wenig hört, dass der Eisrückgang im Winter in der Arktis wirklich schwächer ist als im Sommer, was auch schon darauf hindeutet, dass der Winter vielleicht sogar die repräsentativere Jahreszeit ist, weil sie einfacher zu verstehen ist, weil ein wichtiger Faktor nämlich die solare Einstrahlung wegfällt
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und weil in der Polarnacht im Grunde die Energiebilanz einfacher ist und die langweilige Strahlung von großer Bedeutung ist. Was wir aber noch viel weniger hören, ist, dass sich das mehr als in der Antarktis komplett anders verhält, dass es sich nämlich ausdehnt, sowohl im Sommer, das ist ja Februar,
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wie man hier sieht, und im Winter im September, wie man hier unten sieht. Und das hat nun damit zu tun, dass eben diese Klimasysteme komplett anders konfiguriert sind in der Arktis und in der Antarktis. Und das hier ist eine Folge dessen in erster Linie, dass die Wärme einfach, die globale Wärme
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nicht in der Lage ist, die Antarktis entsprechend zu erreichen, dass die warmen Meeresströmungen abgelenkt werden und dass die Kälte des antarktischen Kontinents, des antarktischen Eilschildes auch, also solange der Eilschild da ist, die Wärme fernhält von der Antarktis.
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Und ich wollte noch mal wieder darauf hinweisen, dieses hier sind Daten von passiven Mikrowellensatelliten, die ja auch gerade an der Uni bei uns im Rahmen und vom AVI im Rahmen des mehr als Portals in Echtzeit zur Verfügung gestellt werden. Und wenn jemand an der Echtzeitsituation
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in der Arktis und Antarktis interessiert ist, dann kann er hier auf mehralsportal.de gehen und sich über die Lage in der Arktis und Antarktis informieren. Ich habe jetzt öfter vom Ozean gesprochen. Ein ganz wichtiger Aspekt in der Arktis ist, wie gesagt, dass er am Ende des Golfstromes liegt, das ist hier mal dargestellt,
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sozusagen leicht. Und es ist tatsächlich so, dass sich der Golfstrom oder seine Fortsetzung im norwegischen Strunk, norwegischen Küstenstrom in den Westschwitzbergen Strom fortsetzt in die Arktis hinein und unter das arktische Meereis und unter den Nordpol, was hier so in rot dargestellt ist, wo es also gewisse Zirkulationen gibt
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und dass es aber untertaucht unter eine wesentlich süßere und kältere Deckschicht, die sich aus den Abflüssen der Flüsse, der großen Sibirischen und Kanadischen und Alaska Flüsse ergibt. Und wir haben im arktischen Ozean eine ganz starke Schichtung von leichterem, süßerem Wasser
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über diesem wärmeren und schwereren, salzigeren atlantischen Wasser. Und es ist also so, dass wenn man am Nordpol die Wassertemperatur misst, dann findet man 200 Meter Tiefe, dass die Wassertemperatur schon über 0 Grad ist, während sie an der Oberfläche dort, wo mehr Wasser friert,
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minus 1,8 Grad ist. Und das zeigt einfach, welches Wärmepotenzial hier in der Arktis besteht. Und kleine Änderungen, also in der Intensität oder in der Wärmemenge, die hier reingeführt werden, können schon sehr schnell zu Veränderungen der Lage, der Eiskante, also des Ortes, an dem dieses warme Wasser untertaucht unter das leichtere, kältere Wasser,
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können zu starken Änderungen der Eiskante führen. Das heißt, die Arktis also eng verknüpft mit allen anderen Prozessen des Klimasystems auf der ganzen Erde. Was sind nun die Folgen? Es gibt tausende Folgen. Ich will hier gar nicht auf viele eingehen, aber ein wichtiger Punkt ist einfach, dass der starke Mehrarztrückgang
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über den Eis-Albedo-Effekt dazu beiträgt, dass sich die Arktis stärker erwärmt als der Rest der Erde mehr als doppelt so stark erwärmt. Und das ist ein Effekt, den man arktische Amplifikation nennt. Und die Tatsache, dass sich die Arktis selber und die Luft in der Arktis so stark erwärmt,
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führt natürlich dann indirekt dazu, dass auch der Permafrost und der Eisschild auf Grönland stärker schmelzen, sodass also der Schmelzen das mehr als das Indirekt schon Einfluss auch auf den Meeresspiegelanstieg hat, weil es eben das stärkere Schmelzen des Eisschildes unterstützt und damit zu stärkerem Abfluss führt
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und das Schmelzen des Meeressers und die damit verbundene Erwärmung führt auch zu einem stärkeren Schmelzen der Permafrostböden mit allen Konsequenzen für Metallenemissionen und Landerosionen und so weiter. Von denen wir immer hören. Arktische Amplifikation, das ist hier nochmal gezeigt. Diese Karte zeigt
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die Änderung der Land- und Ozeantemperaturen seit 1951 bis 2020. Und da sehen wir also hier oben in der Arktis beträgt die Erwärmung zwischen 2 und 4 Grad, während sie in äquatorialen Gegenden nur, in Anführungsstrichen,
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so ein halbes bis über 1 Grad beträgt. Die mittlere Erwärmung der Erde ist ja ungefähr 1,2 Grad. Und man sieht aber auch, dass es natürlich stark regional variiert. Und insbesondere in der Arktis gibt es Gebiete, die sich also sogar abgekühlt haben
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in den letzten 50 Jahren. Ja, wenn wir über die Veränderung des Meeres sprechen, dann ist es ganz wichtig zu realisieren, dass wir natürlich nicht nur die Fläche in Betracht ziehen können, das, was die Satelliten sehen, sondern dass wir auch die Eisdicke
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in Betracht ziehen müssen. Weil die Eisdicke entscheidend dafür ist, wie groß das Volumen des Eises ist und bei die Eisdicke aber auch wichtige Informationen über das Gefrieren und das Schmelzen an sich, also über die zugrunde liegenden Prozesse erlaubt und über die Bewegung und die Deformation des Eises.
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Und ich hatte anfangs ja schon gesagt, das Meer ist nicht einfach nur eine glatte Platte, sondern das ist eben sehr rau aufgrund der ständigen Bewegung, des ständigen Verwerfens des Eises, wie man auf diesem Luftbild hier auch nochmal sieht. Und diese Prozesse sind in dieser Abbildung noch mal illustriert in der Atmosphäre
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und im Ozean haben wir ja Strömung und Winde und die sind nie homogen, sondern zeichnen sich immer durch Divergenz oder Konvergenz aus. Und da, wo die Luft oder das Wasser divergieren, also auseinanderströmen, da reißt eben auch das Meereis auf und es tritt offenes Wasser an die kalte Atmosphäre,
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wo sich dann dünneres Eis wieder neues Eis bilden kann. Und dort, wo das Eis konvergiert, zerbrechen die Eisschollen unter dem horizontalen Druck und das bilden sich diese Presseisrücken, also sehr dicke, 20, 30 Meter dicke Rücken, die dieses Eis von ein bis drei Meter
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dicke umgeben. Und daran sieht man, als wenn wir die Prozesse unterstehen wollen, die Dicke des Eises hängt nicht nur von der Lufttemperatur oder den ozeanischen Wärmeströmen ab, sondern auch von den Winden und den Strömungen. Und wenn wir diese Prozesse unterscheiden wollen, müssen wir eben sehr genaue Eisdickenmessungen machen und müssen unterscheiden, wie ist das Ebene alles, was thermodynamisch
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gewachsen ist und wie ist die Dicke und die Verteilung dieser Presseisrücken. Die Prozesse spielen auch auf der Arktis-Weiten-Skala eine ganz, ganz wichtige Rolle, denn das Meereis in der Arktis zeichnet sich durch die Existenz zweier Drift-Systeme aus, die Transpolar-Drift und der Beaufort-Wirbel, die ihrerseits wieder
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durch die mittlere Verteilung des Luftdruckes und damit auch der Winde entstehen. Und die Transpolar-Drift kommt dadurch zustande, dass wir ja hier vom Island-Tief, die Island-Tiefs, die wir so gut kennen, die wandern hier in die Arktis rein, die drehen sich ja gegen den Uhrzeigersinn und diszipieren dann hier irgendwo. Und diese sozusagen
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gegensinnige Bewegung ist für die Transpolar-Drift zuständig, während über der Beaufort-See im Mittel immer ein Hochdruckgebiet herrscht und im Hochdruckgebiet dreht sich die Luft ja im Uhrzeigersinn und damit dreht sich auch das Eis hier im Uhrzeigersinn. Und diese Transpolar-Drift, das ist zum Beispiel die Drift, die wir uns bei der Mosaikexpedition
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zu Nutze gemacht haben, weil wir haben unser Schiff ja hier in der Sibirischen Arktis eingefroren und sind dann mit dem Eis, mit der Transpolar-Drift mitgetrieben bis in die Framstraße hier hinein. Die Drift dieses Eises hat ganz wichtige Konsequenzen für die dicken Verteilung des Eises, die hier farblich dargestellt ist,
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denn sie führt dazu, dass das neue Eis, was sich hier entlang der Küste von Sibirien bildet, ständig exportiert wird, bevor es überhaupt sehr dick werden kann, was dazu führt, dass das dünnste Eis sich eigentlich hier entlang der Sibirischen Küste befindet. Und im Gegensatz dazu treiben diese beiden Driftsysteme
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das Eis gegen die Küste von Kanada und Grönland, wie man hier sieht, wo sich das älteste Eis deswegen befindet, also drei bis fünf Jahre alt und wo das Eis sehr stark zerdrückt wird und gegen die Küste gedrückt wird, wodurch es dazu kommt, dass wir hier das dickste Eis in der Arktis finden.
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Und aufgrund dieser Zustände sieht man ja auch ganz eindeutig, dass also das Volumen des Eises und die dicken Verteilung des Eises wie gesagt nicht nur von den Temperaturen abhängen, sondern auch sehr stark von der Insensität, also der Stärke und der Richtung dieser Driftsysteme, also von der atmosphärischen Luftdruckverteilung
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in letzter Instanz. So, was können wir nun tun, um die Eisdicke zu messen? Da haben wir am AVI schon seit 30 Jahren ein Verfahren pioniert, was also, in dem wir eigentlich auch führend sind auf der Welt,
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was es uns erlaubt, hochauflösende, sehr akkurate Eisdickenmessungen durchzuführen, die also wirklich auch auflösen können, das ebener Eis und die Dicke der Presseisrücken. Und das ist das sogenannte elektromagnetische Induktionsverfahren. Auf das möchte ich jetzt gar nicht weiter eingehen, aber das ist ein geophysikalisches Verfahren, was die Salz,
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den Salzgehalt und die große Leitfähigkeit des Meerwassers ausnützt. Und das können wir also von Hubschraubern und von unseren Forschungsflugzeugen aus einsetzen in diesem Schleppkörper, hier mit diesem Schleppkörper, diesem EM Bird und können damit eben über sehr große Entfernungen die Eisdicke messen. Und das tun wir seit ungefähr 2004.
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Hier sind einfach mal ein paar Beispiele gezeigt. Wir versuchen alle zwei Jahre oder so ein Survey durchzuführen entlang der Küsten der westlichen Welt, muss man sagen. In Russland können wir leider nicht operieren aus politischen Gründen und versuchen also
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in Richtung Nordpol zu fliegen, soweit wie wir kommen und versuchen auch vor allem die Dicke dieses alten, dicken Eises, was man in diesen Radar-Daten auch als helles Gebiet sieht, zu erfassen. Und da sieht man eben sehr schön wie diese Flüge, die sozusagen vom Land aus zum Nordpol gehen, dieses sehr dicke Eis,
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fünf bis sechs Meter dick, hier die roten Farben entlang der Küste zeigt. Und dann erstaunlicherweise sozusagen, wenn man nicht weiß, was dahintersteckt, sieht man, wie die Dicke abnimmt, je weiter man nach Norden und in Richtung zum Nordpol kommt. Und hier rechts sind einfach nur mal so ein paar Daten gezeigt. Also die Eisdicke nimmt natürlich auch langsam ab,
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aber vielleicht gar nicht so stark, wie man es vermutet, von der flächenhaften Abnahme. Und ich glaube, ganz wichtig auch für Leute, die sich für die Schifffahrt in der Arktis interessieren ist, dass es also auch immer noch sehr dickes, immer noch sehr dickes Eis gibt, wie wir auch bei der Moselle in der Hand haben.
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Ich wollte nur nochmal in Bezug auf Schiffe zeigen, wir haben dieses elektromagnetische Eisdickenverfahren auch vom Schiff aus eingesetzt. Man muss immer ein Sensor weg vom Metall betreiben und nah am Eis dran. Deswegen muss man immer weg vom Schiff und nah über das Eis hängen. Das eignet sich natürlich
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auch hervorragend, um zum Beispiel Eisbrecheigenschaften von so einem Schiff zu untersuchen, während diese Schiffsmessungen also nicht so repräsentativ sind, weil, wie man auch in diesem Film gesehen hat, das Schiff natürlich, auch wenn es eine gute Eisbreche ist, das Eis meidet und so gut es geht, durch Wasser fährt und nicht durch Eis.
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Idealerweise ist es natürlich so, dass wir die Eisdicke mit Satelliten messen wollen, weil nur dann können wir das flächenhaft tun und systematisch und täglich sozusagen. Und das machen wir also seit mehr als zehn Jahren jetzt mit Radaraltimetrie, der europäische Cryo-Satellit, der dediziert ist, dafür die Eisdicken zu messen.
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Und auch hier ist es so, dass wir für die Europäische Raumfahrtagentur einer der Hauptlieferanten von Eisdickenprodukten sind, die man auch auf dem Mehralsportal sich anschauen und runterladen kann. Und wir sind auch zusammen mit der ESA an starken, an großen Validierungskampagnen beteiligt, wie man hier sind, wo wir also die Ergebnisse
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der EM-Eisdickenmessung mit den Ergebnissen der Cryo-Sat-Eisdickenmessung vergleichen können und sehen, wie gut die Satellitenmessungen funktionieren. Ganz kurz vielleicht ein Wort zum Ökosystem. Das Mehrals ist ein sehr
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wichtiger Lebensraum, weil das Mehrals sehr porös ist und sehr näherstoffreich und ja gar nicht so kalt, weil es an der Unterseite nur minus 1,8 Grad kalt ist, was also genau so kalt ist wie das Wasser darunter. Und deswegen ist ein sehr wichtiger Lebensraum
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für Mikroorganismen und Algen, die am Anfang der Nahrungskette für größere Organismen stehen. Und da ist natürlich so, dass das Verschwinden des alten, mehgerigen Eises und der Übergang zu saisonalen Verhältnissen sehr starke Konsequenzen für die Nahrungskette und für die Kohlenstoffflüsse
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im Ozean haben. Und nur um das kurz zu illustrieren, dieses hier ist eine Unterwasseraufnahme des Mehralses im Sommer, was wir mit unserem Unterwasserfahrzeug, ein ROV regelmäßig machen. Und da sieht man mal, dass im Sommer das Eis von Algenmatten bewachsen ist,
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die schön illustrieren, wie groß die Primärproduktion und alle damit verbundenen Prozesse sind. Und diese Abbildung illustriert nochmal die enge Verknüpfung des Mehralses als Ausgangspunkt für die Nahrungskette und als Unterstützung großer Tiere,
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natürlich auch die Poster-Tiere der Arktis Eisbeeren und Wale, aber natürlich auch die Menschen, die von diesen Lebewesen abhängig sind. Damit bin ich am Ende vom ersten Teil meines Vortrages. Warum schmilzt das Eis am Nordpol? Und ich wollte das kurz zusammenfassen. Mehrals ist starken saisonalen Schwankungen unterworfen.
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Ich hoffe, Sie haben das verstanden. Und unterliegt Wind und Meeresströmungen aufgrund der globalen Erwärmung zieht sich das arktische Meer als insbesondere im Sommer stark zurück. Mehr als 12 Prozent pro Jahrzehnt. Und es ist leider zu erwarten, dass bei einer globalen Erwärmung von mehr als 1,5 Grad Celsius
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regelmäßig eisfreie Sommer geben wird. Dies wird den Zugang zu Arktis erleichtern und Schifffahrt und Rufstoff Explorationen werden zunehmen und auch globale Konflikte. Das kann man auch schon sagen und Fisch fangen und diese ganzen Sachen, die eben damit dranhängen. Aber wenn wir den Temperaturanstieg
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bremsen würden, dann könnten wir das mehr als tatsächlich noch retten, weil das mehr als eigentlich kein Tipping Point, also Kipppunkten unterliegt aufgrund dieser Resets, sozusagen was jedes Jahr im Winter stattfindet. Und das Wechselspiel aber der zugrundeliegenden Rückkopplungsprozesse
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ist unzureichend verstanden. Also die Rolle von Erwärmung, Strahlung, Bewölkungen, Niederschlägen, warme und kalte Meeresströmungen und der Winde. Und das war der Grund, warum wir das Mosaikexperiment durchgeführt haben, um bessere Kenntnisse und quantitative Parametrisierungen
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für Klimamodelle zu entwickeln, um diese zugrundeliegenden Prozesse besser repräsentieren zu können und auch die die die Streuung, die ich Anfangszeiten zeigte, in IPCC Modellen zu reduzieren. Und genau deswegen Mosaikex steht
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für Multidisciplinary Observatory, Drifting Observatory for the Study of Arctic Climate. Und die wichtigsten Ziele waren angesichts arktischer Amplifikationen und der Stärken Erwärmung in der Arktis. Warum nimmt das mehr als so stark ab?
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Warum haben wir noch mehr Eis, muss man im Prinzip sogar fragen. Und wie kommt eben die Wärme zum Eis? Was sind die zugrundeliegenden Prozesse? Und was das bedeutet, dass wir uns vorgenommen haben, die umfangreichsten, genauesten, kontinuierlichsten und jahrelangen
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biophysikalischen Beobachtungen aller Zeiten durchzuführen des ganzen Systems als Ozeanatmosphäre und der ganzen Wechselwirkungen, die hier auch nochmal rechts dargestellt sind. Und ich glaube, ein ganz wichtiger Aspekt war auch tatsächlich, dass wir im Prinzip das erste Projekt waren, was auch einen starken biologischen Fokus hatte, um auch die Konsequenzen
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des Klimawandels für das Ökosystem, von dem wir auch alle abhängen, nochmal zu untersuchen. Und der Ansatz war, dass wir also mit der Eisschorle treiben wollten, mit der Transpolardrift und dass 400 Wissenschaftler und Besatzungsmitglieder der Polarstern
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mit internationalem Hintergrund beteiligt waren. Die Polarstern haben wir dabei als unser Basislager sozusagen benutzt, als schwimmendes Labor und Unterkunft natürlich und Rückzugsort, während die meisten Messungen
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auf dem Eis und unter dem Eis und über dem Eis aufgebaut wurden. Und hier haben wir also ein riesiges Forschungscamp für die verschiedenen Untersuchungen durchgeführt. Und wir haben auch das Eis als Plattform benutzt. Von dem aus wir Messungen im Wasser oder in der Atmosphäre durchführen konnten. Mosaik fand ja vom Oktober 2019
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bis Juli 2020 statt. Das war der Teil der Hauptdrift. Zehn Monate lang ging das. Und es war natürlich sogar unklar, wie lange diese Drift dauern würde, weil wir abhängig einfach nur vom Wind und den Strömungen getrieben sind. Und insgesamt war die Erwartung, dass wir ein bisschen länger treiben würden.
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Aber zufällig war es so aufgrund sehr starker atmosphärischer Druckdifferenzen und des sogenannten Arctic Stratospheric Vortex, dass die Drift während diesen Zeitraums außergewöhnlich schnell war. Und die Drift
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auf der linken Seite hier ist nochmal gezeigt. Also das Schiff, die Polarstelle ist im Oktober 2019 hier reingefahren, nördlich von Sibirien in der Laptevsee hat an dieser Stelle bei ungefähr 85 Grad Nord die Maschinen ausgestellt und an der Scholle festgemacht und ist dann für die zehn Monate hier mit der Transpolar Drift
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getrieben, bis in die Framstraße hinein. Aufgrund von Corona musste leider, also ein Teil des Konzeptes war es eben alle zwei bis drei Monate, die Wissenschaftler und auch die Besatzungen auszutauschen. Moderne Polarforschung
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erlaubt es angestellten Menschen ja nicht mehr monatelang weg zu sein von ihren Familien und ohne Erholung zu sein und ohne Urlaub zu sein. Deswegen ist es also eigentlich auch ein bisschen absurd. Aber das hat natürlich auch den Menschen oder vielen Menschen ermöglicht,
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hierin teilzunehmen. Und um das zu ermöglichen, hatten wir zwei Versorgungsfahrten mit einem russischen Eisbrecher, der also zum ersten Mal hierhin gefahren ist, Anfang Dezember und den ersten Crewwechsel gemacht hat. Dann ein zweites Mal hier Anfang März, den zweiten Crewwechsel. Und dann musste die Polarstelle eben aufgrund von Corona,
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wo eigentlich während eigentlich im April der Crewwechsel mit Flugzeugen durchgeführt werden sollte. Das war dann wegen Corona nicht mehr möglich, weil keine Flugzeuge mehr auf Spitzbergen landen durften. Da musste die Polarstelle nach Spitzbergen hat sich dort mit der Meteo und der Sonne zwei deutschen Forschungsschiffen getroffen in einer außergewöhnlich und bemerkenswert
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erfolgreicher Kollaboration zwischen den anderen deutschen Schiffsbetreibern und der DFG und dem BMBF und ist dann zurückgefallen ins Eis und hat dann die Drift sozusagen vollendet und nach Beendigung der Drift im Sommer, weil eben auch noch Zeit war, ist die Polarstelle sogar noch mal zurückgefahren zum Nordpol und hat hier noch eine ganz kurze Drift
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in der Nähe des Ausgangspunktes durchgeführt. Ich selber war der Fahrtleiter des Mittwinterabschnittes, der Königsetappe sozusagen, die wirklich das Besondere war, weil im Winter, gerade im Winter mitten der Polarnacht, 24 Stunden Dunkelheit
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wurden eben noch nie so umfangreiche Untersuchungen gemacht. Und dieser zweite Fahrtabschnitt war der dunkelste, vermeintlich kälteste und auch nördlichste Abschnitt von Mosaik. Und ich wollte jetzt eigentlich nur gar nicht so sehr auf Ergebnisse und sowas eingehen, sondern auch nur so ein bisschen noch so einen kleinen Erlebnisbericht
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hier machen, damit Sie auch mal wirklich was Besonderes sehen, weil das war schon eine ganz besondere Sache und ein ganz besonderes Privileg, im Winter hier in der Nähe des Nordpols operieren zu können. Und eine der der großartigsten Erfahrungen eigentlich war, dass man denkt, in der Polarnacht ist es natürlich stockfinster.
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Und das ist es auch für die Hälfte der Zeit, aber die andere Hälfte der Zeit in der Woche vor Vollmond und in der Woche nach Vollmond ist natürlich der Mond über dem Horizont und der Mond geht auch nicht unter. Das heißt, man hat 24 Stunden am Tag Mondschein und der Mond ist so hell,
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wie man auch auf den Fotos so andeutungsweise sieht, das ist natürlich schwer zu fotografieren. Der Mond ist so hell, dass man genug sehen kann, um überhaupt mal zu wissen, wo man ist. Aber die restlichen zwei Wochen im Mondzyklus rund um den Neumond herum sind dann tatsächlich stockfinster. Und das ist so die härteste Zeit, die wir aber alle
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gut überstanden haben aufgrund strikten Tagesabläufen, guter Kameradschaft und natürlich, weil wir mit Begeisterung bei der Arbeit waren. das ist jetzt noch mal eine Darstellung. Ich habe nicht mehr so viel Zeit, deswegen eine Darstellung,
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warum der Mond vier zwei Wochen lang über dem Horizont ist und dann zwei Wochen weg ist. Das liegt natürlich an der Neigung der Erdachse. Dieses hier sind Zeitserien der Lufttemperaturen und der Driftgeschwindigkeit. Das Mittwinter, der Mittwinterabschnitt ist hier in Rot dargestellt. Und da sieht man noch mal eben
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die kälteste Periode, wobei man sagen muss, der dritte Fahrtabschnitt hatte tatsächlich also die an einem Tag gemessene kälteste Temperatur. Die Driftgeschwindigkeit sieht man, wie variabel die ist. Die hängt eben, wie gesagt, hauptsächlich von den Winden ab. Und das war zum Beispiel die erste interessante Frage,
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wie hängen Lufttemperaturschwankungen von den Winden ab? Und da sah man eben immer, dass wenn Tiefdrückgebiete ankamen und Luft aus dem Süden attriiert haben, warme Luft, das war auch die Zeit, wo also sehr starke Temperaturschwankungen beobachtet worden sind. Und daran sieht man einfach wieder, wie komplex das ganze System ist, wie die Winde
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und die Luftdrücksysteme und die Herkunft von Luftmassen eben natürlich auch die Lufttemperaturen vor Ort bestimmen. In der Atmosphäre haben wir in der niedrigeren untersten Deckschicht sozusagen Messungen der Temperaturgradienten und aller möglichen anderen meteorologischen Parameter gemacht mit diesen meteorologischen Tauern
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und dann in den obersten 30 Kilometer in der Atmosphäre mit Radiosonden. Und ein ganz entscheidender Punkt der Temperaturverteilung in der Arktis über dem Meer, als im Winter ist dieser starke Temperaturgradient, der sich einstellt in den untersten 30 Metern der Atmosphäre, das ist hier dargestellt zwischen der Schnee-Oberfläche
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und höheren Schichten. diesen Temperaturgradienten haben wir eben in der ganzen Zeit sehr genau gemessen. Man sieht also das direkt über der Eis-Oberfläche, die Temperaturen vier Grad und weniger und mehr kälter sind als in 30 Metern Höhe. Und daran kann man eben auch ableiten, was natürlich wichtig ist
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für das Gefrieren des Eises. Und daraus kann man eben ableiten, dass eine Repräsentation dieser Temperaturgradienten von äußerster Wichtigkeit ist. Und dazu muss man verstehen, wie diese Temperaturgradienten abhängen von Bewölkung, von Winden, von der ganzen Turpulenten durch Mischung in der Grenzschicht direkt über dem Schnee.
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Ähnliche Sachen haben wir unter dem Eis gemacht, auch wieder mit unserem Unterwasserfahrzeug, aber auch mit Temperatur und Salzgehaltssonden, wo wir also während des gesamten Winters die Temperatur unter dem Eis gemessen haben bis zu einer Tiefe von 80 Metern, wie das hier gezeigt ist.
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Wo wir also rausgefunden haben, dass das Wasser direkt unter dem Meereis nicht nur am Gefrierpunkt ist, sondern auch unterm Gefrierpunkt, also unterkühlt ist, was zeigt, wie rapide der Wärmeverlust des Ozeans an die Atmosphäre ist. Und dieses unterkühlte Wasser
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führt natürlich zu stark beschleunigendem Eiswachstum, wenn dann das kinematische Eiswachstum und die Eiskristallisation hinterher kommen. Und das scheint aber gar nicht so zu sein, weil das Wasser auch so rein ist teilweise. Aber ein Ausdruck dieses unterkühlten Wassers war dann dieses sogenannte Plättchen-Eis. Das sind solche Frostblumen,
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die sich unter dem Eis im Wasser bilden, also Eiskristalle, die in das Wasser hineinwachsen. Und ein ganz wichtiges Ergebnis davon ist, dass also im Winter ja die Wärme aus den tieferen Schichten momentan jedenfalls noch keine Chance hat,
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an das Eis zu kommen und zum Dünnersein des Eises beiträgt. Und dieses unterkühlte Wasser, diese starken Temperaturgradienten haben eben dazu geführt, dass sich das Eis auch im Winter so stark erholen konnte. Und wie stark es sich erholt hat, haben wir natürlich insbesondere auch durch unsere Eisdickenmessungen gesehen. Eisdicken wurden mit allen möglichen Verfahren gemessen.
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Aber die repräsentativsten sind natürlich von unserem Flugzeug oder Hubschraubermessungen, die wir so außerhalb der Dunkelheit messen konnten. Und da haben wir jetzt ein Budget aufgestellt, wo wir zeigen, dass also das thermodynamische Wachstum im Laufe des Winters ein Meter betrug und das schmelzen dann
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im darauffolgenden Sommer ungefähr ein Meter zwanzig, was dann im Mosaik-Kontext ja auch zum Verschwinden des Eises beigetragen hat. Und das dynamische Eiswachstum, also das Dickerwerden durch die Verschiebung des Eises 40 Zentimeter beträgt. Und eine ganz wichtige Erkenntnis daraus ist eben auch, dass die Thermodynamik
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immer noch wesentlich wichtiger ist als die Dynamik, was also auch eine der großen Fragen ist im Prinzip. Dann noch kurz ein Wort zur Fernerkundung. Bei Mosaik hatten wir also auch eine außerordentliche Abdeckung durch Satellitendaten und insbesondere durch Radar-Daten,
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die und zwar also hochauflösende Saardaten, die ja den Vorteil haben, dass sie auch nachts gute Daten liefern und dass sie auch bei Bewölkungen gute Daten liefern. Und da hatten wir also Daten tatsächlich von sechs, mehr als sechs verschiedenen internationalen Saarmissionen von Korea, Japan, Canada und Deutschland
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auch natürlich DLR mit dem Terraza Satelliten. Und diese Daten sind in verschiedenen Radar, Wellenlängen, L-Band, C-Band, X-Band. Und damit können wir eben ganz neue Methoden entwickeln zur Eisklassifikation und zur Eisbeobachtung. Und diese sind einfach nur so ein paar Beispiele,
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die Ihnen auch zeigen sollen, wie dynamisch das Eis ist, wie stark, also ok, hier steht jetzt nicht mal ein Maßstab dran. Hier oben sehen Sie die Polarstern. Das ist die ursprüngliche Eischwelle im Prinzip gewesen. Die ist ungefähr drei Kilometer im Durchmesser. Und hier sehen Sie, wie also aufgrund der Bewegung des Eises sich regelmäßig Risse gebildet haben, die das ganze Messfeld
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auseinandergerissen haben. Hier ist es ähnlich. Das ist ein Maßstab von eine Breite von ungefähr 50 Kilometern. Da sieht man, wie man aus sukzessiven Saardaten ableiten kann, wo sich diese Risse bilden und wie sie sich dann weiterentwickeln. Und dieses hier ist
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aus passiven Mikrowellendaten eine Zeitreihe der Drift der Polarstern und der Eiskonzentration, woraus man auch wieder die Öffnung von Rimmen in der Eisdecke ableiten kann. Ja, das war die Wissenschaft, aber natürlich gab es wirklich einmalige
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Erfahrungen und Untersuchungen über die reine Wissenschaft hinaus. Und das eine waren eben diese Versorgungsfahrten mit diesen russischen Eisbrechern. Der eisbrechliche Kapitän Dranitsin, ein bekannter alter, 30 Jahre alter Eisbrecher, der geschartet wurde, um die Crewwechsel
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durchzuführen. Und diese Karte hier zeigt, dass die Fahrten von Tromsø in Norwegen durchgeführt wurden und dann im Dezember also hier einen sehr östlichen Kurs genommen haben. Und dann ist die Polarstern eben ein Stück weiter getrieben. Und dann wurden wir hier wieder abgeholt. Das hier war also
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der Mittwinterabschnitt. Und was die Karten aber auch zeigen, ist die Geschwindigkeit des Schiffes. Das sind die Farben hier. Hier unten, während wir das offene Wasser der Bahrendsee überquert haben, sind wir 15 Knoten gefahren, was toll ist. Dann haben wir das erste Eis getroffen. Das hier zeigt die Eiskante. Da wurde die Fahrt dann schon langsamer.
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Und je weiter wir nach Norden kamen, umso langer wurde sie, umso langsamer wurde sie. Und in der Nähe der Polarstern und nördlich von erst 85 Grad und dann sogar noch weiter im Süden, später im Jahr, im Februar, März, wurde die Fahrtgeschwindigkeit also unerträglich langsam und betrug teilweise weniger als ein Knoten,
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also weniger als 24 Meilen pro Tag. Und das hat dazu geführt, dass diese Versorgungsfahrten wesentlich länger wurden als ursprünglich eigentlich erwartet. Die erste Fahrt dauerte fünf Wochen. Die zweite Fahrt dauerte sogar acht Wochen. Und bei der zweiten Fahrt war es so, dass die Drenizin
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so lange unterwegs war, dass sie nicht mehr genug Treibstoff hatte und dass sie dann hier erst mal warten musste, bis ein Treibstoff-Tanker sozusagen organisiert wurde, eine Auftankaktion, sodass sicher war, dass die Drenizin weiterhin ihren Treibstoff
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benutzen konnte, um den Crewwechsel durchzuführen und dann zurückfahren konnte, um diesen anderen Eisbrecher, die Makarov, zu treffen und um aufgetankt zu werden und dann mit vollen Tanks es geschafft hat, wieder nach Tromsø zurückzufahren. Die ganzen Operationen vor Ort natürlich in der Polarnacht waren auch einmalig
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und eine sehr große Herausforderung, wo natürlich die Schiffsbesatzung vor allem ihre ganze Erfahrung einbringen konnte. Und im Dezember hier hat die Drenizin zum Beispiel trotz der Eisbedeckung direkt längsseits der Polarstern festgemacht und da wurde hier der Treibstoffübergabe durchgeführt. Und die Drenizin hatte aber auch
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eins von unseren elektromagnischen eisdicken Sonden an Bord. Und diese Fahrten durch das Eis mit 100 Prozent Eiskonzentration waren natürlich auch ideal geeignet, um die Eisdicke zu messen. Und mit solchen Daten können wir dann zum Beispiel also natürlich die Eisdicke selber messen, aber können wir dann auch solche Untersuchungen durchführen, wie verhält sich das Schiff im Eis,
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wie verhält sich die Geschwindigkeit mit der Eisdicke. Und da sieht man natürlich logischerweise, dass die Geschwindigkeit abnimmt in zunehmender Eisdicke. Aber die Neigung dieser Kurven sind sozusagen wichtige schiffbaubauliche Informationen, die helfen auch zukünftig Eisbrecherdesign zu verbessern.
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Ja, das hier sind nur so zwei Eindrücke von den Versorgungen. Also wie gesagt, mitten im Winter in der Nähe des Nordpols machen zwei Schiffe hier direkt bei 1,20 Meter Eisdicke direkt nebeneinander fest. Und da gibt es alles Mögliche zu bedenken. Die Reichweite der Kräne,
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die Lage der Tanks und so weiter und so fort. Dieses Bild einfach nur zur Inspiration zeigt die Situation im Februar, März. Da haben wir entschieden, die Dranitzi nicht mehr bis zur Polarsternrand zu holen. Das hätte wahrscheinlich nochmal einen extra Tag gedauert, so langsam wie der Schiff vorankam. Und wir haben den Transport
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dann über das Eis durchgeführt. Hier sieht man, hier war auch schon die erste Anzeichen von bürgerlicher Dämmerung. Und ja, das hier ist nur ein Beispiel von der Infrarotkamera der Kollegen aus Bremen, wo wir einfach... Also die Daten in der Dunkelheit sind natürlich schwer sich zu orientieren.
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Und deswegen waren tatsächlich die Satellitendaten und die Hubschrauber, Lasers, genau, und Infrarotdaten die besten Informationen, die wir hatten, um uns auf unserer Scholle zurechtzufinden. Das hier ist nur nochmal ein finaler Eindruck der Auftankaktion. Das hier ist die Makarow. Hier hinten sieht man den dünnen Schlauch, der benutzt wurde, um hier 1200 Tonnen
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Sprit überzutanken. Und diese Aktion alleine hat eine Woche gedauert und zu einer Woche Verzögerungen gefunden. Zum Glück, wie man hier sieht, ist die Sonne dann schon gerade aufgegangen. Das war das erste Mal, dass wir auch die Sonne wieder gesehen haben nach vier Monaten. Along the way gab es
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historische Rekorde, die einfach zeigen, wie außergewöhnlich dieses ganze Mosaikprojekt und die ganze Aktion war. Die Polarstern war also das nördlichste Schiff, das jemals in der Arktis getrieben ist im Winter. Und die Dranitzin war das Schiff, das nördlichste Schiff, was jemals aus eigener Kraft
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operiert hat in der Arktis und damit natürlich in der Welt. Ich möchte, ich bin jetzt hier schon über die Zeit so ein bisschen, aber ich möchte zum Abschluss nochmal auch eben einfach aus Gründen der Inspiration zeigen und aus Sicht des Physikers. Die interessantesten Ergebnisse
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waren vielleicht die der Biologie. Und Biologie ist natürlich sehr vielfältig. Und wie gesagt, die meiste Biologie bestand aus Mikrobiologie und untersuchte Mikroorganismen. Aber natürlich denken wir an Eisbären. Und in der Mitte der Polarnacht ist eigentlich auch nicht klar gewesen,
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ob es überhaupt Eisbären in der Nähe des Nordpols geben würde. Und während unseres Fahrtabschnitts, also zwischen Dezember und März, haben wir auch nur einen einzigen Eisbären gesehen, tatsächlich. Und den haben wir nicht mal gesehen, sondern der wurde mit einer automatischen Kamera gefunden.
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Und ich habe hier drei Bilder von dieser automatischen Kamera auf dem ersten Bild. Die hat alle zehn Minuten ein Bild genommen. Auf dem ersten Bild ist noch alles normal. Und dann plötzlich auf dem zweiten Bild sieht man, zufällig haben wir den Eisbären gerade erwischt, wie er dabei war, eines von unseren Fernerkundungsgeräten
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zu inspizieren und leicht zu verrücken. Wahrscheinlich wollte er andere Winkel mal messen, ohne aber irgendwas zu zerstören. Und zehn Minuten später war er dann schon wieder verschwunden und man sah nur noch seine Spuren. Und was also auch wirklich beeindruckend ist, dass der Eisbär keinerlei Zerstörungen angerichtet hat.
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hat auch nicht von diesen ganzen Kabeln und Zäunen und die man hier alle so sieht. Der Eisbär war also kein Problem. Aber was ein riesiges Problem war, war ein Fuchs, der uns wochenlang, kann man sagen, am Anfang begleitet hatte und bei uns gewesen ist und um die Polarstelle herum
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gestreucht ist und Füchse und das wussten wir lieben Kabel. Und dieser Fuchs wurde also zu einem richtigen Problem, weil er dann angefangen hat, unsere Strom- und Datenkabel auf dem Eis zu anzuknappern und durchzubeißen und dadurch zu umfangreichen Messausfällen
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geführt hat und die Frage war, wie lange wir uns das angucken würden. Ich hatte dafür plädiert, also wir haben versucht, den zu vertreiben, aber der ließ sich einfach nicht vertreiben und ich habe dafür plädiert, ihn zu erschießen. Aber das war natürlich auch, kam überhaupt nicht in Frage, hat zu einem riesen Aufruhr geführt und letzten Endes haben wir dann aber einen anderen
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alten Aktestrick angewandt und den Fuchs für alle Zeiten vertrieben. Ja, die letzte und wirklich auch sensationelle Beobachtung, würde ich mal sagen, und das ist auch das erste Mal, dass so was sozusagen systematisch und
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zuverlässig glaubwürdig beobachtet wurde, ist, wir haben also auch mitten im Winter eine Robbe unter unserer Scholle gehabt und bei unserem Camp gehabt, die also offensichtlich genügend Nahrung finden muss und genügend Luft zum atmen, natürlich sowieso, also Robben, das ist ja bekannt, dass die auch in der geschlossenen Eisdecke immer genügend Öffnungen finden,
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die sie sich auch selber offen halten, um atmen zu können. Aber also was eine der spektakulärsten Ergebnisse sozusagen war, dieses funktionale, aktive Ökosystem in der Mitte der Polarnacht, in der Abwesenheit der Sonne, was es also sogar Robben ermöglicht zu überwintern in der Nähe des Nordpols
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mitten im Winter, weil es eben auch genügend Fische und andere Organismen gibt, die dann in ausreichender Zahl zur Verfügung stehen. Und zu guter Letzt, ich hatte ja schon erwähnt, wir wollten natürlich einen Austausch mit Flugzeug machen und deswegen mussten wir eine Landebahn auf dem meterdicken Meereis bauen.
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Das war eine große Herausforderung, die wir also auch sehr gut gemeistert haben mit den Pistenbullis, die wir dabei haben, mit dieser wunderschönen Landebahn. Leider, wie gesagt, konnte der Austausch bei Flugzeugen nicht stattfinden, aber letztendlich haben doch noch zwei kleine Flugzeuge, sind dort gelandet,
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um im Mai in der Hochphase von Corona sozusagen einen minimalen Austausch von einer Handvoll von Leuten durchzuführen. Und damit bin ich am Ende, um das vielleicht nochmal zusammenzufassen, mosaik. Ja, wir haben also ein Leichtum an sehr akkuraten Daten und umfangreichen
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Daten gewonnen, um das Verständnis von Eiswachstum und Schmelzen und die Flüsse von Energie und Wärme und auch Stoffen, also Gasen, zum Beispiel Methan zu untersuchen und besser in Modellen zu repräsentieren.
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Und insgesamt war mosaik ein riesiger Erfolg, also sowohl wissenschaftlich, aber natürlich auch logistisch, weil, wie gesagt, es gab jede Menge Unsicherheiten und dadurch auch einmalige Erfahrungen. Natürlich, wir haben einmalige Winterbeobachtungen, die zeigen, dass es Prozesse gibt, die eben dazu beitragen, dass sich das Eis jeden
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Winter so erholen kann und damit eben auch eigentlich relativ widerstandsfähig ist gegenüber Klimawandel, sage ich mal, also in dem Sinne, dass der Eis-Albedo-Effekt nicht dazu führt, dass es zu Kipppunkten kommt, sondern dass das Eis immer eigentlich im Gleichgewicht mit dem Zustand des Klimasystems zu einer
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bestimmten Zeit führt, was eben bedeutet, dass wir das Eis retten könnten, wenn wir endlich den Temperaturanstieg bremsen würden. Was wir auch gesehen haben, ist, dass natürlich diese Mittwinter-Nordpolaren-Operationen
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die Grenzen aufzeigen von arktischen Schiffs, arktischer Schifffahrt jährlich, also rund ums Jahr Schifffahrt, year-round Schifffahrt und das also trotz Klimawandel mit vermeintlich dünnerem Eis, dass Eis definitiv noch so dick ist, dass Schifffahrt am Nordpol
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rund ums Jahr lange, lange nicht möglich sein wird, außer man hat natürlich wirklich kräftige Eisbrecher sowie Atomeisbrecher. Und die quantitative Parametrisierung und Implementierung der Ergebnisse in Modellen ist natürlich was, was jetzt
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erst langsam anfangen kann. Und ich wollte deswegen auch nochmal den Vortrag beenden, dem Avi zu danken, dass also über alle Hürden hinweg mit Corona dieses sehr erfolgreiche Projekt erfolgreich abgeschlossen, durchgeführt, geplant, durchgeführt und abgeschlossen hat. Das ganze Mosaik-Team natürlich eine
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Gruppe aus 400 internationalen Leuten, ein Paradebeispiel internationaler Zusammenarbeit und Finanzierung auch, muss man sagen. Und natürlich die großen Einsätze der ganzen Logistikgruppen. Und damit bin ich am Ende.
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Und ja, vielen Dank für die Aufmerksamkeit. Und ich bin gerne bereit, jetzt Fragen zu beantworten.