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Rotalgen der Arktis sind einmaliges Klimaarchiv

PlayArktische Meereisbedeckung
Rotalgen der Arktis sind einmaliges Klimaarchiv | Video verfügbar bis 29.04.2022 | Bild: NASA's Scientific Visualization Studio

Die Franzosen Éric Brossier und France Pinczon du Sel leben seit über 16 Jahren auf ihrem kleinen Forschungsschiff "Vagabond". Sie haben zahlreiche Winter im Packeis der Arktis verbracht, den Nordpol als Erste innerhalb eines einzigen Jahres ohne Überwinterung umrundet und viele außergewöhnliche Forschungsexpeditionen in sämtliche Weltmeere unternommen. Auch ihre beiden Töchter, die neunjährige Léonie und die sechsjährige Aurore, leben seit ihrer Geburt mit auf dem Schiff. Nach mehreren, bis zu -40 Grad kalten Wintern fernab der Zivilisation, in der Einöde der hohen Arktis, haben die Brossiers sich gut 100 Kilometer nördlich des Polarkreises, an der Ostküste von Baffin Island, niedergelassen. Ihr Schiff liegt im Winter wenige Kilometer außerhalb des kleinen Inuitdorfes Qikiqtarjuaq im Packeis fest. Während France und Éric im Auftrag von Wissenschaftlern Forschungsarbeiten im Eis durchführen, gehen die Mädchen im Dorf mit den Inuitkindern zur Schule. Im Sommer 2016, als das arktische Eismeer für gut zwei Monate befahrbar ist, unternehmen die Brossiers, zusammen mit dem Paläoklimatologen Jochen Halfar, eine waghalsige Expedition um die Spuren des Klimawandels zu erforschen.

Das arktische Meereis schmilzt

Arktische Meereisbedeckung
Im September 2016 erreichte die arktische Meereisbedeckung den zweitniedrigsten Wert seit Beginn der Satellitenaufzeichnungen. | Bild: NASA's Scientific Visualization Studio

Das Meereis hat eine wichtige Funktion im globalen Klimasystem: Seit Millionen von Jahren bedeckt es die Polargebiete unserer Erde. Die meterdicke Schicht wirkt wie ein gewaltiger Spiegel, der Sonnenlicht ins Weltall reflektiert und die Ozeane davor schützt, sich aufzuwärmen. Das sorgt für ein stabiles Klima auf der ganzen Welt. Im Winter bedeckt das arktische Meereis eine Fläche von bis zu 16 Millionen Quadratkilometern. Im Sommer schmilzt diese Fläche um mehr als die Hälfte ab. Doch seit den 1970er-Jahren schrumpft die sommerliche Eisdecke immer stärker. Ein Rekordminimum im Jahr 2007 wurde 2012 noch unterboten. 2016 ging die Fläche im Sommer, seit Beginn der Satellitenaufzeichnungen, auf den zweitniedrigsten Wert zurück. Auch die Dicke des Eises nimmt immer weiter ab. Ein Grund dafür sind Treibhausgase aus Industrie und Verkehr, die unsere Atmosphäre immer weiter erwärmen. Wenn sich daran nichts ändert, wird laut Vorhersagen der Forscher das sommerliche Meereis bis Ende des Jahrhunderts komplett verschwunden sein – mit unabsehbaren Folgen für das Weltklima.

Elektromagnetische Sensoren vermessen das Eis

Mann auf einem Schneemobil
Vermessen der Eis-Dicke mit Hilfe eines elektromagnetischen Sensors. | Bild: SWR

Um die Veränderungen des Meereises durch den Klimawandel besser beurteilen zu können, muss die Dicke des Eises über möglichst lange Zeiträume hinweg genau vermessen werden. Seit 2010 zeichnet der europäische Eisforschungssatellit "CryoSat 2" kontinuierlich die Dicke des arktischen Meereises auf. Damit die Satellitendaten aussagekräftig sind, müssen sie aber durch Messungen am Boden ergänzt und überprüft werden. Professor Christian Haas von der York Universität in Toronto führt deshalb in vielen Gegenden der Arktis Messungen mit Hilfe eines elektromagnetischen Sensors durch. Den zieht er auf einem Schlitten hinter seinem Snowmobil über das Eis. Ein elektromagnetisches Feld durchdringt das Eis und kommt je nach Dicke des Eises mehr oder weniger stark zurück.

Aber weder der Satellit noch der elektromagnetische Sensor können bei ihren Messungen zwischen Eis und Schnee unterscheiden. Deshalb überprüft Christian Haas die Eisdicke stichprobenartig immer wieder durch Bohrungen von Hand. Erst die Kombination aller Messtechniken liefert ein verlässliches Ergebnis über den Zustand des Eises. Anders als das Eis an Land, das über Jahrtausende erhalten bleibt, schmilzt das Meereis immer wieder ab und lässt keinerlei Spuren zurück. Deshalb ist über die weiter zurückliegende Vergangenheit des Meereises wenig bekannt. Die ältesten Satellitenaufnahmen stammen aus den 1960er-Jahren, aus der Zeit davor existieren so gut wie keine Daten. Für aussagekräftige Zukunftsprognosen brauchen die Forscher mehr Daten aus der Vergangenheit, um zwischen natürlichen und Menschen gemachten Klimaschwankungen besser unterscheiden zu können.

Rotalgen als Klimaindikatoren

Rotalgen
Rotalgen leben in arktischen Gewässern unter dem Eis | Bild: Jochen Halfar

Der Paläoklimatologe Jochen Halfar von der Univiersität Toronto erforscht koralline Rotalgen, die in der Arktis unter dem Eis leben. Mithilfe der Algen, die mehrere Hundert Jahre alt werden können, will er in die bisher unbekannte Vergangenheit des Meereises zurückblicken. Die Algen bilden einen Kalksockel, der Informationen über die Klimageschichte liefern kann: Die Photosynthese betreibende Alge braucht für ihr Wachstum Licht. Im Winter, wenn das Meer von Eis bedeckt, kommt nur wenig bei ihr an – die Alge hält Winterschlaf. Im Sommer kommt mehr an und das kann man direkt ablesen. Der Zuwachs des vergangenen Sommers bildet im Kalksockel einen Jahresring, ähnlich denen von Bäumen. Je nach Dicke des Eises und Dauer der Eisbedeckung ist die Wachstumsperiode unterschiedlich lang und die Jahresringe werden unterschiedlich dick. Die Jahresringe lassen also Rückschlüsse auf die Eis-Dicke zu. Anhand der Dicke alter Jahresringe, wollen die Forscher nun die Eisverhältnisse der vergangenen Jahrhunderte rekonstruieren.

Koralline Rotalgen als einmaliges Klimaarchiv

Grafik mit den Jahresringen der Rotalgen
Jahresringe der Rotalgen zeigen: Das Meereis schmilzt schon seit 1850 außergewöhnlich stark ab. | Bild: SWR

Auf ihrer Forschungsexpedition entlang der grönländischen Küste, durch die Nordwestpassage bis weit in den hohen Norden der kanadischen Arktis, ist es den Brossiers und Prof. Jochen Halfar gelungen, koralline Rotalgen zu finden, die den Zusammenhang zwischen Jahresringen und Eis-Dicke beweisen. Im Süden der Arktis, wo das Eis dünner ist und früher schmilzt, sind die Jahresringe fast doppelt so dick, wie im Norden unter dickem Eis. Mit der korallinen Rotalge haben die Forscher damit ein einmaliges Klimaarchiv gefunden. Die Analyse weiterer Algenfunde hat bereits bemerkenswerte Fakten über den Klimawandel ans Licht gebracht: Seit den 1850er-Jahren hat die Dicke der Jahresringe bei vielen Funden außergewöhnlich stark zugenommen. Laut Jochen Halfar ist das darauf zurückzuführen, dass das Meereis schon seit dieser Zeit stark zurückgegangen ist und die Wachstumsperioden der Algen länger geworden sind. Derartige Wachstumsänderungen sind in der Vergangenheit vor 1850 nicht nachzuweisen. Die korallinen Rotalgen liefern damit einen weiteren Beweis dafür, dass der derzeitige Klimawandel zumindest zum Teil vom Menschen gemacht ist.

Autoren: Pia Grzesiak, Dirk Weiler (SWR)

Stand: 14.07.2019 12:10 Uhr