Klimaforschung braucht logistische Maßarbeit

Die Polarregionen sind faszinierend, aber durch den Klimawandel bedroht. Forscher untersuchen, wie sich diese Ökosysteme verändern und welche Folgen das für den gesamten Planeten hat.

Von Robert Kümmerlen

Expeditionen in die Arktis und Antarktis benötigen monatelange Vorbereitungen. Momentan kommt noch die Corona-Krise hinzu, die zusätzliche Sicherheitsvorkehrungen erfordert. So mussten die gut 50 Wissenschaftler und die 40 „Polarstern“-Crewmitglieder rund zwei Wochen in strenger Quarantäne in einem Bremerhavener Hotel verbringen, bevor es am Pfingstmontag losging. Das Forschungsschiff lief in Richtung Arktis aus.
Während der eher kurzen Expedition von etwas über einem Monat untersuchen die Wissenschaftler in der Framstraße zwischen Grönland und Spitzbergen den Einfluss von Umweltveränderungen auf das arktische Tiefseeökosystem. Diese Langzeitbeobachtungen laufen seit über 20 Jahren. Im Oktober vergangenen Jahres endete die bislang größte Polarexpedition aller Zeiten, genannt MOSAiC. Die Abkürzung steht für „Multidisciplinary drifting Observatory for the Study of Arctic Climate“.

Monatelange Arbeit auf einer Eisscholle

Die MOSAiC-Forschungsreise startete im Herbst 2019, und im Verlauf trieb die „Polarstern“ zeitweise eingefroren durch das Nordpolarmeer. Auf einer Eisscholle entstand ein Forschungscamp, verbunden mit kilometerweit verteilten Messstationen. Damit erhoben die Wissenschaftler eine Menge Daten, mit denen der Einfluss der Arktis auf das globale Klima weiter analysiert werden soll.
Die monatelange Forschungsarbeit fand unter extremen klimatischen Bedingungen statt. Daher musste im Vorfeld alles bestmöglich geplant werden, um die Sicherheit der Schiffsbesatzung und das Gelingen der Expedition zu gewährleisten. Damit am Ende wertvolle Daten für die Klimaforschung verfügbar sind, kommt es entscheidend auf die Logistik und Organisation an. Die Physikerin und Koordinatorin Verena Mohaupt war maßgeblich an der Vorbereitung für MOSAiC beteiligt. Sie arbeitet im Bereich Klimawissenschaften, Atmosphärenphysik, Infrastruktur / Verwaltung, Betrieb und Forschungsplattformen am AWI und sieht sich an der Schnittstelle zwischen Wissenschaft und Logistik. Die Koordination der Expedition sei ein unglaublicher Aufwand gewesen, erzählt sie im DVZ Podcast. Wissenschaftler aus 20 Nationen sowie andere Institute und Schiffe mussten koordiniert werden.
Mohaupts Aufgabe: die vielen Bedürfnisse der Wissenschaftler abzufragen und die daraus abgeleiteten Vorgaben an die Logistik zu bündeln und zusammenzubringen. „Das Wichtigste ist die Kommunikation. Wenn man nicht vernünftig miteinander redet, wird das gar nichts“, berichtet Mohaupt. Im Endeffekt laufe es dann auf zahlreiche Exceltabellen hinaus, um alle Anforderungen zu erfassen und bei der Organisation zu berücksichtigen. Dabei komme es auf unzählige Details an.

Wachsamkeit ist überlebenswichtig

Die eigentliche Forschungsarbeit auf der Eisscholle fand unter extremen Bedingungen statt. Kälte, lange Dunkelheit und Eisbären sind Gefahren, mit denen die Expeditionsteilnehmenden umgehen mussten. Im Vorfeld wurde daher ein Regelwerk erarbeitet, um die Risiken klein zu halten. Daraus entstand ein Sicherheitskonzept, zu dem auch ein Überlebenstraining gehörte.
Mohaupt konnte für die MOSAiC-Expedition einige Erfahrungen einbringen, denn sie hat bereits zwei 18-monatige Einsätze als Stationsleiterin einer deutsch-französischen Forschungsbasis auf Svalbard (Spitzbergen) in Norwegen absolviert. Dass sie Logistikerin geworden ist, sei keine bewusste Entscheidung gewesen, es hat sich so ergeben, erzählt Mohaupt. Nach ihrem Diplom hat sie die Stelle auf Spitzbergen entdeckt. Dort ging es bei ihrer Arbeit dann weniger um Wissenschaft als mehr um Koordination.
„Viele Situationen kann man sich ausmalen, aber nicht alles im kleinsten Detail“, sagt sie. Im Wesentlichen gehe es darum, nichts Grobes zu übersehen. Neues Material und Kleidung wurden vor der Expedition getestet. „Es ist schlimm bis katastrophal, wenn man mit 50 Leuten im Eis steht und etwas nicht funktioniert.“ Eine gute Grundlage, um die richtige Mischung aus Bewährtem und Neuem zu finden, sei die jahrzehntelange Erfahrung des AWI und anderer Institute.
Die Polarnächte würden vermutlich vielen Menschen Probleme bereiten. Für Mohaupt sind sie keine besondere Herausforderung. „Man gewöhnt sich relativ schnell daran“, sagt sie. Dann sei es eher „entspannend und erfrischend, dass man nicht mehr an diesen klaren Rhythmus von Tag und Nacht gebunden ist“. Aber natürlich sei eine solche Expedition intensiv und kräftezehrend.
Außerdem müsse man sich der Gefahren immer bewusst sein. „Selbst wenn man monatelang keinen Eisbären sieht, könnte einer da sein.“ Deswegen hatten die Teams bei der Arbeit auf der Scholle immer eine Eisbärenwache dabei. „Wachsam sein ist der Schlüssel zum Erfolg“, weiß Mohaupt. „Je eher man den Bären sieht, umso besser kann man reagieren.“ Wenn ein Bär auftaucht, zieht man sich zurück. Sollte das Tier hinterherkommen, wird versucht, es durch einen lauten Knall einer Signalpistole oder Schreckschusswaffe zu vertreiben. Das Gewehr mit scharfer Munition ist nur die letzte Notlösung.

Foto: Alfred-Wegener-Institut / Klaus Guba

Corona bringt die Versorgung durcheinander

Eine exakte logistische Planung benötigte die Versorgung des festgefrorenen Forschungsschiffes. Bei den Vorbereitungen wurden verschiedene Szenarien durchgespielt. Entscheidende Frage dabei war, wo und in welcher Entfernung von der „Polarstern“ ein Versorgungsschiff an der Eisscholle anlanden kann, ohne die Eismasse zu brechen. Konnten die Schiffe Seite an Seite liegen, war der Ladungsumschlag mit Kränen möglich. So lief es, als die Polarstern noch nicht komplett von dickem Packeis umschlossen war. Im späteren Verlauf der Expedition, als das Schiff ringsum von dickem Eis umgeben war, musste über eine Entfernung von mehreren hundert Metern ein Weg bereitet werden, über den die Ladung dann über das Eis gezogen wurde.
Ein Austausch hätte außerdem mit Flugzeugen stattfinden sollen. Da es allerdings zu dem Zeitpunkt wegen der Corona-Pandemie schon erhebliche Einschränkungen des Flugverkehrs gab, war dies nicht möglich. Im Mai 2020 musste die „Polarstern“ dann einmal aus dem Eis raus, damit eine Versorgung vor Spitzbergen stattfinden konnte. Da war das Schiff nicht mehr ganz so stark eingefroren. Dennoch: „Das war keine Butterfahrt“, erinnert sich Mohaupt. Das Forschungsschiff musste sich den Weg durch dickes Eis brechen.
Die Coronakrise hat den Ablauf der Forschungsreise in weiten Teilen durcheinandergebracht. Nicht nur die Versorgung der Schiffe klappte nicht mehr wie geplant, auch Teamwechsel waren nur mit strengen Quarantäneregeln möglich, denn die Sicherheit aller Beteiligten stand an erster Stelle. Mohaupt kam es so vor, als hätte jemand mitten in einem Spiel plötzlich die Regeln geändert und alles über den Haufen geschmissen, erzählt sie im DVZ Podcast.
Trotz aller Widrigkeiten sammelten die Wissenschaftler bei der Expedition bis zu ihrer Rückkehr im Oktober 2020 mehr als 150 Terabyte Daten und mehrere 10.000 Proben. Kürzlich sagte der damalige Fahrtleiter Markus Rex, erst die Auswertung der nächsten Jahre werde zeigen, ob das ganzjährige arktische Meereis noch zu retten sei.

MOSAiC und Polarstern
Im Rahmen der Expedition haben Wissenschaftler aus 20 Nationen die Arktis im Jahresverlauf erforscht. Über 80 Institute arbeiten dafür in einem Forschungskonsortium zusammen. Am 20. September 2019 startete der Forschungseisbrecher „Polarstern“ vom norwegischen Hafen Tromso. Im Verlauf der Expedition driftete das Schiff eingefroren im Eis durch das Nordpolarmeer. Die Polarstern kehrte am 12. Oktober 2020 in ihren Heimathafen Bremerhaven zurück. MOSAiC wird vom Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI), geleitet. Das Budget der Expedition betrug nach Angaben des AWI über 140 Millionen Euro. Die Auswertung der gesammelten Daten wird mehrere Jahre dauern. Das AWI plant den Neubau eines multifunktionalen, eisbrechenden Polarforschungs- und Versorgungsschiffes. Die „Polarstern II“ (PS II) soll in den Polarmeeren sowie für die Versorgung der Forschungsstation „Neumayer III“ in der Antarktis zum Einsatz kommen. Außer für die Forschungsarbeit soll die PS II für Hilfseinsätze in polaren Gewässern genutzt werden. Die Erfahrungen der MOSAiC-Expedition werden für die Leistungsbeschreibung und Spezifikation der PS II genutzt.