57 Tage an Bord der Polarstern

Hallo zusammen, mein Name ist Irene, ich bin Postdoktorandin am HIFMB und spezialisiert auf Ökoakustik. In den nächsten Monaten werde ich die großartige Gelegenheit haben, an Bord des Forschungsschiffs und Eisbrechers Polarstern zu sein und zum ersten Mal eines der letzten unberührten Ökosysteme der Welt zu sehen – die Umgebung, aus der die akustischen Aufnahmen stammen, mit denen ich arbeite.

Aber um das Schiff zu erreichen, müssen wir zuerst von Oldenburg, Deutschland, bis nach Kapstadt, Südafrika (“the adventure lover’s playground”), reisen und dort in Quarantäne gehen. Ja, für 10 lange Tage werden wir in “The Mother City” in unseren Hotelzimmern in Quarantäne sein.

Nach mehr als 15 Stunden eigentlich recht reibungsloser Reise erreichen wir den internationalen Flughafen von Kapstadt. Ich bin gespannt auf die Eindrücke, die ich draußen sehen werde, und freue mich – noch immer maskiert – darauf, den Flughafen zu verlassen und ins Freie zu gehen. Endlich sehe und spüre ich die Sonne! Aber es bleibt nicht viel Zeit, sie zu genießen, denn wir müssen in unseren Bus steigen, der uns zu unserem Quarantänehotel fahren wird. Aus den Fenstern des Busses sehen wir die Elendsviertel, die das Landschaftsbild entlang der Straße prägen und während der 20-minütigen Busfahrt ein ständiger Anblick sind. Wir sehen auch den Tafelberg in der Ferne und erahnen die roten Dächer der Universität von Kapstadt an seinem Fuße. Schließlich erreichen wir die Century City mit ihren luxuriösen Gebäuden, die in starkem Kontrast zu dem stehen, was wir zuvor auf der Straße gesehen haben.

Das Hotel sieht groß und elegant aus, und wir werden schnell in unsere Zimmer gebracht, die für die nächsten zehn Tage unser alleiniger Aufenthaltsort sein werden. Alle unsere Bedürfnisse sind hier jedoch gut abgedeckt. Wir haben sogar eine kleine Matratze und eine handgroße Kugelhantel zum Trainieren. Zu jeder Mahlzeit wird uns das Essen gebracht und vor der Tür abgestellt, damit wir es abholen können. Außerdem werden wir jeden zweiten Tag auf COVID getestet.

Die zehn Tage der Quarantäne sind bereits vergangen. Endlich, und glücklicherweise, bilden wir an Bord der Polarstern eine Gruppe von 44 Besatzungsmitgliedern und 49 Teilnehmern, darunter Piloten, Techniker, Ingenieure und Wissenschaftler. Wir sind alle bereit für den Start der PS129-Expedition!

Unsere Aufgabe wird es sein, neue Daten zu sammeln, die zur laufenden Untersuchung der Wassermassen des Weddellmeeres und der angrenzenden ozeanischen Regionen sowie der damit verbundenen ökologischen und chemischen Kreisläufe beitragen. Das übergeordnete Ziel ist es, unser Verständnis für die Rolle des Südlichen Ozeans im globalen Klimasystem sowie für die ökologische Anpassung und die dynamischen Reaktionen der Meeresbiota auf anthropogene Störungen, einschließlich Klimawandel und Lärmbelastung, zu verbessern.

Um unsere Aufgabe zu erfüllen, werden wir an Bord der RS Polarstern von Kapstadt, Südafrika, aus in den Südlichen Ozean fahren. Wir werden nach Süden fahren, bis wir den antarktischen Kontinent erreichen, und dann im Zickzackkurs durch das Weddellmeer zur Spitze der antarktischen Halbinsel, um schließlich die Drake-Passage zu durchqueren und unsere Expedition zu beenden. Auf dem gesamten Weg durch das Weddellmeer werden wir regelmäßig an bestimmten Orten (mehr als 90 Stationen) anhalten, um die bereits erwähnten Daten zu sammeln.

Da ich zum ersten Mal an Bord der Polarstern bin, bin ich bei unserer Ankunft im Hafen ziemlich beeindruckt von ihrem Anblick. Mit ihren 8 Decks, ~ 118m Länge, 25m Breite und der praktischen Kompaktheit, in der der Raum im Inneren angeordnet ist, brauche ich jedes Mal ein paar Sekunden, um die Umgebung zu erfassen, wenn ich irgendwo über eine Treppe herauskomme. Ich werde wahrscheinlich ein paar Tage brauchen, um mich an dieses interessante Labyrinth zu gewöhnen. In den oberen Etagen befinden sich unter anderem die Kabinen, Küchen und die Brücke. Auf den unteren Decks befinden sich die Laboratorien, Werkstätten, Lager- und Maschinenräume. Sie alle sind voll mit Spezialgeräten in allen Formen und Größen, die auf die eine oder andere Weise dem Zweck der Expedition dienen werden.

Wir segeln in süd-südwestlicher Richtung mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 10 Knoten (~18,5 km/h), was bedeutet, dass wir uns pro Tag etwa 4 Breitengrade nach Süden in Richtung Südpolarmeer bewegen.

Die ersten beiden Tage nach dem Verlassen von Kapstadt hatten wir sehr sonnige und ruhige Tage mit glatten und niedrigen Wellen. Trotzdem beeilten sich alle an Bord, um die Forschungsinstrumente fertig zu stellen, bevor wir die Zone zwischen 40° und 60° südlicher Breite erreichten. In diesem Gebiet herrschen Westwinde und Tiefdruckfronten vor, die normalerweise für stürmisches Wetter und hohe Wellen sorgen, die mehr als zehn Meter hoch werden können.
Innerhalb von vier Tagen ist die Temperatur von 24 auf 8ºC gesunken, und das ruhige Meer ist mit füf Meter hohen Wellen rauer geworden. Bis jetzt bin ich noch nicht seekrank geworden (hurra!).

Heute haben wir auf etwa 44° Breite die Subtropenfront passiert UND etwa zur gleichen Zeit habe ich meinen ersten Wal auf dieser Expedition gesehen, einen wunderschönen Südlichen Glattwal. Das Tier muss sich ausgeruht haben und war sich der Anwesenheit des Schiffes wahrscheinlich zunächst nicht bewusst. Er schwamm nicht vom Schiff weg und wir konnten einen sehr nahen Blick auf den Wal werfen. Erst als das Schiff an ihm vorbeifuhr, wachte er wahrscheinlich auf und begann, aktiver zu schwimmen. Er stieß einen kurzen Luftstoß aus, zeigte seine Schwanzflosse, um zu tauchen, und verschwand danach unter der Oberfläche.

Zum Glück für uns, die wir die Szene verblüfft beobachteten, stand die erfahrene Vogelbeobachterin Susanne Kühn auf ihrem Beobachtungsposten auf dem höheren Deck des Schiffes. Schnell richtete sie ihr Zoomobjektiv auf den Wal und schaffte es, die Sichtung mit ihrer Kamera festzuhalten. Susanne und Bram Feij arbeiten in einem Forschungsprojekt von Wageningen Marine Research zusammen.
Ihre Arbeit auf See während der aktuellen Expedition umfasst die Entwicklung von Bestandsaufnahmen von Top-Prädatoren. Solange das Tageslicht reicht, untersuchen die beiden Wissenschaftler die Meeresgewässer und ermitteln die Bestände von Seevögeln und Meeressäugern.

Bisher hatte ich die Gelegenheit, eine bescheidene, aber sehr interessante Liste von Arten selbst zu beobachten: Kap-Pelzrobben, Weichfeder-Sturmvögel, Weißkinn-Sturmvögel, Großflügel-Sturmvögel, antarktische Prionen, Wanderalbatrosse (ihre durchschnittliche Flügelspannweite beträgt 3 m, die längste aller lebenden Vögel) und einen Südlichen Glattwal. Ich bin gespannt, welche anderen Meerestiere ich während des PS129 noch zu Gesicht bekommen werde.

Seit 2008 setzt das Hybrid Antarctic Float Observing System (HAFOS) im gesamten Weddell-Wirbel eine Reihe von Verankerungen in der Tiefsee ein, um die durch die hohen Breitengrade und die Tiefsee bedingten Beobachtungseinschränkungen zu überwinden. Eine HAFOS-Tiefseeverankerung besteht aus einem bis zu mehreren tausend Metern langen Seil, das sich vom Meeresboden – wo es an einem Ankergewicht befestigt ist – bis etwa 200 m unter die Meeresoberfläche erstreckt, wo es an Schwimmelementen befestigt ist, die es in der Wassersäule aufrecht halten.

Das Hauptziel dieses Einsatzes ist die Gewinnung von Weddellbecken-weiten Zeitreihen der Wassermasseneigenschaften in der Tiefe und an der Oberfläche sowie der Zusammensetzung der akustischen Umgebung, einschließlich biotischer und abiotischer Schallquellen (z. B. Wale, Robben, Eis, Schiffsmotoren). Zu diesem Zweck werden während unserer aktuellen Expedition 19 Verankerungen mit Strömungsmessern, Temperatur- und Salzgehaltssensoren, Schallquellen und akustischen Rekordern geborgen und wieder ausgesetzt.

Heute haben wir die erste Verankerung erfolgreich geborgen. Diese Verankerung war mit einem 900 kg schweren Gewicht in 4600 m Tiefe verankert und mit Temperatur- und Salzgehaltssensoren sowie einem passiven akustischen Rekorder ausgestattet.

Normalerweise wird die Verankerung durch eine akustische Fernauslösung von ihrem Gewicht befreit und taucht an der Wasseroberfläche auf, wo ihre Schwimmer sichtbar werden und dem Schiff ihre genaue Position mitteilen können. Der gesamte Bergungsvorgang kann etwa 4 Stunden dauern. Wenn die Auslösung jedoch fehlschlägt und die Verankerung nicht automatisch hochgezogen wird, könnte ein kleiner Roboter (ein ferngesteuertes Unterwasserfahrzeug – ROV) ausgesetzt und ferngesteuert werden, um das Seil einzuholen und die Verankerung zu befreien. Nach der Bergung wird eine neue Verankerung mit neuen Instrumenten vom Schiff aus an der gleichen Position ausgesetzt. Diese Instrumente werden 2-3 Jahre lang ozeanografische und ökologische Daten aufzeichnen, bevor die Verankerung wieder eingeholt wird.

Heute haben wir den 60. Breitengrad überquert und damit offiziell die Antarktisregion erreicht. Als faire Warnung, die Lufttemperatur ist in den letzten Tagen gesunken und mit dem Windchill schwankt die Temperatur an Deck zwischen -5 und -9ºC. Die aufregendsten Indikatoren für unsere Annäherung an das Südpolarmeer und die antarktischen Schelfeise sind jedoch die ersten Eisberge! Da sich nur ein Zehntel ihres Volumens über dem Wasser befindet, hat jeder Eisberg eine ganz besondere Größe, Form und Wasserzeichen, die alle die Geschichte ihrer Reise durch die Ozeane erzählen. Viele dieser Eisberge, die wir in diesen Breitengraden auf unserem Weg nach Süden finden, werden höchstwahrscheinlich vom Antarktischen Zirkumpolarstrom (ACC) mitgerissen.

Der ACC ist eine Meeresströmung, die im Uhrzeigersinn von Westen nach Osten um die Antarktis auf etwa 60° Breite fließt. Angetrieben von Strömungen und Winden sammeln sich Eisberge, die von den Schelfeisen im Weddellmeer abgebrochen sind, an der Küste der antarktischen Halbinsel und werden vom ACC langsam in den Südatlantik und darüber hinaus getrieben.

Eines der am meisten genutzten Probenahmegeräte in PS129 ist die CTD-Rosette.
CTD steht für Leitfähigkeit, Temperatur und Tiefe. Ein CTD-Logger besteht aus einer Kombination elektronischer Geräte, mit denen festgestellt werden kann, wie sich die Leitfähigkeit und Temperatur des Wassers in Abhängigkeit von der Tiefe verändert. Die CTD kann in eine Reihe von leeren Flaschen, die so genannte Rosette, eingebaut und mit zusätzlichen Sensoren gekoppelt werden, die andere Parameter wie Sauerstoffsättigung und Strömungsgeschwindigkeit messen. An Bord verwenden wir eine CTD-Rosette mit 24 12-Liter-Flaschen.

Die CTD-Rosette wird mit einer Winde und einem Kran bis zur gewünschten Tiefe in die Wassersäule abgesenkt. Auf ihrem Weg nach oben werden die nun mit Wasser gefüllten Probenahmeflaschen in vordefinierten Tiefen verschlossen, was durch den Computer ausgelöst wird. Bei unseren ersten Stationen entlang des Nullmeridians haben wir Proben in 4-5 km Wassertiefe genommen. In diesen Tiefen dauert der gesamte Prozess etwa 4 Stunden.
Als Teil des HAFOS-Teams sind meine Kollegen und ich für die CTD-Rosette verantwortlich. Nach einem sorgfältig geplanten Wachsystem und mit der unschätzbaren Hilfe der Besatzung bedienen wir das Gerät Tag und/oder Nacht.

Sobald die CTD-Rosette an Deck ist, werden die Wasserproben anschließend auf biologische und chemische Parameter untersucht. Bei unserer Expedition werden die Forscher das Wasser für eine Vielzahl von Zwecken nutzen. Zum Beispiel, um die verfügbaren anorganischen Nährstoffe in der Wassersäule zu bestimmen (z. B. Nitrate, Ammonium, Silikat und Phosphat). Diese Nährstoffe bestimmen die Produktivität und die trophische Dynamik und eignen sich auch gut als Tracer für die Identifizierung von Wassermassen. Ein weiterer Verwendungszweck des beprobten Wassers ist die Analyse des Kohlendioxids, um die Menge des anthropogenen Kohlenstoffs, der von den verschiedenen Wassermassen aufgenommen wird, seine Konzentration in tiefen und unteren Schichten sowie seine Speicherung und Entwicklung im beprobten Gebiet zu messen.
Chlorophyll und andere Pigmente werden ebenfalls aus den aus den oberen Schichten der Wassersäule entnommenen Proben gefiltert, um die Vielfalt und Produktivität des Phytoplanktons zu untersuchen.

Gestern war ein wunderbarer Tag! Er begann mit einer netten Nachricht, die die Stewardess und Krankenschwester an Bord, Romy Ilk, die sich auch um die Zimmer kümmert, bei uns hinterließ: “Du bist nicht nur ein Tropfen im Ozean. Du bist der ganze Ozean in einem Tropfen :)”

Wir haben auch die letzte Station erreicht, die wir auf dem Transekt des Nullmeridians beproben werden. Von nun an geht es weiter nach Südwesten, zunächst zur Neumayer-Station III und zum Kapp Norvegia, um dann weiter nach Westen durch das Weddellmeer zu fahren. Auf der gestrigen Station haben wir u.a. einen CTD-Rosettenwurf durchgeführt, Verankerungen geborgen und ausgebracht, ein paar Floats zu Wasser gelassen und eine Schallquelle für den späteren Einsatz kalibriert. Das EWOS-Team (Eastern Weddell Sea Observatory System) setzte auch mehrere Fischereigeräte aus – ein Oberflächen- und Untereis-Trawl (SUIT) und ein mehrfach öffnendes rechteckiges Mittelwassertrawl (M-RMT) – um Zooplankton und kleine pelagische Fische zu beproben.

Außerdem haben wir die Segelboje “Kringla” der Universität Göteborg zu Wasser gelassen. Vor ein paar Tagen haben wir diese Boje, die im Südpolarmeer getrieben war, geborgen. Die Boje misst regelmäßig Wassertemperatur, Salzgehalt und Strömungsgeschwindigkeit sowie Lufttemperatur, Luftdruck und Windgeschwindigkeit.

Sie traf sich mit der Polarstern genau an der Position, an der sich unsere Station zur Bergung befand. Wir luden die gespeicherten hochauflösenden Daten herunter und ließen die Boje einige Tage später wieder ins Wasser, damit sie ihre Reise fortsetzen konnte. Timo Hecken, Techniker an Bord des Hubschraubers, reparierte das leicht beschädigte Segel vor dem Start.

Derzeit segelt Kringla stetig nach Norden in Richtung niedrigerer Breitengrade, wo sie bis Juli bleiben wird, wenn das Team in Göteborg sie abholen oder zur Bergung nach Kapstadt segeln wird.

Zu guter Letzt wurden all diese Aktivitäten an Bord sorgfältig vom Wasser aus überwacht. In den letzten drei Tagen wurden wir von mehreren Buckelwalen begleitet, die sich neugierig dem Schiff näherten und um es herumschwammen.

Heute sind wir in der Antarktis angekommen! Wir haben den ganzen Tag auf dem Boot gebraucht, um am späten Nachmittag am Rande des Ekström-Schelfeises, 20 km von der Neumayer-Station III entfernt, anzukommen. Der Wechsel des Wetters und der Meereslandschaft war jedoch abrupt. Plötzlich waren die unteren Decks der Polarstern gefroren und schrecklich glitschig. Die Lufttemperatur sank auf -15ºC, mit -30ºC Windchill-Temperatur. Größere Eisberge drängten sich um das Schiff, Meereis begann am Horizont aufzutauchen, und kurz darauf fuhren wir durch Pfannkucheneis.

Wissenschaftler und Besatzung versammelten sich in Polarkleidung an Deck, um das Spektakel mitzuerleben und sich auf die Ankunft vor den imposanten Schelfeisfeldern zu freuen.

Schwärme von wunderschönen weißen Schneesturmvögeln tauchten auf und schwebten um das Schiff herum, das den starken und kalten Südwind zu genießen schien. Auch Antarktische und Südliche Riesensturmvögel haben das Schiff auf seinem Weg zum Kontinent begleitet, ebenso wie eine Gruppe von vier antarktischen Zwergwalen, die zwischen dünnen Meereisfeldern tauchend an dem Schiff vorbeigeeilt sind.

Heute Abend fahren wir weiter mit dem Ziel, morgen früh unsere nächste Probenahmestation zu erreichen.

Das Perennial Acoustic Observatory in the Antarctic Ocean (PALAOA) befindet sich am Rande des Eckström-Schelfeises im östlichen Weddellmeer, etwa 30 km von der Neumayer-Station III entfernt.

An dieser Stelle wird eine Aluminiumbox unter der Eisoberfläche des schwimmenden Schelfeises eingegraben, die zwei wiederaufladbare Batterien und einen akustischen Rekorder enthält. Über ein Kabel, das durch das dicke (~160 m) Schelfeis geführt wird, ist der Rekorder mit einem Hydrophon verbunden, das in der Wassersäule unterhalb des Schelfs und weit über dem Meeresboden hängt. Der so installierte Rekorder zeichnet das ganze Jahr über kontinuierlich die Geräuschkulisse vor PALAOA auf, auch während der Dunkelheit des polaren Winters. Auf diese Weise ist er auch für das Neumayer-Überwinterungsteam zum Batteriewechsel und zur Datenabfrage zugänglich.

Das fließende Schelfeis bewegt sich jedoch unaufhaltsam auf den Ozean zu, wo das Eis an seinen Rändern schmilzt oder vom Schelf abbricht. Dieses langsame, aber stetige Voranschreiten hat zur Folge, dass die Stationen genau überwacht und alle 3 bis 5 Jahre neu positioniert werden müssen.

Heute bin ich zusammen mit zwei HAFOS-Kollegen mit dem Helikopter über das antarktische Schelfeis zu PALAOA geflogen. Unser Ziel war es, das Vorankommen der Station zu überprüfen und die akustischen Daten zu bergen.

Leider waren das Hydrophon und ein großer Teil des Kabels bereits vom Schelfeis abgebrochen. Es gelang uns jedoch, die Box mit dem Rekorder zu lokalisieren, sie auszugraben (nach 40 Minuten Schnee- und Eisschaufeln) und den Rekorder und die Daten zu bergen.

Aufgewärmt durch die Bewegung trotz der -20ºC Windchill-Temperatur konnten wir kurz die Erfahrung genießen, den antarktischen Kontinent zu betreten und die erstaunliche Aussicht auf die polare Wüstenlandschaft zu genießen, bevor wir wieder vom Hubschrauber abgeholt und sicher zurück zum Schiff geflogen wurden.

An Bord der Polarstern und während der laufenden Expedition wird das Team des Ocean Floor Observation and Bathymetry System (OFOBS) die Lebensräume des Meeresbodens im Weddellmeer und die damit verbundene epibenthische Megafauna mit einem nicht-invasiven Ansatz untersuchen.

OFOBS ist ein Schleppgerät, das in mäßig eisbedeckten Regionen eingesetzt werden kann und in der Lage ist, gleichzeitig akustische, Video- und Bilddaten vom Meeresboden bis in 6000 m Tiefe zu sammeln. Durch die Zusammenstellung dieser Daten will das OFOBS-Team den Meeresboden an bestimmten Stellen kartieren, die biologische Vielfalt, Abundanz und Biomasse von Megabenthos-Gemeinschaften beschreiben und zeitliche Veränderungen in Lebensräumen und Gemeinschaften durch Vergleich mit Erhebungen aus den 1980er Jahren bewerten.

Bisher waren die OFOBS-Probenahmen sehr erfolgreich und haben es allen an Bord ermöglicht, Zeugen der erstaunlichen und schönen Lebenszusammensetzung des Meeresbodens des Südpolarmeeres zu werden, der aufgrund seiner Tiefe und Dunkelheit für das menschliche Auge sonst unerreichbar ist.

Von kleinen weißen Meeresschnecken bis zu großen farbigen Schwämmen, von verschiedenen Formen von Wattwürmern und Polychaeten, Seesternen und Seeigeln, Seelilien und Ophiuroiden, leuchtend roten Dekapoden, Seespinnen, Bryozoen, benthischen Korallen, Kopffüßern und Fischen ist jedes Bild ein beeindruckendes Porträt. Ich hoffe aufrichtig, dass die nächsten Generationen, einschließlich meiner kleinen Tochter, noch die Chance haben werden, mit diesen wunderbaren Formen der Tierwelt zu koexistieren.

Die Vielfalt der terrestrischen Tierwelt in der Antarktis ist sehr begrenzt. Es gibt nur sehr wenige Arten, die in den Eiswüsten der Antarktis mit ihren extrem niedrigen Temperaturen, der hohen Sonneneinstrahlung und der extremen Trockenheit überleben können. Die Ozeane selbst sind jedoch eine stabilere Umgebung für das Leben, sowohl in der Wassersäule als auch am Meeresboden. Die benthischen Lebensgemeinschaften des antarktischen Meeresbodens sind dicht und vielfältig und beherbergen zwischen 50 und 80 % endemische Arten, von denen viele kaum erforscht oder sogar unbekannt sind.

In diesem Zusammenhang will ein Teil des Teams des Eastern Weddell Sea Observatory System (EWOS) an Bord die Artenvielfalt der benthischen Fauna auf dem Kontinentalschelf und der Schelfkante sowie die Widerstandsfähigkeit, Anpassungs- und Akklimatisierungsfähigkeit dieser Organismen gegenüber starken Lebensraum- und Umweltschwankungen untersuchen. Um dieses Ziel zu erreichen, setzen die EWOS-Kollegen ferngesteuerte Geräte wie ROVs und OFOBS sowie eine Reihe von Fallen, Schleppnetzen und Langleinen ein, um ganze Organismen, Gewebeproben und DNA/RNA für anschließende ökophysiologische und molekulare Analysen zu gewinnen, von denen einige an Bord begonnen und in heimischen Labors weitergeführt werden.

An Bord der Polarstern befindet sich ein meteorologisches Büro des Deutschen Wetterdienstes. Neben der Wetterstation auf dem Oberdeck des Schiffes wird jeden Tag vor Mittag ein Wetterballon vom Helideck aus in die Atmosphäre gelassen. Der am Ballon angebrachte Sensor übermittelt dem Schiff Informationen über die Lufttemperatur, den Luftdruck, die Luftfeuchtigkeit und die Windgeschwindigkeit in den verschiedenen Höhen, die er bei seinem Aufstieg durchquert. Der Ballon ist in der Lage, die Stratosphäre mit einer maximalen Höhe von etwa 35 km zu erreichen.

Die Wetterwissenschaftler an Bord nutzen diese Informationen zusammen mit regelmäßigen Beobachtungen des Wetters und der Meeresbedingungen während des Tages, um täglich lokale Wetterberichte zu erstellen und die Vorhersagen der Wettermodelle zu vervollständigen und zu bestätigen.

Die Wettervorhersage ist entscheidend für die allgemeine Planung an Bord. Die Schiffsposition, der Kurs und die Geschwindigkeit, der Zeitplan für die Probenahmen der Wissenschaftler und die Hubschrauberflüge hängen davon ab und werden entsprechend geplant. Bislang waren die Wetterbedingungen während der Expedition günstig.

Heute versuchen wir jedoch, die Rauheit eines starken Sturms zu vermeiden. Zwei Tiefdruckgebiete haben sich in der Nähe unseres Standortes vereinigt, und der starke Druckgradient verursacht sehr heftige Winde, die in dem Gebiet Orkanstärke (12 Bft) erreichen sollen. Wir sahen uns gezwungen, unseren geplanten Kurs und den Zeitplan für die Probenahme aufzugeben und Zuflucht in östlicher Richtung und in niedrigeren Breitengraden zu suchen, im so genannten “Eisberg-Friedhof”, wo die auf Grund gelaufenen Eisberge und das sich bildende Meereis das Schiff vor dem drohenden Sturm schützen könnten.

Wir haben den Sturm gut geschützt vor den starken Ostwinden hinter den riesigen, auf Grund gelaufenen Eisbergen auf dem Eisbergfriedhof überstanden. Jetzt fahren wir nach Westen, um unseren Expeditionsplan durch das Weddellmeer fortzusetzen. An Bord sind wir – das HAFOS-Team – mit Hilfe der Besatzung wieder mit dem Einholen und Ausbringen von Verankerungen, Aussetzen von Schwimmern und CTDs beschäftigt. In der Zwischenzeit analysieren und präparieren die Wissenschaftler des EWOS-Teams die Proben, die in den letzten zwei Wochen vom Meeresboden und der Wassersäule in der Nähe des Kontinentalschelfs genommen wurden.

Exemplare einiger Arten von antarktischen Grundfischen, Cheliceren und benthischen Tintenfischen wurden für weitere Untersuchungen in Aquarien an Bord aufbewahrt.

Besonders interessant sind zum Beispiel Krokodileisfische wie Pagetopsis macropterus, die als einzige bekannte Wirbeltiere kein Hämoglobin im Blut haben. Man nimmt an, dass dies der Erhaltung von Eisen in einer Umgebung dient, in der Eisen ein limitierender Nährstoff ist. Sie ernähren sich aus dem Hinterhalt von kleineren Fischen, aber auch von Krill. Besonders Pagetopsis macropterus wird von Weddell-Robben stark gesucht und gejagt.

In den Aquarien finden wir auch Dorscheisfische (wie Trematomus scotti), sowie Antarktische Drachenköpfe (Cygnodraco mawsoni), Barbenplünderer (Artedidraco orianae) und Aalruten (Pachycara brachycephalum). Dies sind demersale und bathydemersale Fische, die sich von Natur aus von verirrten Polychaeten, Amphipoden und Krill ernähren. Dennoch gibt es noch viele unbekannte Aspekte der erstaunlichen Physiologie und Ökologie dieser Arten, und die Wissenschaftler an Bord bemühen sich, diese Merkmale und letztlich die Rolle dieser Arten im Energiefluss des Ökosystems besser zu verstehen.

Unerwartet sind wir heute auf dem Weg zu unserer nächsten Station im Weddellmeer über eine Algenblüte gestolpert. So weit das Auge reichte, war die Wasseroberfläche mit einem bräunlichen Mosaik aus schneebedeckten Meereisschollen bedeckt, die von farbigem Slush-Eis eingerahmt waren. Im Südlichen Ozean entstehen diese Flecken normalerweise durch eine konzentrierte, schnelle und kurzlebige Blüte von Algen, hauptsächlich Kieselalgen, an der Wasseroberfläche. Höchstwahrscheinlich wurde die Algenblüte durch einen Anstieg des Eisengehalts in der Wassersäule ausgelöst, der wahrscheinlich durch das schmelzende Eis eines eisenhaltigen treibenden Eisbergs freigesetzt wurde.

Kieselalgen sind einzellige Mikroalgen, die als Einzelzellen oder in Kolonien leben können und einen Hauptbestandteil des Phytoplanktons darstellen. Die Zellen sind von Siliziumdioxidwänden umgeben, die strukturell gefärbt sein können und viele verschiedene schöne und kunstvolle Formen aufweisen. Wenn die richtige Kombination von Nährstoffen und Sonnenlicht in einem Gewässer zusammentrifft, kann sich die natürliche Ansammlung von Kieselalgen innerhalb weniger Stunden verdoppeln.

Die Wissenschaftler an Bord eilten aufgeregt zum Arbeitsdeck, wo die Besatzung bereits einen Metallkorb vorbereitet hatte, der mit Hilfe eines Krans hochgezogen wurde, um einige der farbigen Meereisschollen für spätere Analysen zu beproben.

Trotz der globalen Erwärmung hat das antarktische Meereis in den letzten Jahrzehnten leicht an Ausdehnung gewonnen. Während des australischen Sommers 2016/2017 und besonders im östlichen Weddellmeer zeigte die Meereisausdehnung jedoch einen starken Rückgang im Vergleich zu den historischen Aufzeichnungen. Darüber hinaus scheint der Gesamttrend des antarktischen Meereises in diesem vergangenen Sommer 2021/2022 neue Tiefstwerte erreicht zu haben.

In diesem Zusammenhang wollen die Kollegen der internationalen Gruppe DEFIANT (Drivers and Effects of Fluctuations in Antarctic sea ice) die Prozesse besser verstehen, die die Schwankungen der antarktischen Meereisbedeckung – wie die historische dekadische Meereisausdehnung und die sporadischen Rückgänge – steuern, um die Genauigkeit der Vorhersagen von Klimamodellen zu verbessern. So werden sie beispielsweise die Veränderungen des Süßwassereinflusses (Gletscher, Niederschlag, Meereisschmelze) durch die Fortsetzung einer Langzeitstudie über das Süßwasserbudget untersuchen, das aus der Sauerstoffisotopenzusammensetzung des Meerwassers abgeleitet wird. Sie werden auch die Wechselwirkung zwischen Atmosphäre, Eis und Ozean untersuchen, indem sie Bojen mit verschiedenen Sensoren aussetzen, die meteorologische und ozeanografische Variablen sowie die einfallenden Sonnenlichtspektren messen werden. Diese Informationen in Verbindung mit Beschreibungen der Schnee-/Eismorphologie und der biologischen Informationen werden es ihnen ermöglichen, die Prozesse, die die antarktische Meereisschmelze auslösen, besser zu verstehen. Darüber hinaus werden sie die Schnee- und Meereismerkmale bestimmter Meereisschollen mit den Mustern des “attenuat-retur” Echos (elektromagnetische Wellen) vergleichen, das ursprünglich von einem kleinen Radar ausgesandt wurde, das auf dieselben Schollen gerichtet war. Dies wird es ihnen ermöglichen, die von weltraumgestützten Sensoren wie CryoSat2 zurückgesendeten Daten besser zu verstehen und zu interpretieren. Diese Meereismessungen werden entweder vom Schiff aus mit dem Mumienstuhl oder direkt auf Meereisschollen durchgeführt, die vom Schiff aus oder mit dem Hubschrauber erreicht werden.

Parallel zu den DEFIANT-Messungen werden auch einige Wissenschaftler der EWOS-Gruppe auf dem Meereis arbeiten. Sie werden ROVs einsetzen, um die Biota an der Unterseite des schwimmenden Schelfeises (Kryobenthos) zu beobachten und zu beproben. Darüber hinaus werden sie Meereisbohrkerne sammeln, um physikalische und biogeochemische Meereisparameter zu untersuchen und so die Schlüsselvariablen zu ermitteln, die die Struktur der Meereisumgebung bestimmen. Und nicht zuletzt werden sie SUITs einsetzen, um die taxonomische und funktionelle Artenvielfalt der eisassoziierten Biota zu bewerten.

Vor einigen Tagen haben wir das Pfannkucheneis hinter uns gelassen und sind tiefer in das Packeis vorgedrungen. Überall um das Schiff herum waren große und dicke Meereisschollen dicht aneinander gepackt und bildeten eine raue und glänzende Oberfläche, die häufig von Eisbergen unterschiedlichster Form und Größe bedeckt war. Gelegentlich wurde diese weiße Oberfläche von dünnen und mäandernden Wasseröffnungen, auch Leads genannt, durchbrochen. Aus diesen Öffnungen stieg im hellen Sonnenlicht Eisrauch auf, ein Zeichen für den Prozess der Meereisbildung, der sich direkt vor unseren Augen abspielte. Die Temperaturen sanken auf weniger als -30ºC, und mit dem ersten Licht der Morgendämmerung entdeckten wir zarte Eisblumen, die jeden Winkel der gefrorenen Oberfläche der Eisschollen bedeckten.

Auf dem Packeis sahen wir oft Gruppen von Adeliepinguinen, die sich lässig auf den Eisschollen ausruhten. Sobald sie jedoch die Polarstern sahen oder hörten, eilten sie vom Schiff weg und schlugen hektisch mit ihren kurzen Beinen und durcheinander schwingenden Flossen um sich. Seltsamerweise schienen sie einem bestimmten Individuum zu folgen, das die Führung übernahm, während alle anderen sich von der herannahenden Bedrohung entfernten.

Gestern sahen einige Kollegen vom Hubschrauber aus auf dem Rückflug zum Schiff nach der rutinären Untersuchung der Meeressäuger aus der Luft etwas Dunkles inmitten des dampfenden Wassers einer offenen Leine. Sie drehten mit dem Hubschrauber um, um genau zu beobachten, was es war. Vier ausgewachsene Arnoux-Schnabelwale steckten ihre spitzen Köpfe aus dem Wasser!

Wie die meisten Arten aus der Familie der Ziphiidae sind diese Wale im Allgemeinen sehr unauffällig an der Wasseroberfläche und werden nur sehr selten gesichtet. Die Arnoux-Schnabelwale sind Tieftaucher, die bis zu einer Stunde unter Wasser verbringen und sich von großen Tintenfischen, Kraken und Fischen ernähren können. Sie haben einen kleinen Kopf mit einem auffälligen langen Schnabel und einer mäßig steilen Melone, die sich in einem dunkelblauschwarzen bis blassbraunen Körper mit sehr kleinen Flossen, aber vergleichsweise großen Fluken fortsetzt. Erwachsene Tiere haben in der Regel einen vernarbten Rücken, der vermutlich von Begegnungen mit Riesenkalmaren und/oder Killerwalen herrührt. Sonst ist wenig über diese erstaunlichen Kreaturen bekannt, die unsere Kollegen glücklich zwischen Eisschollen schwimmend fanden.

Während unseres letzten Transekts werden wir die Häufigkeit der CTD-Rosettenwürfe erhöhen. Wir wollen die räumliche Variation der physikalischen und biologischen Parameter der verschiedenen Wassermassen entlang des westlichen Kontinentalhangs erfassen. Dies wird es uns insbesondere ermöglichen, die Eigenschaften und zeitlichen Veränderungen des Weddellmeer-Bodenwassers und der Tiefenwassermassen besser zu verstehen.

Das Weddellmeer-Bodenwasser (WSBW) hat seinen Ursprung entlang des Kontinentalschelfs westlich von 40°W. Dort kühlen die starken und kalten Winde, die vom antarktischen Kontinent wehen, das Oberflächenwasser ab und reichern es mit Sauerstoff an, wodurch sich auch sein Salzgehalt aufgrund der Meereisbildung erhöht. Diese Sole (dichte und kalte Wassermasse) sinkt bis zum Rand des Kontinentalschelfs ab und erhält gelegentlich einen noch kälteren Zufluss von unterhalb des Schelfeises. Sie vermischt sich sofort mit dem darüber liegenden warmen Tiefenwasser, und in diesem Stadium wird diese Bodenwassermasse zum WSBW. Es fließt im Uhrzeigersinn entlang des Weddellwirbels über das Weddellmeerbecken.

Durch den Wirbel und die topografischen Gegebenheiten, die durch den flacheren Rand des Scotia-Rückens bestimmt werden, bleibt dieses dichte Bodenwasser hauptsächlich auf das Becken beschränkt. In seinem Verlauf setzt sich jedoch der Vermischungsprozess mit der oberen, wärmeren Wassermasse fort und bildet das Weddell Sea Deep Water (WSDW). Das weniger dichte WSDW kann dem Weddellmeer-Becken durch tiefe Passagen entkommen und fließt in die übrigen Weltmeere.

Das WSDW, das nach dem Verlassen des Weddellmeerbeckens als Antarktisches Bodenwasser (AABW) bezeichnet wird, spielt eine wichtige Rolle bei der globalen Zirkulation der Weltmeere. Es kühlt die unteren Schichten der angrenzenden Wassermassen ab und versorgt sie mit Sauerstoff und belüftet so das Tiefenwasser der Weltmeere.

Betrachtet man die physikalischen Eigenschaften der Wassermassen, auf die unsere CTD-Rosette während des aktuellen Transekts stößt, so kann man deutlich das Vorhandensein von WSDW und WSBW erkennen, mit Temperaturbereichen von 0 bis -0,7 ºC bzw. -0,7 bis -1,8 ºC.

An Bord herrscht eine neue Betriebsamkeit. Die Wissenschaftler bereiten ihre Proben vor und lagern sie sorgfältig in den Kühlräumen und Gefrierschränken des Schiffes, damit sie bis zur Rückkehr der Polarstern nach Deutschland sicher aufbewahrt werden können. Wir sind auch damit beschäftigt, die Container an Bord mit all der Ausrüstung zu packen, die wir in den letzten zwei Monaten benutzt haben. In den letzten 4 Tagen der Expedition werden wir die Drake-Passage durchqueren, und alles muss für den Fall eines Sturms bereitstehen und festgemacht werden.

Leider neigt sich die Expedition ihrem Ende zu. Gestern haben wir den nach Norden vorrückenden Rand des Meereises hinter uns gelassen und heute haben wir unsere letzte Station in der Nähe von Elephant Island (Süd-Shetland-Inseln) beprobt. Wir haben eine Verankerung geborgen, eine weitere ausgebracht und das “große Finale” mit einem flachen CTD-Rosettenwurf abgeschlossen.

An Bord bin ich für die Durchsicht der akustischen Daten zuständig, die wir für eine erste Analyse der räumlichen und zeitlichen Verteilung der erfassten Arten geborgen haben. Je nach Lage der Verankerungen in der Tiefsee kann ich die wunderschönen Rufe der großen antarktischen Blauwale, der antarktischen Zwerg-, Finn- und Buckelwale, die Klick- und Pfeiftöne der Pottwale und Schwertwale sowie das Stöhnen und Trillern der Weddell-, Krabbenfresser-, Seeleoparden- und Rossrobben deutlich hören.

Diese Aufzeichnungen sind Teil der HAFOS-Datenbank zur langfristigen passiven akustischen Überwachung (PAM) des Weddellmeeres mit großer Reichweite. Besonders im Südlichen Ozean ist PAM äußerst nützlich. Es ermöglicht den Zugang zu Informationen über die stimmliche Artenvielfalt, die räumliche und zeitliche Verteilung und das inter- und intraspezifische Verhalten in einer Region, in der traditionellere – visuelle – Artenerhebungen ansonsten schwierig und in bestimmten Jahreszeiten sogar unmöglich sind.

Die Durchquerung der Drake-Passage verlief überraschenderweise sehr ruhig, wir hatten schwache Winde und sehr geringen Wellengang. Die Lufttemperatur stieg schnell an und ließ das Eis und den Schnee schmelzen, die das Schiff während unserer Fahrt durch das Weddellmeer bedeckt hatten. Auch die Arten, die sich dem Schiff neugierig näherten, nahmen deutlich zu. Bei unserer Ankunft am atlantischen Eingang zur Magallanestraße konnten wir unter anderem elegante Schwarzbrauenalbatrosse, große Sturmtaucher und antarktische Krähenscharben sowie Magallanpinguine und kleine eilige Commerson-Delfine beobachten.

Am späten Vormittag des 28. trafen zwei chilenische Lotsenboote ein und positionierten sich neben der Polarstern, die vor Punta Arenas ankerte. Die PS129-Expedition ins Weddellmeer war zu Ende und für die Wissenschaftler an Bord war leider der Moment gekommen, das Schiff zu verlassen. Nachdem wir uns von den Besatzungsmitgliedern verabschiedet und ihnen für ihre unermessliche Hilfe, Geduld und Freundlichkeit gedankt hatten, die uns die wissenschaftliche Arbeit und den Aufenthalt an Bord sehr erleichtert hatten, brachten die Lotsenboote uns alle in Gruppen von jeweils sechs Personen an Land. An Bord des kleineren Schiffes sah ich in der Ferne die inzwischen vertraute Gestalt der Polarstern verblassen, deren offizielle Flaggen hoch und stolz im Wind flatterten.

Zwei Monate Forschung im Südpolarmeer an Bord der Polarstern sind vorbei. Menschen aus zehn verschiedenen Nationen haben in dieser Zeit friedlich zusammengearbeitet und gelebt, vereint mit dem gleichen Ziel, das Ökosystem und die Dynamik des Südpolarmeeres besser zu verstehen, vor allem im Lichte des derzeitigen globalen anthropischen Drucks. Als eine der letzten marinen Wildnisse der Erde liegt es in unserer Verantwortung, einen Weg zu finden, wie wir den wachsenden Druck (Überfischung, Tourismus, Klimawandel) langfristig abmildern können, um die Integrität und Funktionalität des wunderbaren und einzigartigen Ökosystems des Südlichen Ozeans zu erhalten.