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«Zusammenfassung und Fahrtverlauf Am 25. Oktober läuft FS Polarstern aus zu einer Atlantiküberquerung nach Kapstadt. Während des gesamten ...»

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Die Expedition ANT-XXVII/1

Wochenberichte

31. Oktober 2010: Von Bremerhaven in die Biskaya

8. November 2010: Von der Biskaya nach Las Palmas

15. November 2010: Unterwegs zum Äquator

22. November 2010: Vom Äquator bis zum Walfischrücken

Zusammenfassung und Fahrtverlauf

Am 25. Oktober läuft FS Polarstern aus zu einer Atlantiküberquerung nach Kapstadt.

Während des gesamten Fahrtabschnitts finden kontinuierliche Messungen der atmosphärischen und ozeanischen Eigenschaften, der Energie- und Stoffflüsse zwischen Ozean und Atmosphäre sowie zum Einfall kosmischer Teilchen statt.

Die Fahrt wird außerdem genutzt für umfangreiche Tests von verbesserten Systemen zur Unterwassernavigation und Bathymetrie sowie zur Ausbringung einer Verankerung für Walbeobachtungen im Südatlantik.

Das Monitoring der Energie- und Stoffflüsse nutzt ein Beobachtungssystem, welches speziell für den Einsatz auf Fracht- und Forschungsschiffen konzipiert wurde. Es entstammt einem Netzwerk, welches die Expertise verschiedener Institutionen zusammenführt: IFM-GEOMAR (CO2-/O2-Flüsse, Photosynthese, Energiehaushalt, Fernerkundung), IfT (Lidar-Messungen), GKSS Forschungszentrum (Ferry Box), AWI Bremerhaven (CO2-System, Infrastruktur von FS Polarstern), und MPI Hamburg sowie Environmental Optics Laboratory, Budapest (Aerosolmessungen). Gleichzeitige kontinuierliche Messungen der kosmischen Teilchen (DESY) erlauben die Untersuchung des Zusammenhangs zwischen Wolken und dem Fluss kosmischer Teilchen.

Eine Reihe von Experimenten wird durchgeführt im Hinblick auf chemische Bestandteile in Atmosphäre und Ozean. Dieses beinhaltet Untersuchungen des Gehalts von persistenten organischen Schadstoffen (GKSS Forschungszentrum), die durch die Atmosphäre auch in entlegene Gebiete transportiert werden, die Messung des Gehalts an Halogenkohlenwasserstoffen (Texas A&M Universität) zur Beantwortung der Frage, welche Rolle der Ozean im globalen Zyklus der Halogenkohlenwasserstoffe spielt, sowie Messungen zum Jodmonoxid und Stickstoffdioxid (Universität Heidelberg), welche die Ozonkonzentration in der Atmosphäre beeinflussen und an der Bildung von neuen ultrafeinen Partikeln beteiligt sind.

Ergänzt werden diese Messungen durch Tests eines neu entwickelten Membran-Einlass-Massenspektrometers (AWI), das es erlaubt die zellularen Kohlenstoffflüsse zu quantifizieren. Deren Kenntnis ist eine wichtige Voraussetzung, um den Einfluss von Kohlendioxid zum Beispiel auf die Photosynthese besser zu verstehen.

Daneben wird dieser Fahrtabschnitt genutzt zu Tests des Unterwasser-Navigations-Systems Posidonia (AWI, Fielax) und des Hydrosweep Systems (AWI), eines Fächersonars.

Schließlich wird im Angolabecken noch eine Verankerung ausgebracht. Diese enthält einen Stimmenrecorder und hilft unsere Kenntnisse im Hinblick auf die Brutgebiete der südlichen Bartenwale zu verbessern.

ANT-XXVII/1, Wochenbericht Nr. 1

24. Oktober 2010 – 31. Oktober 2010 Nachdem AWI-Mitarbeiter, Verwandte, Bekannte und Helfer die POLARSTERN verlassen haben, legt POLARSTERN am 24. Oktober um 23 Uhr von der Pier der Lloyd-Werft ab, um hinter der Schleuse gleich wieder zum Bunkern von Treibstoff festzumachen. Am Montagmorgen um 7 Uhr schließlich hat POLARSTERN Bremerhaven in Richtung Helgoland verlassen, wo eines der Navigationssysteme von POLARSTERN noch letzten Tests unterzogen wurde. Da auf diesem Fahrtabschnitt keine Hubschraubereinsätze geplant sind, war ein erstes Highlight sicherlich das Abholen der beteiligten Techniker per Helikopter (Bild Anziehen der Überlebensanzüge für den Flug zum Festland.

1). Nach einem letzten Blick auf die einzige deutsche Hochseeinsel, (Foto: K. Bumke) Helgoland, hat POLARSTERN dann ihre 27. Reise in die Antarktis (ANT-XXVII) über Las Palmas und Kapstadt, wo der erste Fahrtabschnitt am 26.11.2010 enden wird, fortgesetzt.

Die ersten Messungen begannen bereits unmittelbar in Bremerhaven, wo die in einem Messcontainer eingebauten meteorologischen Instrumente zur Messung der Energieflüsse zwischen Atmosphäre und Ozean ihre Arbeit aufnahmen. Zu den im Container eingebauten Messsystemen zählt auch das LIDAR-System (Light Detection and Ranging), das mittels eines weithin sichtbaren grünen Laserstrahls nicht nur Wolken- und Staubteilchen (Aerosole) bis in etwa 30 km Höhe detektiert, sondern bei Dunkelheit auch ein beliebtes Photomotiv darstellt.

Bei windigem Wetter und bis zu etwa 4 m hohen Wellen fahren wir durch den Ärmelkanal in Richtung Biskaya. Die meisten Gruppen an Bord sind noch damit beschäftigt, ihre Labore einzurichten sowie Kabel und Schläuche zu verlegen, nur diejenigen, die an exponierter Lage wie auf dem Krähennest ihre Instrumente aufbauen möchten, müssen noch auf ruhigeres Wetter warten. Am Mittwochabend beginnt auch das Vortragsprogramm, wo neben Berichten über eigene Forschungsarbeiten der Fahrtteilnehmer auch Themen wie „Mit dem Tauchroboter am Great Barrier Riff“ auf dem Programm stehen.

In den morgendlichen Arbeitsgesprächen werden die Eckpunkte des täglichen wissenschaftlichen Programms besprochen und vor allem informiert uns unser „Wetterfrosch“ vom Deutschen Wetterdienst

Vorbereiten des Sound Velocity Profilers zur Messung. (Foto:

Hartmut Sonnabend über das in der nächsten Zeit zu erwartende K. Bumke) Wetter. Bereits am Donnerstagmorgen bereitet er uns darauf vor, dass wir für den Sonntag im Zusammenhang mit dem Durchzug eines Tiefdruckgebietes mit Sturm und insbesondere mit Wellenhöhen von bis zu etwa 8 m zu rechnen haben.





Doch zunächst einmal empfängt uns die Biskaya am Donnerstagmorgen mit herrlichem Wetter. Sonnenschein und angenehme Temperaturen geben einen ersten Vorgeschmack auf das, was uns auf diesem Fahrtabschnitt noch erwartet. Das Auftauchen einer ganzen Herde von Delphinen lockt eine Reihe von Photographen aufs Arbeitsdeck. Da sie uns eine ganze Weile begleiten, dürfte wohl jeder zu seinem Schnappschuss gekommen sein. Das ruhige Wetter erlaubt nun endlich auch angenehme Temperaturen geben einen ersten Vorgeschmack auf das, was uns auf diesem Fahrtabschnitt noch erwartet. Das Auftauchen einer ganzen Herde von Delphinen lockt eine Reihe von Photographen aufs Arbeitsdeck. Da sie uns eine ganze Weile begleiten, dürfte wohl jeder zu seinem Schnappschuss gekommen sein. Das ruhige Wetter erlaubt nun endlich auch den Aufbau einer Reihe von weiteren Geräten auf dem Krähennest. Dazu zählt beispielsweise ein Turbulenzmesssystem, welches aus der Messung von Schwankungen der Windgeschwindigkeit und der Luftfeuchtigkeit mit einer Rate von bis zu 30 Messungen pro Sekunde die Bestimmung der Verdunstung an der Meeresoberfläche erlaubt.

Die Wellenhöhen pendeln sich nun auf ein moderates Niveau von etwa 3 m Höhe ein, genau richtig für das nun folgende umfangreiche Stationsprogramm zum Testen und Kalibrieren des weiterentwickelten HYDROSWEEP-Systems. Das HYDROSWEEP ist fest am Schiffsboden eingebaut. Es handelt sich um ein Fächersonar, das Schallwellen vom Schiff aussendet und empfängt. Aus den Laufzeiten der vom Meeresboden reflektierten Schallwellen können so detaillierte, hochauflösende Tiefenprofile, so genannte bathymetrische Karten, des Meeresbodens erstellt werden.

Ergänzt wurden die Messungen durch den Einsatz eines SOUND VELOCITY PROFILERS, der mit Hilfe einer Ultraschallquelle, einem Temperatur- und einem Drucksensor die Bestimmung von Temperatur und Dichte des Meerwassers in Abhängigkeit von der Tiefe erlaubt. Dieser Sensor wurde an zwei Stationen bis zu 2500 m in die Tiefe gelassen (Bild 2).

Das Messprogramm, bestehend aus 8 Stationen, fand in einem Gebiet statt, in dem bereits auf früheren Fahrten von POLARSTERN der Meeresboden kartiert wurde. Vergleiche mit den früheren Messungen erlauben eine Aussage über die Qualität der Messungen des weiterentwickelten Systems. Wegen des vorhergesagten Schlechtwettergebietes mit erwarteten Windgeschwindigkeiten von in Böen bis 11 Beaufort und dem damit verbundenen Seegang wurde die abschließende Messung zu einem Rennen gegen die Zeit. Doch durch eine Optimierung der abzufahrenden Strecken und der Schiffsgeschwindigkeit konnte auch die letzte Messung erfolgreich abgeschlossen werden, so dass wir Sonntagnacht um 2:45 Uhr unsere letzte Station in der Biskaya verlassen konnten.

Wegen der zu erwartenden schweren See aus Richtung Nordwest sind wir jedoch nicht auf dem direkten Wege Richtung Kap Finisterre gefahren, sondern erst einmal nach Westen. Im Laufe des Tages nahmen dann sowohl Windgeschwindigkeit und auch Seegang wie vorhergesagt zu, so dass die Biskaya letztendlich doch noch ihrem Ruf alle Ehre macht. Am Abend werden wir uns dann auf Südkurs in Richtung zur nächsten Messstation begeben, die wir voraussichtlich am 3. November erreichen werden.

Alle an Bord sind wohlauf und senden viele Grüße von Bord der Polarstern, Karl Bumke (Fahrtleiter) ANT-XXVII/1, Wochenbericht Nr. 2

1. November - 6. November 2010 Während wir am Anfang noch von der stürmischen See in der Biskaya durchgeschüttelt wurden, nahmen Wind und Seegang im gleichen Maße ab, wie die Temperatur zunahm. Zur Zeit liegen die Temperaturen über 20°C und der Seegang ist moderat, dabei liegt POLARSTERN wie das berühmte Brett. Mittlerweile ist nun auch das letzte Gerät in Betrieb genommen worden. Alle Fahrtteilnehmer haben sich an den Rhythmus an Bord gewöhnt, der vorgegeben ist durch die Messungen und die Essenszeiten. Zu den regelmäßigen Verpflichtungen wie den täglichen morgendlichen Besprechungen und den abendlichen Vorträgen gehört auch der Wiegeclub. Dort können sich alle Fahrtteilnehmer auf einer klassischen Balkenwaage Henry Bittig bestimmt den Sauerstoffgehalt von wiegen lassen und eine Prognose über die Gewichtsentwicklung der Wasserproben aus dem Durchfluss-System mittels nächsten Woche abgeben. Der Wetteinsatz fließt dann wohltätigen Winkler-Titration. (Foto: T. Steinhoff) Zwecken zu.

Am Montag nach dem Ende des Sturms herrschte erst einmal hektisches Treiben insbesondere auf Peildeck und Krähennest, wo die außen angebrachten Geräte auf eventuelle Schäden hin untersucht wurden. Doch bis auf einen abgerissenen Gehäusedeckel waren keine weiteren Schäden zu verzeichnen. Der Gehäusedeckel konnte mit Hilfe der Crew wieder hergestellt werden und sitzt wieder an Ort und Stelle. Auch in den Laboren war alles an seinem Platz, da alles, auch wegen der frühzeitigen Sturmwarnungen, ausreichend gesichert war. So konnten die Unterwegs-Messungen wie geplant weiterlaufen.

Am Mittwoch begann die Stationsarbeit für das POSIDONIA-System.

POSIDONIA ist ein akustisches Ortungs- und Ulrike Richter am MIMS. (Foto: S. Kranz) Kommunikationssystem, das Messgeräte, die in großer Tiefe am Meeresboden verankert sind, orten kann und die Kommunikation mit ihnen ermöglicht. Nach dem Verankern des Transponders wurden verschiedene Profile gefahren, unter anderem 4 Profile in Form einer 8. Was der in einiger Entfernung zu POLARSTERN gelegene Fischer über die Achten fahrende POLARSTERN mit dem weithin sichtbaren in den Himmel strahlenden Laser des LIDAR gedacht hat, entzieht sich unseren Kenntnissen. Am Donnerstag beim ersten Tageslicht wurde die Verankerung wieder aufgenommen und wir nahmen Kurs auf Las Palmas. Die Kalibrierung des verbesserten POSIDONIA-Systems konnte erfolgreich abgeschlossen werden und es ist somit für die noch folgenden Fahrtabschnitte einsatzbereit.

Am Donnerstag stand kurz vor Abschluss des ersten Teils dieses Fahrtabschnittes ein Grillabend auf dem Programm. Am Samstag erreichten wir wie geplant Las Palmas, bei 25°C und nahezu wolkenlosem Himmel. Dort gingen 12 Wissenschaftler von Bord und 4 kamen an Bord. Die Neuankömmlinge hatten auch einige sehnlichst erwartete Dinge im Handgepäck wie eine Kryptonlampe, die von Martin Horbanski zur Eichung seines Geräts bereits sehnlichst erwartet wurde.

Gegen Mittag waren alle Formalitäten erledigt und der 2. Teil des ersten Fahrtabschnittes begann. Kurs Südwest fahren wir nun in Richtung des 21. Längengrads West, auf dem wir nach Süden weiterfahren werden.

Auf dieser Fahrt finden im Wesentlichen Unterwegs-Messungen statt, die keine Stationen erfordern. Über diese Messungen soll nun in loser Folge berichtet werden, den Anfang machen Tobias Steinhoff, Henry Bittig und Lisa Vielstaedte, die über CO2

- und Sauerstoffmessungen berichten und Meri Eichner, Sven Kranz sowie Ulrike und Klaus-Uwe Richter.

Im Nasslabor hat die C(O2)-Gruppe vom IFM-GEOMAR eine Durchflussbox installiert, durch die kontinuierlich )-Gruppe vom IFM-GEOMAR eine Durchflussbox installiert, durch die kontinuierlich Oberflächenwasser gepumpt wird. In der Durchflussbox wurden Sensoren installiert, die das Wasser auf den Sauerstoffgehalt und den Gesamtdruck aller im Wasser gelösten Gase untersuchen. Aus diesen Parametern lassen sich zum einen der Gasaustausch zwischen Ozean und Atmosphäre und zum anderen biologisch getriebene Veränderungen in der Sauerstoffkonzentration bestimmen. Zusätzlich werden in regelmäßigen Abständen diskrete Wasserproben mit einer Referenzmethode vermessen, um die Genauigkeit der eingesetzten Sensoren zu überprüfen (s. Bild 1).

Außerdem wird der Partialdruck von CO2 (pCO2) im Meerwasser und der darüberliegenden Atmosphäre bestimmt. An Hand dieser Daten kann der CO2-Fluss zwischen Atmosphäre und Oberflächenwasser bestimmt werden.

Ein Ziel von OCEANET ist es, autonome Systeme zur Bestimmung der oben genannten Stoffkreisläufe zu entwickeln. Mit den Sensoren für Sauerstoff und den Gesamtgasdruck hat man schon handliche Geräte, die zuverlässig gute Daten liefern können. Die Standardgeräte für die Messungen des pCO2 sind aber immer noch sehr groß und benötigen zusätzlich Standardgase, um an Bord kalibriert zu werden. Daher nutzen wir diese Fahrt auch, um neuere pCO2-Sensoren zu testen.

Als Ergänzung zu den pCO2-Daten werden alle acht Stunden Wasserproben in Flaschen gefüllt, um diese auf weitere Parameter des CO2-Systems zu Hause im IFM-GEOMAR zu untersuchen. Damit lassen sich weitere Aussagen über die Prozesse machen, die den CO2-Fluss zwischen Ozean und Atmosphäre antreiben.



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