CONTRASTS-Expedition

Hier der Expeditionsverlauf und ein Überblick. Verfasst von meinen Kollegen Marcel Nicolaus und Thomas Krumpen (beide AWI). Das komplette Expeditionsprogramm könnt Ihr Euch bei Interesse hier (PDF 1.5MB) herunterladen.

Die sommerliche Schmelze des Meereises im Arktischen Ozean variiert stark in Raum und Zeit. In den letzten Jahrzehnten hat das Meereis deutlich abgenommen und sich von einer dicken, mehrjährigen Eisdecke zu einer saisonalen Eisdecke gewandelt. Diese Veränderungen wirken sich stark auf den Austausch von Energie, Masse und Impuls zwischen der Atmosphäre und dem Ozean aus und verändern die Zusammensetzung und Funktion der Ökosysteme sowie die biogeochemischen Flüsse. Der dekadische Trend des Meereisverlustes geht mit einer starken interannuellen Variabilität und großen regionalen Unterschieden einher.
Das übergeordnete Ziel der CONTRASTS-Expedition PS149 (ArcWatch-3) ist es, die Schlüsselprozesse zu charakterisieren, die die beobachteten Veränderungen des Meereises, der Ozeane und der Ökosysteme im zentralen Arktischen Ozean während der Schmelzzeit bestimmen. Wir werden die Ursachen und Folgen der Meereisschmelze in drei verschiedenen Meereisregimen als Funktion der atmosphärischen und ozeanographischen Bedingungen untersuchen. Wir werden die Rückkopplungsprozesse in dem gekoppelten System und die relative Bedeutung der Schlüsselprozesse in jedem Regime quantifizieren. Wir werden ihre Rolle im Jahresgang der Meereisbedeckung des zentralen Arktischen Ozeans bewerten. Dies wird es uns ermöglichen, das Verständnis der beobachteten Veränderungen, ihrer Ursachen und möglicher vergangener und zukünftiger Auswirkungen sowie der Auswirkungen auf das Klima, das ökologische und das biogeochemische System zu verbessern. Ein besseres Prozessverständnis wird dazu beitragen, neue und verbesserte Modellparametrisierungen zu entwickeln, einschließlich Beschreibungen über verschiedene zeitliche und räumliche Skalen.
Die Grundlage unseres Messprogramms sind koordinierte Messungen von physikalischen und ökologischen Schlüsselparametern in drei kontrastierenden Meereisregimen, die während der Expedition durch verschiedene Regionen repräsentiert werden:

• Regime 1: Meereis in der Randzone des Eises, das durch einjähriges Meereis gekennzeichnet ist, das sich im letzten Winter/Frühjahr gebildet hat. Es wird erwartet, dass dieses Eisregime den zukünftigen Arktischen Ozean dominieren wird, wenn eine saisonale Eisdecke vorherrscht.
• Regime 2: Meereis, das entlang des transpolaren Driftsystems gedriftet ist, das durch eine Mischung aus erst- und mehrjährigem Meereis gekennzeichnet ist. Das Eis dürfte sich im zentralen Arktischen Ozean gebildet haben. Dieses Eisregime ist ein Hauptbestandteil der heutigen Meereisbedingungen in der Arktis.
• Regime 3: Meereis, das aus dem sogenannten “letzten Eisgebiet” nördlich von Grönland stammt und durch mehrjähriges Eis gekennzeichnet ist. Es hat mehrere Jahre nördlich von Grönland verbracht, während ein Teil des Eises aus dem Beaufort Wirbel System stammen könnte. Dieses Regime ist symbolisch für die vergangene Arktis.

Die Arbeit in jeder Region konzentriert sich auf eine Haupt-Meereisstation, die wir während der Expedition 3-mal besuchen wollen. Bei jedem Besuch werden wir ein identisches Beobachtungsprogramm durchführen, während unserer vorübergehenden Abwesenheit werden autonome Messungen aufgezeichnet. Dies wird es uns ermöglichen, das Atmosphäre-Eis-Ozean-System während der Schmelzzeit in jedem Eisregime über einen Zeitraum von etwa 6 Wochen im Juli und August 2025 zu untersuchen. Das multidisziplinäre Arbeitsprogramm gliedert sich in Meereisphysik (Kapitel 2), atmosphärische Wissenschaften (Kapitel 3), physikalische Ozeanographie (Kapitel 4) und Ökosystemstudien (Kapitel 5). Darüber hinaus umfasst es ein spezielles Programm für Kommunikation und Öffentlichkeitsarbeit.
Die CONTRASTS-Expedition steht in direktem Zusammenhang mit verschiedenen früheren Expeditionen von Polarstern im zentralen Arktischen Ozean, insbesondere MOSAiC in 2019/20 (Nicolaus et al., 2022) und ArcWatch-1 in 2023 und ArcWatch-2 in 2024. Unsere Arbeit wird direkt an diese Expeditionen anknüpfen, vor allem durch den zusätzlichen Aspekt des Vergleichs verschiedener Meereisregime. Die Expedition wird von dem etablierten interdisziplinären und internationalen Forschungsteam an Bord und an Land profitieren.
CONTRASTS wird am 2. Juli 2025 in Tromsø, Norwegen, starten und am 1. September 2025 in Longyearbyen, Spitzbergen, enden (Abb. 1). Die Route wird größtenteils durch norwegische (Svalbard) und dänische (Grönland) Gewässer führen. Die genaue geographische Lage der drei Hauptschollen, die die verschiedenen Meereisregime repräsentieren, wird von den Meereisbedingungen im Sommer 2025 abhängen. Wir werden im Frühjahr 2025 damit beginnen, die verschiedenen Meereisregime anhand von Fernerkundungs- und numerischen Modelldaten zu verfolgen. Wir werden dann charakteristische Eisschollen auswählen, die diese Regime repräsentieren, um das Messprogramm durchzuführen. Während des Beobachtungszeitraums werden die Eisschollen driften, so dass die wiederholten Messungen die gleichen Eisschollen besuchen werden, aber an unterschiedlichen Orten. Insgesamt gehen wir davon aus, dass das Expeditionsgebiet der eisbedeckte Arktische Ozean zwischen Grönland, Spitzbergen und dem Nordpol sein wird, der sich höchstwahrscheinlich zwischen 82°N / 10°W und 85°N / 20°E erstreckt.

Es ist geplant, dass die Expedition auch die erste Expedition der neu gebauten französischen Arktis-Forschungsplattform Tara Polar Station unterstützen wird, sich beide Schiffe z.B. am 5. Juli 2025 nördlich von Svalbard treffen und dann gemeinsam ins Eis eindringen, wo beide Schiffe dann unabhängig voneinander operieren werden.
Die Messungen und Beobachtungen der Polarstern-Expedition CONTRASTS werden durch Luftmessungen der IceBird Summer 2025-Expedition des Polarflugzeugs Polar 5/6 ergänzt, das von der Station Nord in Grönland aus fliegt. Diese Kampagne wird die CONTRASTSEisstationen und Eisregime überfliegen und größere regionale Erhebungen abdecken.
Darüber hinaus werden die CONTRASTS-Arbeiten mit der folgenden Polarstern-Expedition East Greenland Sources (PS150) verbunden, die darauf abzielt, einige der CONTRASTS-Eisstationen erneut zu besuchen. Beide zusätzlichen Kampagnen werden die CONTRASTS-Beobachtungen räumlich und zeitlich erweitern. Dies wird dazu beitragen, die Skalen zwischen
einem verbesserten Prozessverständnis und großräumigen Auswirkungen zu überbrücken. Die CONTRASTS-Expedition wird einen direkten Beitrag zum Helmholtz-Forschungsprogramm „Erde im Wandel – Unsere Zukunft sichern“ in Thema 2, Unterthemen 1, 3 und 4 und Thema 6, Unterthemen 1, 2 und 3 leisten.