»Die Physik belehrt uns eines Besseren«

Normalerweise schwimmt das Meereis genauso wie auch die Eisberge: Ein Zehntel guckt oben raus, neun Zehntel befinden sich unter der Wasseroberfläche. In der Antarktis haben wir den besonderen Fall der dicken Schneeauflage, die sehr schwer sein kann und so die Oberfläche des Meereises nach unten drückt. Es läuft dann Ozeanwasser auf die Schnee-Eis-Grenzfläche. Der Schnee wird mit Ozeanwasser getränkt und damit auch mit Leben. Ein Eiskern ist also auch für meine Kollegen aus der Biologie interessant. Und er ist übrigens nicht nur weiß, sondern eher gemustert wie ein Zebra: Unten eine braune Schicht aus Algen und oben nochmal. Deshalb behaupte ich immer, dass ich einen Eiskern aus der Antarktis von einem aus der Arktis unterscheiden kann. Bei einem arktischen Bohrkern sieht man sehr viel mehr Leben an der Unterseite.

Wie untersuchen Sie als Physikerin solche Eiskerne?

Es gibt zwei Untersuchungsmethoden. Erstens schneide ich dünne Scheiben aus dem Eiskern und schaue sie mir unter polarisiertem Licht an. Damit erkenne ich Strukturen, anhand derer ich beurteilen kann, ob das Eis in ruhigem oder turbulentem Wasser gebildet worden ist. Denn in ruhiger See bildet sich eine dünne Eisschicht, die immer dicker wird. Ist die Wasseroberfläche dagegen rau – und das ist im Südozean wesentlich häufiger der Fall – beginnt sie zwar zu gefrieren, wird aber immer wieder aufgebrochen. Zweitens schmelze ich die Eiskerne, um den Salzgehalt zu bestimmen und sogenannte Wasserstoffisotopen zu analysieren. So kann ich bestimmen, wie viel Eis aus Schnee und wie viel aus dem Ozean gewachsen ist.

Wofür nutzen diese Erkenntnisse?

Das Meereis ist ein Indikator für potenzielle Veränderungen. Der Südozean hat einen Salzgehalt von 34 bis 35 PSU (Practical Salinity Units). Wenn sich Meereis bildet, wird der Großteil des Salzes nicht in die Eisstruktur mit eingebaut. Es hat einen mittleren Salzgehalt von 4 bis 5 PSU, vergleichbar mit Nudelwasser. Der Schnee auf dem Meereis ist komplett süß. Eine stärkere Erwärmung in der Atmosphäre hätte zur Folge, dass der Schnee schmilzt. Die Schicht aus geschmolzenem und nachts wieder gefrorenem Schnee wäre dann dicker. Wird der Ozean wärmer, würden wir erwarten, dass das Eis von unten schmilzt und dementsprechend dünner wird. In der Folge sinkt das Eis unter der Last des Schnees weiter, und das salzige Meerwasser tränkt den Schnee, der später zu Eis gefriert.

Geben Ihre Eiskerne also einen Hinweis auf die Entwicklung des Klimas?

Auch Forscher vor mir haben solche Eiskerne gezogen, ich kann meine Analysen etwa mit denen aus den 1980er-Jahren vergleichen – und somit durchaus Veränderungen des Klimas feststellen. Meine Bohrkerne des Meereises sind allerdings nur zwei bis drei Jahre alt. Sie sollten nicht mit Eiskernen des antarktischen Landeises verwechselt werden. Mit diesen können wir Tausende von Jahren zurückblicken: Sie sind die wahren Klimaarchive.

Welchen Trend können Sie ausmachen?

In den Eis-Eigenschaften sehe ich im Südozean bisher keine signifikanten Veränderungen. Das ist für mich ein gutes Zeichen. Aber es ist natürlich auch eine Frage der Zeit, wann es anfängt, sich zu verändern. Und dann ist natürlich die spannende Frage: An welcher Stelle verändert es sich zuerst? In der Antarktis gibt es sehr große regionale Unterschiede, sowohl das Meereis als auch das Landeis betreffend. Seit sieben Jahren ist das Meereis der Antarktis insgesamt rückläufig. Aber wir können noch nicht von einer Trendwende sprechen – dafür ist der Zeitraum viel zu kurz. Zumal wir auch nicht vergessen dürfen: Wenn wir uns die vergangenen Jahre anschauen, sehen wir in der Antarktis eine starke Variabilität in der Meereisausdehnung. Trotzdem ist der Rückgang auffällig. Und die kommenden Expeditionen werden zeigen, inwieweit das Klima mit reinspielt.

In welcher Region der Antarktis forschen Sie bevorzugt?

Aus logistischen Gründen ist die Spielwiese des AWI das Weddelmeer: Am nordöstlichen Rand liegt die deutsche Forschungsstation Neumayer 3, die von der Polarstern versorgt werden muss. Aber ich bin unfassbar dankbar dafür, in dieser Region forschen zu dürfen. In der Antarktis nimmt im Winter die Meereis-Ausdehnung zu, und im Sommer nimmt sie ab. Trotzdem bleibt immer ein Teil zurück. Ein Großteil dieses mehrjährigen Eises befindet sich im Weddelmeer. Deshalb habe ich dort die Gelegenheit, das ganze Jahr über einjähriges und mehrjähriges Eis zu beproben. Außerdem können wir im Weddelmeer eine starke Interaktion zwischen dem Ozean und dem dahinterliegenden Landeis beobachten. Das ist auch ein spannendes Forschungsfeld, wie ich bei meiner letzten Expedition von Anfang November 2022 bis Anfang März 2023 erfahren durfte. Ich war erstmals für vier Monate an der Neumayer-Station – denn eigentlich bin ich ein Schiffskind. Nun habe ich auch den Landeis-Hut aufgesetzt und mich in diesem Bereich weitergebildet. Viele Messprinzipien sind vergleichbar, und es ist wertvoll, sich mit den Kollegen auszutauschen.

Was beeinflusst die Ausdehnung des Meereises?

In der Antarktis sitzt der Kontinent in der Mitte, der antarktische Ozean mit dem Meereis darum herum. Die Ausdehnung des Meereises ist im Wesentlichen von sogenannten katabatischen Winden bestimmt. Diese entstehen auf dem kalten, hohen Festland und treiben das küstennahe Meereis immer weiter nach Norden. Dementsprechend gibt es eine starke Korrelation zwischen den Windfeldern und der Meereisausdehnung. Aber natürlich hängen die Windfelder auch mit Temperaturfeldern zusammen, die wiederum in der Arktis eine noch größere Rolle spielen. Und auch der Ozean beeinflusst die Ausdehnung: Wird er wärmer, bildet sich weniger Meereis.

Was bedeutet das für den Meeresspiegel?

Schmilzt das antarktische Meereis, hat das keinen direkten Einfluss auf den Meeresspiegel. Maßgeblich für die Erhöhung des Meeresspiegels verantwortlich ist stattdessen das Abschmelzen der Landmassen. Denn dieses Eis sitzt auf dem Kontinent und kommt zusätzlich in den Ozean. Das Meereis dagegen ist zum Großteil aus Ozeanwasser gespeist. Eine Rolle spielt dann aber doch die thermische Expansion: Schwindet die Meereis-Fläche, erwärmt sich der Ozean. Und wenn ein Medium wärmer wird, braucht es mehr Platz. Dass der Meeresspiegel ansteigt, ist also indirekt auch vom schmelzenden Meereis beeinflusst.

Gibt es also Grund zur Sorge?

Ja, die Veränderungen sind durchaus alarmierend. Wir hatten im Juni die große internationale Meereis-Konferenz hier in Bremerhaven zu Gast. Auf diesen Konferenzen lag der Fokus schon immer sehr stark auf der Arktis. In den vergangenen Jahren hat die Antarktis in der Community an Bedeutung gewonnen. Auch dahin schauen nun alle und wollen verstehen, was vor sich geht. Denn wie auch in der Arktis haben wir in der Antarktis noch grundlegende Verständnislücken. Nur sind wir im Süden noch schlechter aufgestellt. Das liegt auch daran, dass die Antarktis wesentlich schwerer zu erreichen und die Forschung dort entsprechend aufwendiger zu betreiben ist.