Dicker als erwartet 28.11.2014, 06:55 Uhr

Tauchroboter misst die Dicke des antarktischen Eises

Einem internationalen Forscherteam ist es erstmals gelungen, die Eisdicke in der Antarktis genau zu vermessen und eine 3D-Karte zu erstellen. Dafür machte der Unterwasserroboter SeaBED Sonaraufnahmen auf einer Fläche von einer halben Million Quadratmetern. Ergebnis: Das Eis ist an vielen Stellen dicker als erwartet. 

Wie ein Rasenmäher fährt der Tauchroboter in bis zu 30 Metern Tiefe eine Fläche von 400 Mal 400 Meter ab. Die Dicke der Eisdecke liegt zwischen 1,4 und 5,5 Metern. 

Wie ein Rasenmäher fährt der Tauchroboter in bis zu 30 Metern Tiefe eine Fläche von 400 Mal 400 Meter ab. Die Dicke der Eisdecke liegt zwischen 1,4 und 5,5 Metern. 

Foto: Klaus Meiners/Australian Antarctic Division, Peter Kimball/Woods Hole Oceanographic Institution

Auch in der Ozeanografie gilt die Binsenweisheit, dass Forschungsergebnisse immer nur so gut sind, wie die eingesetzten Messinstrumente. Der Unterwasserroboter SeaBED, der seit einigen Jahren für die Vermessung der Eisdicke in der Antarktis eingesetzt wird, hat den Meeresforschern einen Durchbruch in der Messgenauigkeit beschert. Zum ersten Mal liegt eine hochauflösende und dreidimensionale Karte von Teilen der antarktischen Eisfläche vor. Die Ergebnisse hat das Team aus australischen, amerikanischen und britischen Forschern im Magazin Nature Geoscience publiziert.

Satellitendaten und Eisbohrungen sind nicht genau genug

Zwei Mal – 2010 und 2012 – sind die Forscher in Richtung Antarktische Halbinsel aufgebrochen, um das Eis an drei verschiedenen Orten zu vermessen. Ziel waren die Bellingshausen-See und das Weddell-Meer im Westen sowie das Wilkesland im Osten der Antarktis. Ein neuer Unterwasserroboter, der am amerikanischen ozeanografischen Institut Woods Hole entwickelt worden war, wurde eingesetzt und lieferte eine andere und genauere Perspektive auf die riesigen Eisflächen: den Blick von unten.

Die Wissenschaftler bereiten den 200 Kilogramm schweren Tauchroboter auf seinen Einsatz vor. Seine wichtigsten Instrumente: ein Fächersonar und ein Kamerasystem. 

Die Wissenschaftler bereiten den 200 Kilogramm schweren Tauchroboter auf seinen Einsatz vor. Seine wichtigsten Instrumente: ein Fächersonar und ein Kamerasystem. 

Foto: Hanu Singh/ Woods Hole Oceanographic Institution

Diesen Blick können weder Satellitenaufnahmen noch Bohrungen im Eis ersetzen. Auf Satellitenaufnahmen ist unmöglich zu erkennen, wie dick die Schneeschicht auf dem Eis tatsächlich ist. Bohrungen sind extrem aufwändig und können nur einen punktuellen Einblick in das Eis geben. Diese Defizite gleicht der Roboter SeaBED aus, denn er fährt unter der Eisfläche autonom und systematisch ein vorgegebenes Gebiet ab. Und er liefert Daten, mit denen eine genaue dreidimensionale Karte erstellt werden kann.

Tauchroboter fährt unterhalb der Eisfläche wie ein Rasenmäher entlang

SeaBED ist etwa zwei Meter lang, wiegt fast 200 Kilogramm und besteht aus zwei Rümpfen. Im oberen Teil ist die Elektronik untergebracht, im unteren Teil befinden sich die Batterien. Durch den Doppelrumpf wird außerdem eine stabile Wasserlage erreicht. Der Roboter kann navigieren, die Wassertemperatur und den Salzgehalt messen, aber seine wichtigsten Instrumente sind das Fächersonar und ein Kamerasystem.

In einem Raster von 400 Mal 400 Metern fährt der Roboter unter dem Eis in 20 bis 30 Metern Tiefe wie ein Rasenmäher hin und her. Das nach oben gerichtete Sonar misst die stark zerklüftete Struktur der Eisfläche, während die Kamera hochauflösende Fotos schießt. Mit den Daten können die Wissenschaftler die Oberflächenstruktur bis auf 25 Zentimeter genau abbilden und die Dicke des Eises berechnen.

An der dicksten gemessenen Stelle ist das Eis fast 17 Zentimeter stark

„Unsere Karten haben in allen drei untersuchten Regionen gezeigt, dass die durchschnittliche Dicke des Eises deutlich größer ist, als wir nach den Ergebnissen der bisherigen Bohrungen angenommen haben“, sagt Guy Williams vom australischen Antarktis-Forschungsinstitut. Während der beiden Reisen hätten die Forscher zehn Eisschollen mit einer Gesamtfläche von 500.000 Quadratmetern vermessen. „Die durchschnittliche Dicke liegt zwischen 1,4 und 5,5 Metern, an der dicksten Stelle waren es fast 17 Meter.“

Einsatzgebiet der Forscher war die riesige Eislandschaft der Bellingshausen-See. Ihre Erkenntnis: Das Eis ist dicker als bisher angenommen. 

Einsatzgebiet der Forscher war die riesige Eislandschaft der Bellingshausen-See. Ihre Erkenntnis: Das Eis ist dicker als bisher angenommen. 

Foto: Peter Kimball/Woods Hole Oceanographic Institution

Nun plant Williams weitere Reisen in das antarktische Packeis, um die Messungen auf ein größeres Gebiet auszudehnen und insbesondere in Gegenden zu messen, die bislang nur schwer erreichbar waren. „Die neue Technologie wird die Datenlücke schließen, die wir mit anderen Methoden bisher gehabt haben. Sie wird uns helfen, die Rolle des Eises im gesamten Meeresvolumen besser zu verstehen und bessere Klimamodelle zu entwickeln.“

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