Robben und Roboter untersuchen antarktische Strömungen | Polarjournal
See-Elefanten werden schon seit Jahren als «Hilfsassistenten» bei Forschungsprojekten eingesetzt. Die dabei verwendeten Datenlogger beeinträchtigen die Tiere nicht und fallen nach einer Weile wieder vom Kopf ab. Die Geräte gehen dabei teilweise verloren, können aber auch wieder eingesammelt werden. Daten werden via Satelliten übermittelt. Bild: C. Guinet, CEBC/Chize, Fance)

Die Erforschung der Strömungsverhältnisse im Südpolarmeer benötigen grossen technischen Aufwand und viel Zeit, um mehr über die treibenden Kräfte der Meereisbildung herauszufinden. Denn das Meereis in der Antarktis spielt eine wichtige Rolle für das globale Klima. Doch wie und durch wen soll das ganze Jahr, auch im Winter, Daten gesammelt werden? Ganz einfach: mit Datenloggern ausgestattete See-Elefanten, die ihre Nicht-Fortpflanzungszeit in antarktischen Gewässern verbringen und Autonome Über- und Unterwasserfahrzeuge, die mit den modernsten Messwerkzeugen ausgerüstet sind. Damit hat ein internationales Forschungsprojekt jetzt herausgefunden, welche grosse Rolle kleinste Meeresströmungen an der Eiskante der Antarktis spielen.

Die beiden Studien, die vor kurzem in den Fachmagazinen der American Geophysical Union erschienen sind, konnten zeigen, dass obere Meeresströmungen, die zwischen 0.1 – 10 Kilometer gross sind, einen grossen Einfluss auf die physikalischen Prozesse unter dem Meereis ausüben, besonders im Winter. Dazu wurden Daten aus dem Weddellmeer von See-Elefanten, die mit sogenannten Datenloggern ausgerüstet gewesen sind, gesammelt und von den Forschern ausgewertet. «Mit den Daten, die von den Robben gesammelt worden waren, konnten wir einen Blick darauf werfen, welchen Einfluss solche Oberflächströmungen auf den Bereich unter dem Meereis haben», erklärt die Hauptautorin der Robbenstudie, Dr. Louise Biddle. «Das ist ein wirklich wertvoller Einblick in einen bisher unbekannten Bereich des Südpolarmeeres.» Denn die Tiere verbringen ihre Zeit ausserhalb der Fortpflanzung an den Eiskanten des Südpolarmeeres und jagen dort nach Kalmaren.

«Das ist ein wirklich wertvoller Einblick in einen bisher unbekannten Bereich des Südpolarmeeres.»

Dr. Louise Biddle

Mit den gesammelten Daten zeigte sich, dass unter dem Meereis im antarktischen Winter mehr Energie angesammelt wird, als bisher angenommen. Ein Vorteil, den die See-Elefanten gegenüber technischen Geräten (UAV) haben, ist die zeitliche und räumliche Auflösung der Datenmenge. Denn während UAVs nur rund alle 10 Tage wiederholende Messungen durchführen, sind See-Elefanten standorttreuer. Dadurch können die kleinen Strömungen und Flüsse, die innerhalb weniger Stunden und nur im Bereich von 100 Meter – 10 Kilometer auftreten gemessen werden.

Die Daten der See-Elefanten wurden durch die beiden autonom operierenden Roboter SB Kringla (links) und den Seaglider (rechts) ergänzt. Die beiden Geräte sammelten während drei Monaten selbstständig ozeanographische Daten an der Meereiskante. Die Geräte sind nur gerade 2 Meter lang und zwischen 52 und 60 Kilo schwer, können aber mehr als 6 Monate unabhängig operieren. Bild: SCOOTECH

Wie spannend und interessant die im Jahr 2008 gesammelten See-Elefanten-Daten wirklich sind, wurde erst jetzt klar. Denn eine zweite Forschungsgruppe unter der Leitung von Assistenzprofessor Sebastian Swart von der Universität Gothenburg nutzte neueste Robotertechnologie in Form von zwei Geräten: Die an der Oberfläche arbeitende Segelboje Kringla und der Unterwassergleiter Seaglider.  Der Leiter der SCOOT (Swedish Centre for Ocean Observing Technology) meint dazu: “Diese neuen Ozeanroboter, die wir via Satelliten kontrollieren können, haben es uns erlaubt, den Ozean in einer bisher nie gekannten Genauigkeit zu messen.» In ihrer Arbeit konnten die Wissenschaftler die Daten der See-Elefanten weiter verfeinern und zeigen, dass in Zeiten, in denen keine Stürme das Südpolarmeer aufpeitschen, die Meeresströmungen viel energiereicher werden. Diese Energie verstärkt die Durchmischung der Wasserschichten und den Transport von Wärme, Kohlenstoff und Nährstoffen in die Tiefe. «Die Messungen haben eine enge physikalische Verbindung zwischen der Atmosphäre und dem Meer gezeigt», erklärt Professor Swart.

„Es ist schon wahnsinnig, dass wir diese Roboter ferngesteuert in einer der abgelegensten Regionen der Welt steuern können während wir neue wissenschaftliche Daten sammeln.“

Sebastian Swart

Besonders erwähnenswert ist die Tatsache, dass die beiden Geräte gerade mal 2 Meter lang und nur 52 bzw. 60 Kilogramm schwer sind. Trotzdem konnten sie drei Monate lang im Südpolarmeer ungehindert Daten sammeln, die sonst weder von Satelliten noch von Schiffen erfasst werden können. «Es ist schon wahnsinnig, dass wir diese Roboter ferngesteuert in einer der abgelegensten Regionen der Welt steuern können während wir neue wissenschaftliche Daten sammeln», meint Swart weiter.

Der südafrikanische Eisbrecher S.A. Agulhas II diente dem Forschungsteam als Plattform für ihre Arbeiten. Von Südafrika aus konnten die Forscher mit dem Schiff an den Rand der Meereiszone fahren und dort ihre Roboter starten. Bild: Environment ZA, Youtube

Quelle: Michael Wenger, PolarJournal

Link zu den Studien:

Swart et al (2020) Geophys Res Let 47 (6) Submesoscale Fronts in the Antarctic Marginal Ice Zone and Their Response to Wind Forcing

Biddle et Swart (2020) J Geophys Res Oceans 125 (6) The Observed Seasonal Cycle of Submesoscale Processes in the Antarctic Marginal Ice Zone

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