Der Schweizer Forschungspreis wird an Amy Macfarlane für ihre Doktorarbeit über die Mikrostruktur von Schnee auf Meereis verliehen. Eine ihrer Entdeckungen zeigte, dass Schnee auf Meereis nicht nur vom Himmel fällt, sondern sich auch aus dem Meer darunter bildet.
Als die britische Doktorandin Amy Macfarlane im Jahr 2020 mit dem deutschen Forschungsschiff Polarstern zur „größten Polarexpedition der Geschichte“ aufbrach, ahnte sie nicht, welche wissenschaftliche Entdeckung sie machen würde.
Als die Polarstern im Meereis des Arktischen Ozeans festsaß, kam sie an Bord, um Feldforschung für ihre Doktorarbeit zu betreiben. Ihr Thema war die Mikrostruktur des Schnees auf dem Meereis, und sie brachte Forschungsmethoden mit, die sie für die Alpenforschung in der Schweiz entwickelt hatte – Methoden, die noch nie auf Meereis angewendet worden waren.
Die von ihr und einem Team des WSL-Instituts für Schnee-und Lawinenforschung SLF gesammelten Daten würden ein ganzes Jahr lang hochauflösende Schneemessungen umfassen. Diese Daten werden in ihrer Forschung verwendet, um die Wärmeübertragung innerhalb des Schnees und die Reflexion des Lichts von seiner Oberfläche besser zu verstehen.
Doch als sie zum SLF in Davos, Schweiz, zurückkehrte, bemerkte sie etwas Ungewöhnliches in dem Datensatz. Es gab einen wiederkehrenden Trend bei allen im Winter gesammelten Schneeproben. Das hatte sie nicht erwartet.
„Es war eine wirklich interessante Entdeckung“, sagte Amy Macfarlane gegenüber der Polar Journal AG.
„Als ich mir die Daten ansah, gab es einen kontinuierlichen Trend. Der Schnee in der Arktis ist in der Regel heterogen: Es gibt Zersetzung und Erosion, da es viel Wind gibt. Die Schneedecke ist nie gleich und sie ist immer sehr holprig.
„Die Tatsache, dass das Signal den ganzen Winter über so klar und beständig war, war ein deutliches Zeichen dafür, dass etwas passiert, was wir nicht erwartet hatten“, sagte Amy Macfarlane.
Schnee von unten
Was sie entdeckt hatte, war in der Tat eine Überraschung. Im Gegensatz zu dem, was die meisten Menschen erwarten würden, war nicht der gesamte Schnee auf dem Meereis aus der Atmosphäre gekommen. Das konsistente Signal in den Daten deutete darauf hin, dass ein Teil des Schnees vom Meereis stammte, das sich in Schnee verwandelte.
In einem Kapitel ihrer Doktorarbeit, die 2023 veröffentlicht wurde, schätzte Amy Macfarlane, dass etwa 28 Prozent des Schnees aus dem darunter liegenden Meereis und nicht aus der Atmosphäre stammten.
„Die wichtigste Erkenntnis aus dieser Arbeit war, dass der Schnee auf dem Meereis nicht aus der Atmosphäre stammt, sondern aus dem darunter liegenden Meereis“, sagte sie.
An Land hatten einige Studien bereits darauf hingewiesen, dass das Wasser im Boden darunter zur Schneemasse beiträgt. Aber niemand wusste, inwieweit derselbe Prozess auf dem Eis stattfand, wo viel mehr (gefrorenes) Wasser vorhanden ist.
„Wir hatten einfach nicht zwei und zwei zusammengezählt, um zu erkennen, dass das Meereis eine riesige Quelle von Wasserdampf ist. Bisher gingen wir davon aus, dass die Schneedecke nur aus Niederschlägen stammt. Das verändert unsere Sicht auf die Herkunft des Schnees auf dem Meereis“, sagte Amy Macfarlane.
Beitrag zu Klimamodellen
Zurzeit ist das Meereis für Polarforscher von großem Interesse. Jedes Jahr bildet es sich und schmilzt dann, was große Bereiche der Meeresoberfläche in beiden Polarregionen betrifft.
Eine schneebedeckte, weiße Oberfläche reflektiert 50 – 90 Prozent des auftreffenden Sonnenlichts zurück, während eine blaue Meeresoberfläche 2 – 5 Prozent zurückwirft. Dies ist als Albedo-Effekt bekannt und hat große Auswirkungen darauf, wie sich der Klimawandel in Zukunft auf die Erde auswirken wird.
Zusätzlich zu den optischen Effekten wirkt der Schnee auf dem Meereis auch als Isolator für das darunter liegende Meereis. Daher ist das Verständnis, wie sich die Schneestruktur im Laufe des Winters entwickelt und verändert, für die Klimamodelle der Welt von entscheidender Bedeutung.
Daher sind die Arbeiten von Amy Macfarlane zum Verständnis der Mikrostruktur von Schnee auf Meereis ausgesprochen wichtig, um es vorsichtig auszudrücken. Derzeit wird vorhergesagt, dass die Arktis innerhalb eines Jahrzehnts im Sommer eisfrei sein wird.
„Um gute langfristige Vorhersagen machen zu können, müssen wir die wichtigsten Prozesse verstehen, die in diese Modelle einfließen sollen. Genau dazu wird diese Arbeit hoffentlich beitragen“, sagte Amy Macfarlane.
Die Umweltauswirkungen von Forschungsexpeditionen
Seit Abschluss ihrer Promotion hat Amy Macfarlane eine Postdoc-Stelle an der Arctic University of Norway in Tromsø und der Northumbria University in Großbritannien angenommen. Aber die Bedeutung der Entdeckung, die sie mit ihrer Doktorarbeit gemacht hat, wird nun auch in der Schweiz anerkannt, wo sie ihre Doktorarbeit durchgeführt hat.
In einer Zeremonie am 3. Dezember 2024 wird sie den Prix de Quervain 2024 erhalten. Der Preis wird vom Schweizerischen Polarinstitut an Nachwuchswissenschaftler für ihre herausragenden MA-, PhD- oder Postdoc-Arbeiten verliehen.
Für Amy Macfarlane kam die Anerkennung als willkommene Überraschung.
„Der Wechsel von einem Doktoranden zu einem Postdoc kann schwierig sein. Ich muss bei meiner Arbeit jetzt wirklich unabhängig sein und ich muss daran glauben, dass das, was ich tue, etwas bewirkt. Diese Auszeichnung zu erhalten, ist also wirklich erstaunlich“, sagte sie.
Der Preis ist mit einem Scheck in Höhe von 5000 Schweizer Franken verbunden, und Amy Macfarlane hat sich bereits überlegt, wie sie dieses Geld ausgeben wird. Sie möchte dazu beitragen, die Auswirkungen der Polarforschung auf die Umwelt zu mildern.
„Ich denke über Möglichkeiten nach, wie wir Umweltverträglichkeitsprüfungen für wissenschaftliche Expeditionen in der Arktis standardisieren und fördern können. Umweltverträglichkeitsprüfungen sind in der Industrie gängige Praxis, aber in der wissenschaftlichen Gemeinschaft, insbesondere in der Arktis, fehlen sie oft.“
„Ich arbeite bereits mit einer Gruppe von Nachwuchswissenschaftlern an diesem Thema, aber ich hoffe, dass ich mit diesem Preis einige Qualifikationen erhalte, die mir bei diesem Prozess helfen werden“, sagte Amy Macfarlane.
Ole Ellekrog. Polar Journal AG
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