Leipziger Forschende auf spanischer Antarktis-Expedition

Ushuaia/Leipzig. Eine spanische Forschungsexpedition wird in den kommenden Wochen den Klimawandel an der Antarktischen Halbinsel untersuchen. Mit dabei sind auch zwei Forschende vom Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS), die den Einfluss von Zuckerverbindungen auf die Wolkenbildung über dem Ozean ergründen wollen. Im Januar ist dazu das Forschungsschiff R/V Hespérides von Ushuaia in Argentinien zur Expedition PI-ICE aufgebrochen. Nach der Expedition um die Antarktische Halbinsel folgen bis Mitte März Laborexperimente zu den Wechselwirkungen zwischen Atmosphäre, Eis und Ozean an der spanischen Antarktisstation Juan Carlos I auf der Livingstone-Insel zwischen der Antarktis und der Südspitze Südamerikas.

Im Mittelpunkt der spanischen Antarktis-Expedition PI-ICE (Polar atmosphere-ice-ocean Interactions: Impact on Climate and Ecology) stehen die Auswirkungen des natürlichen marinen Aerosols auf Klima und Ökologie. Diese winzigen Partikel aus dem Ozean sind von großer Bedeutung, weil sie die Sonneneinstrahlung in der Atmosphäre und biogeochemische Kreisläufe stark beeinflussen. Trotzdem mangelt es an Daten zum Aerosol in den Polargebieten und ganz besonders in den polaren Meereiszonen, die eines der größten Ökosysteme der Welt sind – mit einer Vielzahl an Habitaten und Organismen, die unter extremen Bedingungen leben. Da der Klimawandel in den Polarregionen besonders schnell fortschreitet, ist das Verstehen dieser biogeochemischen Prozesse am Übergang Luft-Eis-Meer entscheidend, um Rückkopplungsmechanismen zu erkennen, die den Klimawandel beeinflussen.

Auf dem Forschungsschiff R/V Hespérides werden deshalb Expertinnen und Experten verschiedenster Disziplinen zusammenarbeiten. „Wir haben uns über die Einladung von Expeditionsleiter Manuel Dall’Osto vom CSIC-Institut für Meeresforschung sehr gefreut, da wir so die Gelegenheit bekommen, nach dem Arktischen Ozean auch das Südpolarmeer zu untersuchen. Der Vergleich der beiden Polarregionen könnte interessante Zusammenhänge aufdecken“, berichtet Dr. Manuela van Pinxteren vom TROPOS. Die Atmosphärenchemikerin ist Spezialistin für organische Substanzen und hat sich in den letzten Jahren auf die Wechselwirkungen zwischen Atmosphäre und Ozean spezialisiert. Dabei leitet sie unter anderem das Leibniz-Projekt MarParCloud, das den Prozess von der Bioproduktion im Meer über organische Aerosolpartikel hin zu maritimen Wolken untersucht. Im Fokus steht dabei der Oberflächenfilm des Meeres. „Diese hauchdünne Schicht wirkt wie ein Filter zwischen dem Wasser und der Luft. Alles, was aus der einen Welt in die andere will, muss dort hindurch. Diesen Oberflächenfilm werden wir wieder mit einer Glasplatte vom Schlauchboot oder der Eiskante aus einsammeln und einfrieren, um ihn später im Labor in Leipzig auf Substanzen aus dem Meer und der Luft untersuchen zu können“, so van Pinxteren. Daher nimmt ihr Team gleichzeitig auch Luft- und Wasserproben, um den Weg der Substanzen zu entschlüsseln.

Im Fokus stehen dabei besonders sogenannte Polysaccharide, also Vielfachzucker, die vom Plankton im Meerwasser gebildet werden, in die Luft gelangen und dort dann zu Partikeln werden, an denen Wasser kondensiert oder zu Eis gefriert. Auf diese Weise bilden sich Wolken. Die Bildung und das Rückstrahlungsvermögen der Wolken hat dann Konsequenzen auf die Energiebilanz der Atmosphäre und das Schmelzen des Eises, was wiederum das Plankton im Meer beeinflusst. Diese sehr komplexen Rückkopplungsprozesse zwischen Biosphäre und Klima werden auch Teil der Untersuchungen der MOSAiC-Expedition sein: Im September 2019 wird der deutsche Forschungseisbrecher Polarstern unter Leitung des Alfred-Wegener-Instituts (AWI) ein Jahr lang im arktischen Eis durch das Nordpolarmeer driften. Versorgt von weiteren Eisbrechern und Flugzeugen werden insgesamt 600 Menschen aus 17 Ländern an der MOSAiC-Expedition teilnehmen. Das AWI ist dabei jeweils gemeinsam mit einem internationalen Partner für die fünf Forschungsschwerpunkte verantwortlich: die Physik des Meereises und der Schneeauflage, die Prozesse in der Atmosphäre sowie im Ozean, die biogeochemischen Kreisläufe und das Ökosystem der Arktis. TROPOS wird sich dabei federführend an zwei zentralen Messungen beteiligen: Zum einen wird ein Fernerkundungscontainer für die gesamte Eisdrift kontinuierlich die vertikale Aerosol- und Wolkenverteilung mittels Lidar, Radar und Mikrowellenradiometern erkunden. Zum anderen wird ein Fesselballon während des Fahrtabschnitts 4 die arktische Grenzschicht möglichst genau auszumessen. Daneben wird auch Manuela van Pinxteren wieder den Oberflächenfilm auf dem Meer und auf Schmelztümpeln untersuchen. „2019/20 konzentrieren sich durch die MOSAiC-Expedition viele Nationen auf die Arktis. Gleichzeitig schreitet aber auch in der Antarktis der Klimawandel voran. Die spanische Antarktis-Expedition ist daher wichtig, um Parallelen und Unterschiede besser zu verstehen“, erklärt Sebastian Zeppenfeld vom TROPOS, der den ersten Teil der Expedition bestreiten wird. Im zweiten Teil wird er dann Mitte Februar von Manuela van Pinxteren abgelöst, die an der spanischen Antarktisstation Juan Carlos I auf der Livingstone-Insel einen Monat lang neben Feldmessungen auch Laborversuche unternehmen will.

Seit 2016 untersucht der Sonderforschungsbereich TR172 "Arktische Verstärkung" der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), weshalb sich die Arktis deutlich stärker erwärmt als der Rest der Erde. Zu dem Forschungsverbund gehören neben der Universität Leipzig auch die Universitäten in Bremen und Köln sowie das Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) und das Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) in Leipzig.

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Tilo Arnhold

Links:

R/V Hespérides: https://de.wikipedia.org/wiki/Hesperides
http://www.utm.csic.es/en/instalaciones/hes

Position der R/V Hespérides: http://www.utm.csic.es/index.php/en/instalaciones/hes/realTimeData

Juan Carlos I Antarctic Base: https://en.wikipedia.org/wiki/Juan_Carlos_I_Antarctic_Base
http://www.utm.csic.es/index.php/en/instalaciones/jci
https://www.youtube.com/watch?v=lSYAY8MJvjg
http://www.hbarchitects.co.uk/juan-carlos-1-spanish-antarctic-base/

Livingston-Insel: https://de.wikipedia.org/wiki/Livingston-Insel

PS 106: https://www.awi.de/expedition/schiffe/polarstern.html
https://www.tropos.de/aktuelles/messkampagnen/blogs-und-berichte/polarsternfahrt-ps106-2017/

MOSAiC: https://www.awi.de/im-fokus/mosaic-expedition.html

Leibniz-Projekt MarParCloud (Marine biologische Produktion, organische Aerosolpartikel und maritime Wolken: Eine Prozesskette): https://www.tropos.de/forschung/atmosphaerische-aerosole/prozessstudien-auf-kleinen-zeit-und-raumskalen/natuerliche-und-anthropogene-aerosolquellen-primaeraerosol/das-marine-aerosol/chemische-charakterisierung-des-marinen-aerosols/
https://www.tropos.de/aktuelles/pressemitteilungen/details/zentrale-messkampagne-von-marparcloud-auf-den-kapverden/ DFG-Transregio 172 „Arktische Klimaveränderungen“:

http://www.ac3-tr.de/

Kontakt:

Dr. Manuela van Pinxteren
wissenschaftliche Mitarbeiterin, Abteilung Chemie der Atmosphäre
Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS)
Tel. +49 341 2717-7102
https://www.tropos.de/institut/ueber-uns/mitarbeitende/manuela-van-pinxteren/

und

Prof. Hartmut Herrmann
Abteilungsleiter, Abteilung Chemie der Atmosphäre
Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS)
Tel. +49 341 2717-7024
https://www.tropos.de/institut/ueber-uns/mitarbeitende/hartmut-herrmann/

sowie

Dr. Manuel Dall´Osto (auf Englisch)
Research Group on Marine Biogeochemistry and Global Change
Institut de Ciències del Mar, CSIC
Barcelona, Catalonia, Spain
http://biogeochemistry.org/scientists/manuel-dallosto

oder

Tilo Arnhold
TROPOS-Öffentlichkeitsarbeit
Tel. +49-341-2717-7189
http://www.tropos.de/aktuelles/pressemitteilungen/

und
Ainhoa Goñi Sainz (auf Englisch & Spanisch)
Directora de Comunicación
CSIC
http://www.csic.es/web/guest/prensa

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