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Polarstern-Log #5: Der gute Ruf

erstellt von eschick zuletzt verändert: 29.03.2016 11:38

Von der Antarktischen Halbinsel geht es erneut über die Drake-Passage Richtung Südamerika. Bei überraschend gutem Wetter läuft alles wie am Schnürchen, berichtet Frank Lamy in diesem Logbuch-Beitrag. Ist der Ruf der Gegend als eines der schwierigsten Meeresgebiete der Welt wirklich gerechtfertigt?

Ein 20 Meter langes Kolbenlot zurück an Bord. (Bild: Sascha Plewe/IOW)Dank guter Wetterbedingungen kamen wir diese Woche ein gutes Stück voran. Wir haben die Zeit genutzt, hauptsächlich geologische Proben zu nehmen, lediglich für einen Tag unterbrochen von Wasserpumparbeiten an der dritten biologischen Station. Die Geologen bekamen nun ihre zweite Chance, Sedimentkerne und Oberflächenproben über die verschiedenen ozeanographischen Zonen der Drake-Passage zu gewinnen. Diese Kern-Transekte sind einer der Schwerpunkte der paläoozeanographischen Arbeiten unserer Expedition. Ziel ist es dabei, auf einer Linie von Südamerika bis zur antarktischen Halbinsel Sedimentkerne zu gewinnen, um raumzeitliche Veränderungen der Ozeanographie im Bereich der Drake-Passage zu rekonstruieren. Auf unserem westlichen Schnitt über die Drake-Passage (siehe Polarstern-Log #3) konnten wir leider erst südlich der Polarfront längere Sedimentkerne gewinnen. Weite Bereiche zwischen der Subantarktischen Front und der Polarfront waren praktisch frei von Sediment. Der Grund dafür sind wahrscheinlich die starken Bodenströmungen in diesem Gebiet, die verhindern, dass feinkörnige Silt- und Tonpartikel zur Ablagerung kommen.

Dreidimensionale Ansicht der Drake Passage. (Bild: Laura Jensen/Alfred-Wegener-Institut)Nach Beendigung der zweiten biologischen Station ca. 35 Seemeilen nördlich von Elephant Island begann unsere Überquerung der Drake-Passage an ihrer engsten Stelle entlang der Shackleton-Störungszone, die sich von Elephant Island nach Nordwesten bis an die Südspitze des südamerikanischen Schelfes vor Kap Hoorn erstreckt. Dabei handelt es sich um eine wichtige tektonische Störungszone, welche die Plattengrenze zwischen der Antarktischen Platte und der Scotia Platte darstellt. An dieser aktiven Plattengrenze finden großräumige Plattenverschiebungen statt, die auch heute noch immer wieder von Erdbeben begleitet werden. Gleichzeitig kommt es zu bedeutenden Hebungen des Ozeanbodens, die dazu führen, dass die Shackleton-Störungszone als untermeerische Gebirgskette bis zu 2500 Meter über die umgebene Tiefsee aufragt. Besonders in ihrem südöstlichen Teil hat die submarine Erhebung der Störungszone einen weitreichenden Einfluss auf die Ozeanzirkulation und besonders auf die Lage der Südlichen Antarktischen Zirkumpolarstromfront (Southern Antarctic Circumpolar Current Front, kurz SACCF). Die Lage der Polarfront wird dagegen eher durch den Verlauf des Antarktischen-Phoenix-Rückens und dem West-Scotia-Rücken beeinflusst. Schließlich folgt die dritte wichtige Front, die Subantarktische Front, dem Kontinentalrand von Patagonien.

Zurück in wärmeren Gefilden. (Bild: Carina Lange/COPAS)Eine der wichtigsten paläozeanographischen Fragen, die wir mit unseren neu gewonnenen Sedimentkernen beantworten möchten, ist, ob die heute erkennbare Kontrolle der ozeanischen Fronten durch die submarine Topographie in der Vergangenheit ebenfalls gegeben war. Durch die starken Klimaänderungen im Verlauf der letzten Kalt- und Warmzeiten haben sich nämlich die Umwelt-Randbedingungen rund um die Drake-Passage drastisch geändert. Während der Eiszeiten dehnte sich das Antarktische Eisschild bis über die Süd-Shetland-Inseln an den Rand der Drake-Passage aus, gleichzeitig lag das Patagonische Eisschild im Norden auf dem argentinisch-chilenischen Schelf. Durch die Ausdehnung der antarktischen Kaltwasserzone nach Norden, haben sich die ozeanographischen Fronten oberhalb der Drake-Passage im Südost-Pazifik wahrscheinlich deutlich nach Norden verlagert. Insgesamt hat sich die Durchflussmenge durch die Drake-Passage während der Kaltzeiten, wegen schwächerer Westwinde im Norden und ausgedehnterem Meereis im Süden der Passage, vermutlich reduziert. Heute fließen etwa 150 Sverdrup Ozeanwasser durch die Drake Passage. Das entspricht der 150-fachen Wassermenge aller Flüsse der Erde. Die Drake-Passage stellt die wichtigste Engstelle im Verlauf des den Globus umspannenden Antarktischen Zirkumpolarstromes dar. Änderungen dieses Durchstromes haben weitreichende Auswirkungen auf die globale Ozeanographie, den Kohlenstoffkreislauf und das Klima.

Karte der Drake Passage mit den ozeanographischen Fronten. (Bild: Laura Jensen/AWI)Zu Beginn dieses Fahrtabschnitts querten wir die Shackleton-Störungszone nach Westen und konnten dort nördlich der Südlichen Antarktischen Zirkumpolarstromfront zwei bis zu acht Meter lange Sedimentkerne gewinnen. Nach erneuter Querung auf die Nordost-Seite des untermeerischen Gebirgszuges am folgenden Tag konnten wir über die Polarfront hinweg ein detailliertes Profil mit sechs Sedimentkernen, die zwischen sechs und 14 Meter lang sind, gewinnen. Nach einem kurzen Zurückdampfen auf die eintägige dritte biologische Station, ging es am zum Wochenende hin nordwestwärts in Richtung der Subantarktischen Front. Nach Station PS97/089 verschwand die Sedimentbedeckung erneut, abgesehen von einem kleinen Sedimentbecken bei Station PS97/090.

Die mittelfristigen Wettervorhersagen verschlechterten sich stetig, insbesondere für die wind- und welleneexponierteren Lokationen weiter nordwestlich. Nun mussten wir uns entscheiden, ob wir Kurs in Richtung Kap Hoorn halten, oder zurück auf das westliche Profil von der Hinfahrt versetzen. Wir wussten von unserer ersten Überfahrt über die westliche Drake-Passage, dass es dort nördlich der Subantarktischen Front durchgehende Sedimentbedeckung gibt. Vor zwei Wochen konnten wir zeit- und wetterbedingt in diesem Gebiet leider keine Sedimentkerne gewinnen. Deshalb entschieden wir uns kurzfristig dazu, dieses uns schon bekannte Gebiet anzufahren und dort ein relativ engständiges Profil von Sedimentkernen zu gewinnen. Bei Windstärke 7-8 Beaufort arbeiteten wir dieses Profil mit Multi-Corer und Kolbenlot ab. Die Dünung stieg langsam in Richtung 5 Meter und die Decksmannschaft und die Geologen arbeiteten hart an der Grenze des Machbaren. Trotzdem konnten wir hier ein 20 Meter langes Kolbenlot einsetzen und mit 16,5 Meter Kerngewinn die bisherige Rekordlänge unserer Expedition erzielen.

Die ProIron-Arbeitsgruppe hat ihre letzte Station beprobt. Wir sind nun an Bord mit vielen Inkubationsexperimenten beschäftigt. Sie sollen die Frage klären, wie Eisen und andere Spurenelemente das Wachstum des Phytoplanktons in dieser Ozeanregion kontrollieren. Es ist außerdem wichtig, die Bedeutung des gelösten organischen Materials (DOM) hinsichtlich möglicher Effekte auf das Phytoplanktonwachstum besser zu verstehen, da es einen großen Einfluss auf die Chemie von Eisen hat, vor allem auf dessen Bioverfügbarkeit. Daher isolieren wir direkt an Bord organische Substanzen aus dem Seewasser, um sie später im Labor genauer analysieren und mögliche Interaktionen zwischen diesen Molekülen und Eisen besser untersuchen zu können.

 

Seewassertank und Ultrafiltrationseinheit. (Bild: Christel Hassler/Universität Genf)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Experimente an Bord: Seewassertank (li.) und Ultrafiltrationseinheit (re.). (Bild: Christel Hassler/Universität Genf)

 

Aufgrund der Tatsache, dass diese Substanzen nur in sehr geringen Mengen im Seewasser vorliegen, müssen sie aufkonzentriert werden, wofür wir parallel zwei Methoden anwenden: Die erste Methode, die Ultrafiltration, ist eine Separierung nach Größe der organischen Moleküle, wobei eine Aufkonzentrierung von 1000 Liter Seewasser auf einen Liter Seewasser erfolgt (s. Abb. links). Bei der zweiten Methode, der Festphasenextraktion, werden chemische Eigenschaften der organischen Moleküle genutzt, um sie zunächst an spezielle Harze in einer Kartusche zu binden (s. Abb. rechts) und sie später mittels Methanol wieder herunterzulösen. Hierbei wird das organische Material aus maximal 50 Litern Seewasser auf 250 Milliliter Extrakt konzentriert. Um die Natur der organischen Substanzen mit diversen Messmethoden genauer zu erforschen, werden die gewonnenen Proben an insgesamt fünf unterschiedliche Universitäten und Labore vergeben.

Das Wetter und die Seebedingungen bei unserer zweiten Überquerung der Drake-assage waren außergewöhnlich gut. Wir bekamen schon Zweifel, ob der Ruf dieser Gegend als eines der schwierigsten Meeresgebiete der Welt wirklich gerechtfertigt ist. Aber wahrscheinlich hatten wir einfach nur Glück. Die Aussichten für die kommende Woche sind dagegen alles andere als gut.

Wir planen für die nächsten Tage noch ozeanographische und geologische Arbeiten am Kontinentalhang östlich vor Kap Hoorn unter Landschutz. Danach soll es dann, so das Wetter es erlaubt, langsam entlang des chilenischen Kontinentalhangs in das Gebiet vor der Magellan-Straße gehen. Hier wollten wir ursprünglich bereits zu Beginn unserer Expedition arbeiten. Doch das Wetter machte uns einen Strich durch die Rechung und wir mussten einen anderen Weg nehmen. Hoffen wir, dass es diesmal klappt. Alle Fahrtteilnehmer sind wohlauf und die Arbeiten laufen sehr effizient und erfolgreich, nicht zuletzt Dank der sehr guten Zusammenarbeit mit der Mannschaft und der Schiffsleitung.

Ihr Frank Lamy,  Fahrtleiter
Position: 57°09´S; 70°45´W (140 Seemeilen südwestlich Kap Hoorn)


Polarstern Furious Fifties (Abbinder)Im Rahmen der Ausfahrt PS97 begeben sich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus acht Ländern in die stürmischen Gewässer zwischen Kap Hoorn und der Antarktis. Unter Leitung von Frank Lamy, Geowissenschaftler am Alfred-Wegener-Institut (AWI), untersuchen sie, welche Rolle die Drake-Passage für den antarktischen Zirkumpolarstrom und das globale Klima spielt. In Kooperation mit dem AWI berichten die Forscher auf planeterde von Bord.