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Polarstern-Log #6: Windige Ostern

erstellt von eschick zuletzt verändert: 01.04.2016 11:09

Nach der sehr erfolgreichen zweiten Überquerung der Drake-Passage geht es nun wieder zurück in küstennähere Gewässer. Die gesamte sechste Woche ist jedoch durch sehr unruhige Wetterverhältnisse gekennzeichnet, die pünktlich zu Ostern in Windstärke 10 und Wellenhöhen von bis zu acht Metern gipfeln.

Zeitlicher Verlauf der gemessenen Windgeschwindigkeiten in Beaufort. Rot: Abschnitte mit Sturm und Wellengang. (Bild: Papenmeier/AWI) Der Schwerpunkt dieser Fahrtwoche lag auf den geologischen Probennahmen am Kontinentalhang östlich von Kap Hoorn, im westlichsten Scotiameer, und schließlich im Südost-Pazifik nordwestlich entlang des chilenischen Kontinentalrandes. Nach Abschluss der geologischen Arbeiten mit der Gewinnung von bis zu 16,5 Meter langen Sedimentkernen im subantarktischen Südost-Pazifik direkt südlich des chilenischen Tiefseegrabens dampften wir mit voller Kraft westwärts zurück an die Kap Hoorn-Insel, die wir am nächsten Morgen erreichten.

Der Kap Hoorn-See und unsere Bohrstellen vom Hubschrauber aus. (Bild: Rolf Kilian/Uni Trier)Dort hatten wir in der zweiten Expeditionswoche auf der Insel eine geodätische Messstation eingerichtet, die nun mit dem Helikopter wieder erfolgreich eingeholt werden konnte. Gleichzeitig hatten wir damals einen See vom Helikopter aus vorerkundet. Aufgrund der Wetterverhältnisse konnten wir dort aber leider nicht landen. Diesmal sah es besser aus. So entschieden wir kurzfristig eine dreiköpfige Landgruppe bestehend aus Rolf Kilian (Universität Trier), Sascha Plewe (Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde) und Marc Wengler (Alfred-Wegener-Institut) samt Seebohrausrüstung für zwei Tage auf der Kap Hoorn-Insel auszusetzen. Trotz widriger Wetterbedingungen, besonders am Ankunftstag, konnte die Gruppe erfolgreich einen langen Sedimentkern aus dem See gewinnen.

Christian Hass (AWI) und Max Zundel (Uni Bremen) sind geduldig dabei, die 23 Kern-Segmente zu beschriften. (Bild: Plewe/IOW)Die wichtigsten wissenschaftlichen Ziele dieser Seebohrarbeiten sind paläoklimatischer Natur. Durch die zum Pazifik hin extrem exponierte Lage des Sees erhält dieser außergewöhnlich viel Gischt, sogenannte „sea spray aerosols“, die den Salzgehalt in dem Süßwassersee deutlich erhöhen kann. Unsere englischen Kollegen um Dominik Hodgson vom British Antarctic Survey (BAS) haben auf der benachbarten Hermite-Insel bereits Untersuchungen an kurzen Sedimentkernen zu diesem Thema durchgeführt und uns auch den See auf der Kap Hoorn-Insel empfohlen. Der Salzeintrag wirkt sich einerseits auf die in den Seen lebenden Süßwasserdiatomeen aus, andererseits aber auch auf die Spuren-Geochemie der Sedimente. Über mikropaläontologische und geochemische Sedimentanalysen lässt sich so der Gischt-Eintrag für die Vergangenheit rekonstruieren. Dieser Eintrag hängt wiederum direkt von den Windstärken im Südost-Pazifik ab. Somit sind die Seen auf den exponierten Inseln im Südost-Pazifik ein einmaliges Archiv um Änderungen der Stärke der Westwinde abzuleiten, die eine Schlüsselrolle für das Verständnis der Paläoozeanographie des Südozeans, des Kohlenstoffkreislaufs und der globalen Ozeanzirkulation spielen.

Die Polarstern bricht durch die Wellen. Blick von der Brücke bei Wellenhöhen von 8 m und mehr. (Bild: Ronge/AWI)Während unsere Landgruppe zwei „gemütliche“ Nächte im Zelt auf der Insel verbrachte, gingen die marin-geologischen Arbeiten auf der Polarstern weiter. Zu Beginn der sechsten Fahrtwoche führten wir Profilfahrten am östlich von Kap Hoorn gelegenen Kontinentalhang durch. Wie bereits in der zweiten Expeditionswoche weiter nördlich war die Lokalisierung von Kernlokationen mit ausreichender Sedimentbedeckung auch hier schwierig. Wir befinden uns hier schließlich im Bereich der stärksten Bodenströmungen am Nordrand der Drake-Passage mit verbreiteten sandigen Restsedimenten. Trotz einiger „Bananen“ (verbogenen Kernrohren) konnten wir doch an drei Stationen Oberflächenproben und bis zu acht Meter lange Sedimentkerne gewinnen. Am Mittwoch um 8 Uhr morgens unterbrachen wir die Arbeiten am Kontinentalhang kurz, um die Landgruppe wieder an Bord zu holen. Leider musste diese Aktion bei sich rasch verschlechternden Flugbedingungen nach dem ersten Helikopter-Einsatz abgebrochen werden. Immerhin die drei Landforscher waren wieder an Bord. Aber wir mussten die komplette Bohrausrüstung zurücklassen, die der Trierer Geowissenschaftler Rolf Kilian sich über lange Jahre zusammengestellt und optimiert hatte.

Am gleichen Tag beendeten wir auch die geologischen Arbeiten im Scotiameer und fuhren um die Spitze des südamerikanischen Schelfes herum in den Südost-Pazifik. Dort begannen wir ein detailliertes ozeanographisches Profil mit der "Conductivity, Temperature, Depth"-Sonde (CTD) und einem Kranzwasserschöpfer. Dieses Profil bildet das südlichste von insgesamt vier Profilen über den bisher kaum untersuchten Kap Hoorn-Strom. An der Schelfspitze mündet der Kap Hoorn-Strom in den Hauptstrom des Antarktischen Zirkumpolarstroms und trägt damit zum Gesamtdurchfluss durch die Drake-Passage bei. Insgesamt wurden elf CTD-Stationen, teilweise kombiniert mit Wasserbeprobung, auf diesem Profil gefahren.

Wellen überfluten das Arbeitsdeck beim Ostersonntags-Sturm. (Bild: Sascha Plewe/IOW)Leider konnten einige Schelfstationen aufgrund der sich nach zwei Tagen rasch verschlechternden Wetter- und Seebedingungen nicht mehr durchgeführt werden. Dafür tat sich am Karfreitagmorgen unerwartet ein Wetterfenster für Helikopterflüge auf. Dank der Flexibilität der beiden Piloten Lars Vaupel und Harold de Jager, unterstützt durch die Mechaniker Roland Richter und Mark Rothenburg, konnten wir die gesamte Seebohrausrüstung, die wir zuvor auf der Kap Hoorn-Insel zurücklassen mussten, kurzfristig mit dem Helikopter zurück an Bord fliegen.

Durchquerten wir am Samstag rauhe See mit Windstärken, die teilweise Beaufort 10 erreichten. Bei langsamer Fahrt gegen Wind und Wellen erreichten wir abends die etwas geschützten Gewässer der Bahia Cook in den chilenischen Fjorden. Hier warteten wir einige Stunden den Höhepunkt eines erneuten Sturmes ab. Mit Blick auf die vergletscherten Berge erreichten uns warme Föhnwinde und die Temperatur erreichte Rekordwerte von für unsere Expedition sommerlichen 19 Grad. Nach dem Herausfahren aus der Bahia Cook nahmen Wind und Wellen erneut rasch zu. Obwohl einige Gegenstände von Tischen flogen und das ein oder andere Glas zu Bruch ging, ist zum Glück nichts Schlimmes passiert. Bei leicht abnehmenden Winden erreichten wir am Ostersonntag eine Kernstation, die wir bereits auf dem Hinweg beprobt hatten (siehe Polarstern-Log #2). Wir wollten nun mit unserem zweiten Kolbenlot mit kleinerem Durchmesser versuchen, doch noch einen längeren Kern an dieser für einen Tiefbohrvorschlag für das International Ocean Discovery Program (IODP) anvisierten Station zu gewinnen. Auch wenn wir uns mehr erhofft hatten, konnten wir immerhin drei Meter Sediment gewinnen. Eine zweite IODP-Station etwa 40 Seemeilen nordwestlich brachte leider nur 36 cm Sediment.

Am Ostersonntag verschärfte sich die Wetterlage erneut. Am Mittag und Nachmittag wurden Wellenhöhen von teilweise über acht erreicht. Viele von uns zog es auf die schwankende Brücke, um die gewaltigen Wellenberge zu bestaunen und spektakuläre Fotos und Filme aufzunehmen. Auch das Mittagessen mit Ente und leckerem Nachtisch war leider etwas beeinträchtigt. Trotzdem hat es allen sehr gut geschmeckt und unser Dank geht an Chefkoch Klaus-Peter Redmer und sein Team. Außerdem haben die 1. Stewardess Bärbel Czyborra und ihre Kolleginnen und Kollegen für eine sehr schöne Osterdekoration gesorgt und so ein Stück Heimat auf die Polarstern gebracht. Herzlichen Dank dafür!

 

Seismik-Streamer PS97

Mannschaft und Wissenschaft beim gemeinsamen Ausbringen des Seismik-Streamers beim ersten Geophysik-Einsatz auf PS97. (Bild: Frank Lamy/AWI)


Nach einer weiteren kurzen Sedimentstation am Ende des Osterwochenendes mit fast zehn Metern Sedimentgewinn haben wir in der Nacht Kurs nach Westen genommen und sind 80 Seemeilen über den Chile Tiefseegraben hinaus in den offenen Südost-Pazifik gedampft. Dort wollten wir erneut Sedimente des offenen Ozeans beproben, diesmal ein gutes Stück nördlich der Drake-Passage. Wie in der gesamten Drake-Passage sind auch hier die einzigen Sedimentkerne von US-Amerikanern in den 60er Jahren genommen wurden. Mit dem amerikanischen Militärschiff El Tanin wurden über viele Jahre hinweg relativ engmaschig Proben genommen und so wichtige Pionierarbeit zum Verständnis der marinen Geologie und Paläozeanographie des Südozeans geleistet. Leider sind diese Kerne mittlerweile in einem schlechten Zustand und vielfach nicht mehr für moderne paläozeanographische Methoden geeignet.

Der erste Einsatz des 25 m Kolbenlotes auf PS97 mit einem Kerngewinn von 22,37 m. (Bild: Sascha Plewe/IOW)Wir wussten, dass ein sehr schöner etwa zehn Meter langer El Tanin-Kern in unserem Zielgebiet erbohrt wurde. Leider waren die geographischen Positionsangaben in den 60er Jahren noch nicht sehr genau, da die heutige GPS-Positionierung natürlich viel jünger ist. So planten wir eine Profilfahrt mit unseren beiden Echoloten PARASOUND und HYDROSWEEP ein, um eine geeignete Kernlokation zu finden. Kurz nach der Überquerung des Chile-Grabens mit mächtigen Turbiditablagerungen (durch Trübeströme vom Kontinentalhang umgelagertes Material) wurde der Sedimentcharakter schnell anders. Etwa 50 Seemeilen westlich des Chile-Grabens auf einem Plateau in knapp 3900 Meter Wassertiefe bekamen die Geologen plötzlich große Augen. Das PARASOUND zeigte wohlgeschichtete Sedimentabfolgen mit einer Eindringung der Schallwellen von bis zu 100 Metern. Das bedeutet, relativ weiches, gut kernbares Sediment. Schnell wurde eine Lokation festgelegt und gegen 9 Uhr ging das 20 Meter lange Kolbenlot zu Wasser. Obwohl der Kerngewinn von ca. 15 Metern sehr gut war, überlegten wir, ob noch mehr drin ist. Außerdem entschieden wir kurzfristig, das erste Mal auf dieser Expedition Seismik zu fahren, da diese Kernlokation großes Potential für einen IODP-Bohrvorschlag hat. Trotz einiger Probleme mit der Ausrüstung konnten wir die seismischen Profile erfolgreich abschließen.

Erste Auswertungen zeigen etwa 500 bis 600 Meter Sedimentmächtigkeit in diesem Gebiet an. Im Anschluss haben wir noch Oberflächensedimente mit dem Multicorer beprobt und unser Kolbenlot - das erste Mal im Rahmen unserer Ausfahrt - mit 25 Metern Länge gefahren. Mit mehr als 22 Metern Kerngewinn war der Einsatz sehr erfolgreich.

Das schlechte Wetter hat leider vereinzelt zu Rückfällen der Seekrankheit geführt. Außerdem steigern die Seebedingungen nicht gerade die Regeneration nach harter Arbeit. Trotzdem ist die Stimmung an Bord nach wie vor sehr gut. Das Ende der Expedition PS97 ist nun absehbar. Wir hoffen, dass das Wetter in den nächsten Tagen noch einmal gnädig zu uns ist. Denn es steht noch einiges an marin-geologischen, ozeanographischen und Landarbeiten auf dem Programm.

Ihr Frank Lamy, Fahrtleiter
Position: 54°35´S; 76°36´W (120 Seemeilen westlich der chilenischen Küste)


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.