Der Mac im Einsatz: Meereismessung in der Antarktis

25.11.2011 von
 

Scharf bläst der eisige Wind im antarktischen Sommer über die gleißende Schnee- und Eisfläche. Zwei Wissenschaftler des Alfred-Wegener-Instituts für Polar- und Meeresforschung (AWI) bohren mühsam Löcher ins Eis. Der Wind weht so stark, dass der Hubschrauber nicht zur Eisdickenmessung aufsteigen konnte; heute ist Handarbeit angesagt.


Wenn auf der Südhalbkugel unserer Erde der Winter herrscht, sind rund 20 Millionen Quadratkilometer des Südpolarmeeres mit Eis bedeckt. In der Arktis sind es im Winter 15 Millionen Quadratkilometer. Die mit Entstehung und Schmelze dieses Meereises verbundenen Prozesse beeinflussen das Klimasystem der Erde und die globalen Meeresströmungen. Seit über zehn Jahren führt das AWI kontinuierliche Messungen durch, um herauszufinden, ob das Meereis im Laufe der Zeit an Dicke zu- oder abnimmt, um daraus Rückschlüsse auf das globale Klima zu ziehen.

Die im Fachbereich Klimasystem arbeitenden Wissenschaftler führen Feldexperimente und numerische Modellstudien durch, um die ozeanische Zirkulation, den Transport von Energie und Substanzen im polaren Ozean und der polaren Atmosphäre und den Einfluss dieser Prozesse auf das globale Klimageschehen zu erforschen. Im harten Expeditionsalltag im Südpolarmeer oder bei der mathematischen Auswertungsarbeit am Institutsschreibtisch hat sich der Mac bewährt.

Wie muss man sich die Meereismessungen zur Bestimmung der Eisdicke vorstellen? Die Dicke des ebenen Eises und der Presseis-Rücken, das sind sozusagen Mini-Gebirgszüge aus Eis, die sich durch Stürme übereinandergeschoben haben, werden gemessen. Letztere können übrigens über zehn Meter dick werden, im Gegensatz zum ein bis drei Meter dicken ebenen Eis. Diese Messungen werden mit einem Hubschraubersystem durchgeführt – als Teil von
Schiffsexpeditionen in den Polargebieten.

High-Tech und Handarbeit

Der Hubschrauber wird also zum Beispiel an Bord des AWI-Forschungsschiffes Polarstern mitgeführt und steigt überall dort zur Messung auf, wo das Schiff zum Einsatz kommt. Unter dem Hubschrauber hängt ein Messgerät, der sogenannte EM-Bird, der in einer Höhe von zehn Metern über das Eis geflogen wird und nach einem Induktionsverfahren arbeitet. Ein elektromagnetischer Sender im Messgerät induziert elektrischen Strom im Meerwasser, wodurch ein Magnetfeld entsteht, das von den Empfängerspulen im Bird gemessen wird. Der Bird kommuniziert mit dem Hubschrauber per WLAN.

Sofern die Witterung es zulässt, startet der Hubschrauber während der Forschungsreisen einmal am Tag. Ist das nicht möglich, wird direkt auf dem Eis nach der hergebrachten Methode gemessen, indem Löcher ins Eis gebohrt werden. Bei einer Eisdicke von zwei bis drei Metern ist das eine anstrengende Arbeit, vor allem, wenn zuvor noch der stellenweise hohe Schnee beiseitegeschaufelt werden muss. Da kommt man auch bei -30° Celsius ins Schwitzen.

Die dabei gesammelten Messdaten sind riesige ASCII-Files, die bereits an Bord des Forschungsschiffes zusammengetragen werden. Die Datenausbeute eines typischen dreistündigen Messfluges beträgt rund 45 MB. Über eine Speicherkarte holen die Wissenschaftler sich diese Daten zur Auswertung auf den Laptop. Dort werden Modellkurven an die Daten angepasst, aus denen dann die Eisdicke berechnet werden kann.

Igor hilft

Trotz der oftmals harschen Bedingungen in den Expeditionsgebietenhat der Mac die Wissenschaftler noch nie im Stich gelassen. Selbst aufwändige mathematische Berechnungen stellen für den Mac kein Problem dar. Und dank Mac OS X fungiert der Mac sogar als Terminal. Die gemessenen Daten werden dann in das Programm Igor eingelesen. Die Software mit zahlreichen Funktionen kann naturwissenschaftliche Daten analysieren, auswerten und darstellen und erstellt die Eisdickenverteilung in dem vermessenen Gebiet.

Nach einigen Monaten im Eis wieder zurück im Institut übernimmt der dortige Mac die anspruchsvollen Rechenaktionen. Und diese werden künftig noch größer. Spätestens, wenn es darum geht, die gemessenen Eisdicken mit Satellitenbildern zu korrelieren, ist Rechenleistung gefragt.

Mit CryoSat-2 ist im April 2010 ein Satellit gestartet, mit dem die Kryosphäre – also die eisbedeckte Oberfläche eines Planeten – vermessen wird, insbesondere die Eismassen in Arktis und Antarktis. Dazu trägt der Satellit ein spezielles Radaraltimeter zur Bestimmung der Dicke von Meereis sowie der Oberflächenhöhen von Landeis in der Arktis und Antarktis mit sich. Bisher war der EM-Bird das einzige Verfahren, mit dem das großflächig möglich war. Auf die Wissenschaftler am AWI in Bremerhaven kommen dann noch mehr Messungen zu. Im Zuge eines Satellitenvalidationsprojektes, in dem der Satellit zweimal im Jahr zur selben Zeit über dasselbe Gebiet fliegt, werden die Wissenschaftler
die Satellitendaten mit den eigenen Messungen vergleichen und gegebenenfalls korrigieren. Und dabei wird sich zeigen, ob die Dicke des Meereises wie zum Beispiel in der Arktis jährlich im Schnitt um 17 Zentimeter dünner wird.

Keine News mehr verpassen. – Folgen Sie uns auf Facebook, Twitter oder nutzen Sie unseren RSS-Feed!




Keine News und Story auf m-magazin.net verpassen!

Folgen Sie uns auf Facebook, Twitter, Pinterest
oder abonnieren Sie unseren YouTube-Kanal oder RSS-Feed!


Mehr zum Thema