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Der Süsswassergehalt des oberen Arktischen Ozeans hat seit den 1990er Jahren um etwa 20 Prozent zugenommen. Das entspricht einem Anstieg von ungefähr 8.400 Kubikkilometern und hat dieselbe Grössenordnung wie die Menge an Süsswasser, die im Mittel jährlich aus diesem Meeresgebiet in flüssiger oder gefrorener Form exportiert wird. Der Gehalt an Süsswasser im oberflächennahen Arktischen Ozean steuert, ob Wärme vom Ozean an die Atmosphäre oder an Eis abgegeben wird. Ausserdem wirkt er sich auf die globale Ozeanzirkulation aus.

Polarstern im Eis
Luftaufnahmen des Eisbrechers Polarstern im Eismeer

Etwa zehn Prozent der globalen Festlandsabflüsse münden über die riesigen sibirischen und nordamerikanischen Flüsse in die Arktis, dazu kommt relativ salzarmes Wasser aus dem Pazifik. Dieses Süsswasser legt sich als leichte Schicht auf die tieferen salzreichen Ozeanschichten und koppelt damit auch deren Wärme von Eis und Atmosphäre weitgehend ab. Veränderungen dieser Schicht sind daher wichtige Steuergrössen für den sensiblen Wärmehaushalt der Arktis. Es ist zu erwarten, dass die zusätzliche Süsswassermenge im oberflächennahen Arktischen Ozean in den kommenden Jahren in den Nordatlantik ausströmen wird. Die Menge des aus der Arktis strömenden Süsswassers beeinflusst die Tiefenwasserbildung in der Grönlandsee und der Labradorsee, und hat damit Auswirkungen auf die globale Umwälzzirkulation des Ozeans.

Meereisproben
Rücktransport eines Schlittens mit Meereisproben zur Polarstern, nachdem sich eine Rinne im Packeis gebildet hat.

Insgesamt über 5.000 gemessene Salzgehaltsprofile haben Dr. Benjamin Rabe vom Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung und seine Kollegen ausgewertet. Um die Tiefenverteilung des Salzgehalts zu messen, haben Forscher Sonden von Schiffen aus eingesetzt oder an grossen Eisschollen angebracht, so dass die Daten während der Eisdrift durch den Arktischen Ozean aufgezeichnet wurden. Zusätzlich gingen Messwerte von U-Booten in die Analysen ein. Ein Grossteil der Daten stammt aus Expeditionen während des Internationalen Polarjahres 2007/08. «Die gut abgestimmten Forschungsprogramme in der Arktis haben die Datengrundlage in diesen schwer zugänglichen Gebieten substantiell verbessert», berichtet Rabe, der auch im kommenden Sommer auf dem Forschungsschiff Polarstern in die zentrale Arktis fahren wird. Das dichte Netz von Beobachtungen in den letzten Jahren erlaubte es erstmalig, eine vergleichende Bilanz des Süsswassergehalts im Arktischen Ozean zu berechnen.

Strömungsmesser
Vorbereitung einer Strömungsmesserverankerung zur Auslegung in der Framstrasse an Bord der Polarstern.

Die Zunahme des Süsswassergehalts zwischen den Zeiträumen von 1992 bis 1999 und 2006 bis 2008 haben Rabe und Kollegen in der Fachzeitschrift Deep-Sea Research veröffentlicht. «Die starken Veränderungen in den oberen Wasserschichten bestehen in erster Linie aus einer Abnahme des Salzgehalts», so Rabe. Ein weiterer aber geringerer Effekt ist, dass die salzarmen Schichten mächtiger sind als früher. Der Süsswassergehalt des Arktischen Ozeans kann durch vermehrte Meereis- oder Gletscherschmelze, Niederschläge, oder über Flusseinträge zunehmen. Ein geringerer Export von Süsswasser aus der Arktis – in Form von Meereis oder flüssig - führt ebenfalls dazu, dass der Süsswassergehalt steigt. Die Autoren der Studie nennen veränderten Export von Süsswasser und veränderte Einträge aus den küstennahen Bereichen Sibiriens in den zentralen Arktischen Ozean als wahrscheinlichste Gründe.

Salzwassermessung
An einer Eisscholle befestigt erheben Sonden Daten über die Temperatur und den Salzgehalt in unterschiedlichen Wassertiefen, während sie mit der Scholle durch die Arktis driften.

Dr. Michael Karcher vom Alfred-Wegener-Institut, Mitautor der Studie, hat mithilfe des gekoppelten Ozean-Meereis-Modells NAOSIM die beobachteten Vorgänge simuliert. Die Modellexperimente erlauben, längere Zeiträume zu untersuchen, also auch Zeiten abzubilden, für die keine Messdaten vorliegen. Das Modell liefert auch wichtige Einblicke in die Ursachen des an- und abschwellenden Süsswassergehaltes und zeigt die grosse Bedeutung des lokalen Windfeldes. Messungen und Modell zeigen darüber hinaus, dass die Veränderungen des arktischen Süsswassergehaltes weit grössere Gebiete umfassen als bisher angenommen.

Quelle: AWI, Bremerhaven