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01/30/09

Arktisforschung | Kein Nordlicht ohne "Polarstern"

Von Magdalena Hamm

"Wenn die Polarforschung in Deutschland konkurrenzfähig bleiben will, dann ist ein neues Forschungsschiff mit Bohrtechnik unerlässlich", erklärt Jörn Tiede, ehemaliger Direktor des Alfred-Wegener-Instituts für Polar- und Meeresforschung (AWI). Bohrkerne, die aus dem Meeresboden der Arktis gefördert werden, sind vor allem für die Klimaforschung aufschlussreich. Die einzelnen Sedimentschichten geben Auskunft über den Temperaturverlauf der Vergangenheit. Nachdem auch der Wissenschaftsrat 2006 eine Empfehlung aussprach, stellte das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mehr als fünf Millionen Euro für eine Machbarkeitsstudie und die technische Planung zur Verfügung. Während der zweijährigen Planungsphase wurde klar: Der neue Super-Forschungseisbrecher "Aurora Borealis" kann nicht allein ein deutsches Projekt werden. Die Europäische Kommission nahm das Schiff daher als eines von sieben Großforschungsprojekten des Forschungsbereichs "Environmental Sciences" in die Liste des "European Strategy Forum on Research Infrastructures" (ESFRI) im 7. EU-Forschungsrahmenprogramm auf. Laut der Kommission haben viele europäischen Nationen großes Interesse daran, die arktische Umwelt und deren potenzielle Veränderungen zu verstehen, da ihre Territorien teilweise bis in die hohen nördlichen Breiten reichen.

"Aurora Borealis": So soll das neue europäische Forschungsschiff aussehen. © AWI


"Aurora Borealis" ist dem bisherigen Star der europäischen Polarforschung, dem deutschen Eisbrecher "Polarstern", in vielen Punkten überlegen. Es wird die weltweit erste Kombination aus Eisbrecher, Bohrschiff und Mehrzweck-Forschungsschiff sein. Eine neuartige Bohrtechnik soll es erlauben, vom Packeis aus Bohrkerne aus 5000 Metern Wassertiefe plus 1000 Metern Bohrtiefe im Meeresboden zu fördern. Im treibenden Packeis wird das Schiff dabei durch ein dynamisches Positionierungssystem (siehe Infokasten) an einem Standort gehalten werden. Bisher entnehmen die Forscher Bohrkerne mit Hilfe von Schwereloten. Die hohlen Metallröhren werden von Bord aus in den weichen Meeresgrund gerammt. Sie erreichen aber nur die oberflächlichen Schichten in bis zu 60 Metern Tiefe. Die "Aurora Borealis" soll außerdem auch über die Wintermonate und somit ganzjährig in der Arktis eingesetzt werden können. Die "Polarstern" dagegen verbringt seit ihrer ersten Forschungsfahrt im Jahre 1982 jeweils nur die Sommermonate in der Arktis, da sie Eis nur bis zu einer Dicke von 1,5 Metern brechen kann und das Eis im Winter bis zu drei Meter dick wird. Nach kurzer Wartungszeit im Heimathafen Bremerhaven reist das Schiff dann gen Süden in die Antarktis. Das Pendeln zwischen den Polen verursacht einen großen Teil der hohen Betriebskosten für die "Polarstern".

Die wissenschaftliche Koordinatorin des "Aurora Borealis"-Projekts, Martina Kunz-Pirrung, sieht hier großes Einsparungspotenzial: "Durch den ganzjährig möglichen Einsatz der ‚Aurora Borealis‘ in der Arktis wird das teure Pendeln der ‚Polarstern‘ überflüssig." Uwe Nixdorf, Geophysiker und verantwortlich für die Forschungsschiffe am Alfred-Wegener-Institut, hält dagegen: "Schon während des Transfers der ‚Polarstern‘ in die Antarktis wird eine Menge Wissenschaft betrieben. Seit Jahren sammeln wir auf dieser Route Daten über Luftverschmutzung und beproben die südlichen Gewässer." Nixdorf kann sich außerdem nicht vorstellen, dass man auf die Arbeit mit der „Polarstern“ in der Arktis gänzlich verzichten kann. "Wir haben fest installierte Anlagen für geologische und biologische Daten vor Spitzbergen liegen. Diese werden einmal im Jahr überprüft und gewartet. Derart simple Aufgaben mit einem Schiff wie der ‚Aurora Borealis‘ durchzuführen, bedeutete, mit Kanonen auf Spatzen zu schießen!" Seiner Meinung nach ist klar, dass die "Polarstern" auch weiterhin in beiden Polargebieten eingesetzt werden muss. „Beide Schiffe sind sehr unterschiedlich angelegt, jedes hat seine Einsatzgebiete, keines kann das andere ersetzen.“ Hier stimmt auch Martina Kunz-Pirrung zu: "Die ‚Polarstern‘ übernimmt wichtige multifunktionale Aufgaben. Sie versorgt zum Beispiel auch unsere Forschungsstationen, wie die Neumayerstation in der Antarktis." Kürzlich wurde daher eine Neuauflage des Schiffes im Kuratorium des Alfred-Wegener-Instituts beschlossen. "Bis 2015 wird das alte Modell noch seine Dienste tun, danach kommt ‚Polarstern II’. Das ist sicher", so Nixdorf.

Expedition: Die "Polarstern" in der Arktis: " © AWI


Wann die "Aurora Borealis" das erste Mal gen Norden aufbricht ist noch nicht sicher, denn noch steht die Finanzierung nicht. Die Baukosten werden auf 650 Millionen Euro geschätzt. Wie diese Summe aufgebracht werden soll, darüber berät der im Dezember 2008 gegründete Zusammenschluss "European Polar Research Icebreaker Consortium" ( ERICON), der mit 4,5 Millionen Euro aus dem 7. Forschungsrahmenprogramm der EU gefördert wird. "ERICON besteht aus Vertretern von 15 Institutionen aus zehn europäischen Ländern. Sie bauen jetzt die nötigen Managementstrukturen auf, um europäische Partner zu finden, die sich an der Finanzierung beteiligen", so Kunz-Pirrung. "Einige Regierungen haben schon Interesse bekundet, darunter Russland und Norwegen, aber es gibt noch keine konkreten Zusagen."

Wenn Anrainer-Staaten des Nordpolarmeers wie Russland und Norwegen Interesse an Bohrungsprojekten in der Arktis bekunden, kann nicht ausgeschlossen werden, dass es ihnen neben der Wissenschaft auch um die Erschließung neuer Öl- und Gasressourcen geht. Martina Kunz-Pirrung beteuert aber, dass solche Überlegungen nicht in die technische Konzeption des Schiffes eingeflossen sind. "Anders als das japanische Bohrforschungsschiff ‚Chikyu‘ wird die ‚Aurora Borealis‘ nicht mit einer Bohrtechnik ausgestattet, die es ermöglicht, Öl- oder Gasvorkommen anzubohren." Auch Geophysiker Nixdorf versichert, dass das vorrangige Interesse der Grundlagenforschung gilt. "Aber geowissenschaftliche Forschung ist hinsichtlich Energievorkommen nie ganz ‚keimfrei‘. Es werden immer auch Daten gesammelt, die für Energiekonzerne interessant sein könnten", räumt er ein.

Querschnitt durch die "Aurora Borealis" © AWI


Dieser Beitrag entstand im Zuge des EuroScience Open Forum (ESOF) 2008.


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Zahlen zur "Aurora Borealis"

Länge x Breite: 199,85 x 49,0 Meter
Tiefgang: 13 Meter
Fahrtgeschwindigkeit im offenen Wasser: 12 Knoten
Maximale Geschwindigkeit im offenen Wasser: 15,5 Knoten
Personal (Besatzung, Wissenschaftler, Helikopterbesatzung): 120 Personen
voraussichtlich Betriebskosten: ca. 36 Mio. Euro/Jahr
Dauer einer Expedition: max. 90 Tage

"Aurora Borealis": Der neue Superlativ

Die "Aurora Borealis" wird die weltweit erste Kombination aus Eisbrecher, Bohrschiff und Mehrzweck-Forschungsschiff sein. Das Schiff wird so ausgerüstet, dass es zu allen Jahreszeiten in polaren Gebieten und in der offenen See einsetzbar ist. Die wichtigste Neuentwicklung ist, dass sich das Schiff mithilfe seitlichen Eisbrechens flexibel und so auch gegen das treibende Eis genau auf Position halten kann. Die Technik heißt "dynamische Positionierung" und ermöglicht es der "Aurora Borealis", ohne die Begleitung von weiteren Eisbrechern Tiefseebohrungen durchzuführen. Durch eine spezielle Rupfform kann das Schiff eine geschlossene Eisdecke von bis zu 2,5 Meter Dicke bei einer Geschwindigkeit von bis zu zwei bis drei Knoten brechen. Eine weitere Besonderheit sind die sogenannten "Moon Pools", zwei sieben mal sieben Meter große, durchgehende Schächte in der Mitte des Schiffsrumpfes. Über dem hinteren "Moon Pool" wird der Bohrturm stehen, der vordere Schacht erlaubt es erstmals, auch sehr empfindliche und teure Geräte, etwa ferngesteuerte Unterwasserroboter, unter eine geschlossene Eisdecke zubringen, ohne dass sie Wind und Wellen ausgesetzt sind.

Zahlen zur "Polarstern"

Länge x Breite: 118 x 25 Meter
Tiefgang: 11,2 Meter
Höchstgeschwindigkeit: 16 Knoten
Personal (Besatzung, Wissenschaftler, Helikopterbesatzung): 94 Personen
Betriebskosten: 17 Mio. Euro/Jahr

"Polarstern": Immer noch gefragt

Die "Polarstern" ist nahezu 320 Tage im Jahr auf See. Zwischen November und März, dem antarktischen Sommer, wird am Südpol geforscht und die Neumayerstation versorgt. Die zweite Hälfte des Jahres bereist sie die Arktis. Das Schiff kann bis zu 1,5 Meter dickes Eis brechen und hält Temperaturen bis zu -50 °C aus. Es ist unter anderem für biologische, geologische, und meteorologische Forschungsarbeiten ausgerüstet und verfügt über neun wissenschaftliche Labors. Zusätzliche Laborcontainer können auf und unter Deck gestaut werden. Seit 1982 wurden mit der "Polarstern" fast 50 Expeditionen durchgeführt. Sie soll mindestens noch bis 2015 in Betrieb sein; danach soll sie von der neuen "Polarstern II" ersetzt werden. Die Betriebskosten für ein Jahr betragen etwa 17 Millionen Euro, ein einziger Tag kostet somit fast 50.000 Euro. Ein großer Teil davon entfällt auf den enormen Treibstoffverbrauch: Bei schweren Eisfahrten benötigen die vier insgesamt 20.000 PS starken Motoren etwa 50 Kubikmeter Diesel.

Interessante Links

"Aurora Borealis":
 Homepage des europäischen Forschungseisbrechers
"Polarstern:
 Das schwimmende Großlabor
Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung:
 Homepage vom AWI
European Strategy Forum on Research Infrastructures:
 PDF der ESFRI-Roadmap 2008
7. Forschungsrahmenprogramm der EU:
 Deutsches Portal

Worin unterscheiden sich Arktis und Antarktis?

Die Arktis ist kein Kontinent, sondern ein von Kontinenten umgebenes Meer: das Nordpolarmeer. Auf diesem bis zu 5500 Meter tiefen Meer schwimmt eine mehrere Meter dicke Eisdecke, die sich vor etwa einer Million Jahren gebildet hat. Das arktische Eis bedeckt im Winter fast das gesamte Nordpolarmeer, dann ist es dort um -30 °C kalt. Im Sommer bewegen sich die Temperaturen um den Gefrierpunkt und die Eisausdehnung nimmt ab — mit dem Klimawandel sogar immer weiter.
Die Antarktis hingegen ist ein Kontinent und besitzt daher eine Festlandmasse. Sie ist von einem Ring-Ozean, dem Südpolarmeer, umgeben. Die Vereisung der Antarktis begann vor etwa 15 Millionen Jahren. Es ist kälter als in der Arktis, und die Eisausdehnung unterliegt starken jahreszeitlichen Schwankungen. Ein Besucher am Südpol steht auf dem fast 3000 Meter dicken Eis des Kontinents. Die Temperaturen liegen im Sommer bei -30 °C und im Winter bei -60 °C.
Ein einfaches Unterscheidungsmerkmal: In der Antarktis gibt es mehrere Pinguin-Arten, wie den Kaiserpinguin, aber keine Eisbären – denn die leben nur in der Arktis.


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