Unter den wichtigsten Daten, die ARCSIX-Wissenschaftler in Grönland gesammelt haben, waren detaillierte Messungen von niedrigen, dünnen Wolken, wie sie hier zu sehen sind. (Bildnachweis: Gary Banziger (NASA Langley) und Ralph Kahn (NASA GSFC/Universität Colorado Boulder))
Die bisher ambitionierteste Arktis-Expedition der NASA hat überraschend hohe Konzentrationen von Eisteilchen in Wolken über Grönland entdeckt. Dieser Hinweis könnte helfen zu erklären, warum das arktische Eis noch schneller schmilzt als vorhergesagt.
Die Arktis verändert sich schneller als jeder andere Ort auf der Erde. Daher lautet die Frage, die wir hier stellen: Wird sich die Arktis schnell – oder wirklich schnell – verändern? Patrick Taylor, stellvertretender wissenschaftlicher Leiter der Mission ARCSIX (Arctic Radiation Cloud Aerosol Surface Interaction Experiment), erklärte dies.
Diese mutige Mission in eine der unwirtlichsten Regionen der Welt umfasste den Einsatz einer kleinen Flotte von mit Instrumenten beladenen Flugzeugen, darunter eine NASA C-130 und eine P-3 Orion. Diese flogen durch arktische Wolken und warfen Bojen in die Lücken zwischen den eisbedeckten Gewässern. Obwohl die Wissenschaftler der Behörde die im letzten Sommer gesammelten Daten noch auswerten, ist bereits klar, dass der Staub von Grönlands zunehmend freiliegendem Landmassiv das empfindliche Meereis in den nördlichen Teilen der Erde schmelzen lässt.
Es ist wie ein sich selbst verstärkender Kreislauf, der eine der verwundbarsten Regionen des Planeten in Gefahr bringt.
Das ARCSIX-Flugzeug flog im Sommer 2024, von Mai bis zum 25. Juli, als das saisonale Schmelzen des Meereises seinen Höhepunkt erreichte. Das Team erwartete, Eis mit einer Dicke von etwa 11,5 Fuß (3,5 Meter) zu finden; stattdessen stellten sie eine Dicke von nur 7,2 Fuß (2,2 Meter) fest. „Es deutet darauf hin, dass dieses dickere Meereis nördlich von Grönland nicht so beständig ist wie früher“, sagte Linette Boisvert, die Leiterin der Kryosphärenforschung bei ARCSIX.
Seit Beginn der Satellitenaufzeichnungen im Jahr 1979 hat die Arktis etwa 12 % ihres Eises pro Jahrzehnt verloren. Dies entspricht einer Fläche von rund 1,16 Millionen Quadratmeilen (3 Millionen Quadratkilometern) – ein Gebiet, das größer ist als Alaska, Texas, Kalifornien und Montana zusammen. Das Tempo scheint sich deutlich zu beschleunigen: Das arktische Meereis schrumpft derzeit mit einer Rate von 12,2 % pro Jahrzehnt, sechsmal schneller als in den 1990er Jahren.
Genauer gesagt startete die NASA die ARCSIX-Mission, um herauszufinden, wie lange das Meereis in der Arktis noch bestehen wird. Die Flüge im Sommer lieferten laut Taylor „den umfassendsten Datensatz, der jemals in der Arktis zu Meereis, Wolken, Strahlung und Aerosolen gesammelt wurde“.
Die Datenerfassung an einem so abgelegenen Ort stellte eine enorme logistische Herausforderung dar. Das Team war so groß, dass die NASA zusätzliche Sitze in einem Transportflugzeug der Space Force mieten musste, um Fracht und weitere Vorräte zu transportieren. „Allein der Gedanke daran lässt mich erschaudern“, sagte Christina McCluskey, Klimawissenschaftlerin am National Center for Atmospheric Science. Einer der Transportflüge zur Pituffik Space Base im äußersten Nordosten Grönlands hatte sogar eine NASA-Flagge an Bord – ein Geschenk der U.S. Space Force an den Basiskommandanten. Dieser präsentierte sie stolz im Kaffeehaus und Gemeinschaftszentrum der Basis.
Unter den wichtigsten Daten, die ARCSIX-Wissenschaftler in Grönland gesammelt haben, waren detaillierte Messungen von niedrigen, dünnen Wolken, wie sie hier zu sehen sind. (Bildnachweis: Gary Banziger (NASA Langley) und Ralph Kahn (NASA GSFC/Universität Colorado Boulder))
Um die Dicke des Eises zu messen, ließ die NASA Bojen mit Thermometern in die Lücken zwischen dem treibenden Eis fallen. Dies war eine knifflige Operation: Einige der Bojen wurden von Eisbergen zerschmettert, während andere von neugierigen Tieren bedroht wurden – ein Grund, warum die Bojen weiß gestrichen werden mussten.
„Wenn man sie in einer anderen Farbe gestaltet, werden Eisbären davon angezogen und zerstören sie“, erklärt Taylor. Mit der Zeit, so sagte er, werden die überlebenden Bojen wertvolle Daten liefern. „Da diese Bojen einfache Punkte darstellen, werden die von uns gesammelten Flugzeugdaten räumlich zeigen, wie variabel die Dicke des Meereises ist … indem wir beides zusammenführen, erhalten wir ein klares Bild davon, wie dick dieses mehrjährige Eis ist.“
Klimamodelle – wissenschaftliche Schätzungen, wie sich das Klima der Erde in Zukunft verändern könnte – laufen auf Supercomputern, die täglich enorme Datenmengen verarbeiten müssen, während sich Wolken weltweit bilden und auflösen. Ein Aspekt dieser Modelle betrifft Partikel in den Wolken, die manchmal nur Nanometer groß sind. Diese müssen skaliert und über die gesamte Erdoberfläche gemessen werden.
„Die Dimensionen, die wir verstehen müssen, sind einfach unglaublich“, sagt McCluskey. „Wolken sind die faszinierendsten Dinge auf unserem Planeten. Für mich sind sie der Punkt, an dem alles zusammenkommt.“
NASA-Wissenschaftler, die sieben Jahre Satellitendaten ausgewertet hatten, fanden zuvor heraus, dass 4,5 % der Wolken unter 15 Grad Celsius (59 Grad Fahrenheit) von flüssig zu festem Eis wurden, wenn sie staubig wurden. Die Forscher schätzten, dass die Wolken 93 Nanogramm Staub pro Kubikmeter enthielten – doch die Ergebnisse der ARCSIX-Mission deuten darauf hin, dass die Staubkonzentrationen deutlich höher liegen könnten.
„Wir versuchen herauszufinden, warum wir all dieses Eis in den Wolken finden“, sagt Taylor. „Die Antwort könnte Wissenschaftlern helfen, das Tempo des arktischen Schmelzens besser zu verstehen.“
Wolken reflektieren das Sonnenlicht und verlangsamen das Schmelzen des Eises, wodurch die Arktis geschützt wird. Eiskristalle machen die Wolken schwerer und erhöhen die Wahrscheinlichkeit, dass sie sich auflösen, was das Eis den heißen Sonnenstrahlen aussetzt. Doch das Eis kann sich in den Wolken nicht ohne einen Ankerpunkt bilden. Hier kommt der Staub ins Spiel, der als eine Art „Samen“ oder „Kern“ dient, um den sich das Eis bilden kann.
Unter den wichtigsten Daten, die ARCSIX-Wissenschaftler in Grönland gesammelt haben, waren detaillierte Messungen von niedrigen, dünnen Wolken, wie sie hier zu sehen sind. (Bildnachweis: Gary Banziger (NASA Langley) und Ralph Kahn (NASA GSFC/Universität Colorado Boulder))
NASA-Wissenschaftler vermuten, dass mit dem Rückzug des Eises mehr von Grönlands freigelegter Landmasse Staub abgibt. Dieser wird dann durch starke Winde nach Norden getragen und bildet Eisteilchen in den Wolken darüber. Diese staubbeladenen Wolken verschwinden schneller und lassen mehr arktisches Eis freiliegen, was das Schmelzen beschleunigt.
„Das Meereis nördlich von Grönland wies in den Sommermonaten eine riesige Öffnung auf“, sagt Boisvert. „Wir glauben, dass dies durch sehr warme, feuchte Luft verursacht wird, die durch die Framstraße strömt“, einer Passage zwischen Grönland und Spitzbergen, „nach oben und in Richtung des zentralen Arktischen Ozeans.“
Die weitere Analyse der vom Team gesammelten Daten wird voraussichtlich Aufschluss darüber geben, wie schnell das arktische Eis schwindet.
„Deshalb sind diese Ergebnisse so bedeutsam. Sie helfen uns, die Menge der Eiskristalle zu quantifizieren, und wir können diese Daten in unsere Modelle einfließen lassen, um zu verstehen, wie sich Wolken verändern werden“, erklärte Julia Schmale, eine deutsche Wissenschaftlerin, die sich auf Aerosole und deren Wechselwirkungen mit Wolken spezialisiert hat.
