Von Kapstadt bis zur Subantarktischen Front
Samstag, 7. Januar: Polarstern ist vor zwei Tagen aus der Antarktis zurückgekommen und liegt jetzt im Hafen von Kapstadt. Die Wissenschaftler der vergangenen Expedition haben das Schiff bereits verlassen und befinden sich auf der Rückreise oder sind vielleicht schon wieder zu Hause angekommen. Kapitän Pahl und seine Mannschaft erwarten uns gut vorbereitet für den bevorstehenden Fahrtabschnitt. Polarstern hat einen großen Teil unserer Ausrüstung bereits aus Bremerhaven mitgebracht. Weitere Messinstrumente werden in Kapstadt hinzugeladen. Auch die drei Kisten, die direkt von einer anderen Expedition im Pazifik kommen und lange im Zoll in Manila hängengeblieben waren, sind rechtzeitig angekommen und gut verstaut.
Im Laufe des Nachmittags gehen 50 Wissenschaftler aus 12 Ländern an Bord, um gemeinsam neun Wochen im Südlichen Ozean zu forschen: neben einigen Seniorwissenschaftlern, die schon mehrfach in diesem Meeresgebiet mit Polarstern unterwegs waren, sehr viele junge Kolleginnen und Kollegen, die zum Teil Daten für ihre Doktor- oder Masterarbeiten sammeln wollen, zum ersten Mal an einer längeren Seereise teilnehmen und noch gar nicht wissen, ob sie der Seekrankheit entgehen können. Jeder kennt einige der anderen Kollegen, aber keiner kennt alle anderen. Ein spannender Prozess des Kennenlernens beginnt: Das breite Spektrum an Wissen und Erfahrung wird helfen, unsere interdisziplinäre Forschung voranzubringen. Zu den 49 Namen der anderen Wissenschaftler kommen noch die der mehr als 40 Besatzungsmitglieder.
Um 18h verlässt Polarstern pünktlich den Hafen von Kapstadt. Bei relativ ruhiger See werfen wir letzte Blicke auf Land. Wolken wälzen sich über den über 1000 m hohen Tafelberg und fließen ein Stück nach unten, bevor sie sich in der Wärme auflösen. Wir werden viele Wochen kein Land mehr sehen und auch kein anderes Schiff treffen. Außerhalb des schützenden Hafens werden wir mit Böen bis zur Windstärke 8 begrüßt. Unser erster Wegpunkt liegt bei 44° Süd und 10° Ost, d.h. wir fahren in südwestliche Richtung.
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Themisto gaudchaudii , etwa 20 mm groß ( © E. Pakhomov)
Der Südliche Ozean (SO) umfasst das Meeresgebiet um den antarktischen Kontinent herum bis zu einer Breite von etwa 35 oder sogar 30° Süd. Er zeichnet sich durch eine ganz eigene Dynamik aus. Starke Westwinde treiben den Antarktischen Zirkumpolarstrom (ACC nach der englischen Bezeichung Antarctic Circumpolar Current) an und führen gleichzeitig zum Aufquellen von nährstoffreichen Wassermassen im südlichen Teil des SO. Der ACC ist mit einem Transport von über 100 Millionen Kubikmetern Wasser pro Sekunde, oder wie Ozeangraphen sagen, mit 100 Sverdrup, der stärkste Strom im Weltozean (zum Vergleich: alle Flüsse der Erde transportieren zusammen etwa 1 Sverdrup) und verbindet den Atlantik, den Indischen Ozean und den Pazifik. Der ACC besteht aus wenigen engen Strombändern, die immer wieder Mäander ausbilden und zur Erzeugung von Wirbeln führen, analog zu den Hochs und Tiefs der Atmosphäre, allerdings im Ozean mit Durchmessen von nur 10 bis 300 km.
Der Südliche Ozean spielt durch seine Verbindung der anderen drei großen Ozean, durch die Bildung von Bodenwasser, die Einbringung von Nährstoffen in die Oberflächenschichten und natürlich durch seine Größe eine wesentliche Rolle für die globalen Kreisläufe von Elementen, einschließlich von Kohlenstoff und insbesondere von Kohlendioxid (CO2), und damit für das Weltklima.
Das Team um Volker Strass untersucht auf der Expedition physikalische, chemische und biologische Prozesse in Wirbeln und an Fronten, die zum Austausch von Kohlendioxid (CO2) zwischen Atmosphäre und Ozean beitragen und die zum Transport von Kohlenstoff aus dem Oberflächenozean in tiefere Wasserschichten oder sogar bis zum Ozeanboden führen. Dazu muss eine Vielzahl von Parametern wie Temperatur, Salzgehalt, Nährstoff-, Sauerstoff- und Chlorophyllkonzentration u.a. in verschiedenen Wassertiefen gemessen werden. Der Fluss von partikulärem Material in die Tiefe wird mit treibenden Sinkstofffallen, mit Thoriummessungen und mit optischen Verfahren untersucht. Während der Expedition werden gleichartige Untersuchungen in verschiedenen biogeographischen Provinzen durchgeführt.
In einer Wassertiefe von z.T. deutlich über 4000 m leben Tiere, die das herabrieselnde partikuläre organische Material als Nahrungsquelle verwerten und durch vielerlei Wechselwirkungen untereinander ein komplexes Ökosystem bilden. Die Diversität und Ökologie dieser Tiefseelebewesen und der Zusammenhang mit der biologischen Produktion im Oberflächenozean ist der Schwerpunkt der Untersuchung der Arbeitsgruppe um Angelika Brandt, die von Kollegen aus Belgien, Dänemark, der Schweiz und Chile unterstützt wird.
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Pegea confoederata (© E. Pakhomov)
In den ersten Tagen nach Auslaufen und nach Verteilung der Labore beginnt das Auspacken der Mess- und Untersuchungsgeräte und des notwenigen Materials, vom Bleistift über die Filter mit 0.6 mm Porengröße oder den Kanistern, mit denen später Meerwasser vom Wasserschöpfer zu den Filtrationseinheiten transportiert werden wird, bis zu den Mikroskopen und komplexen Analyseaufbauten für die Messung von Spurenstoffen. Wir haben nur wenige Tage Zeit bis zur ersten Station.
Bei 44°Süd, 10°Ost wird am 11. Januar um 10h30 die CTD-Messsonde (Foto 1), deren Sensoren wesentliche Eigenschaften des Meerwassers bis zum Meeresboden ermitteln und deren Wasserschöpfer Proben aus der Tiefe an Deck bringen, an einem Draht bis auf 4600 m Tiefe hinabgelassen und mit gefüllten 22 Schöpfern von je 12 Litern wieder an Deck gebracht. Danach folgen die `Go-Flo’ Schöpfer unseres spanischen Eisenteams, der Lichtsensor des AWI, eine weitere CTD, die nur auf 500 m Tiefe gefahren wird, und die In-situ-Pumpen unser spanischen Kolleginnen für die Messung von Radioisotopen. Während wir auf Station die verschiedenen Messgeräte mit Hilfe von Winden in die Wassersäule hinablassen, nähert sich uns eine Schule von ca. 20 Grindwalen. Sie werden bis zu 6 m lang, gehören zur Untergruppe der Zahnwale und ernähren sich vor allem von Tintenfischen. Die Wale werden begleitet von einem einzelnen kleinen, quäkenden Pinguin. Inzwischen ist es Nacht geworden, die ideale Zeit, um ein großes Netz (das sogenannte RMT) in wenigen hundert Metern Tiefe durchs Wasser zu schleppen: bei unruhiger See gehen Mannschaft und Wissenschaftler an die Grenzen des Möglichen, ohne dabei die Sicherheit zu gefährden. Sie werden durch einen reichen Fang belohnt, der von bis zu gut 20 mm langen Amphipoden mit dem Namen Themisto gaudichaudii (Foto 2) dominiert wird. Diese Amphipoden sind eine wichtige Nahrungsquelle für größere Tiere.
Ausgehend von 44°Süd führen wir auf 10°Ost einen Nord-Süd-Schnitt mit CTD-Stationen in regelmäßigen Abständen von 1/3 Breitengrad durch. Neben Temperatur und Salzgehalt bestimmen wir Sauerstoff- und Nährstoffkonzentrationen in verschiedenen Wassertiefen. Bei ganzzahligen Breitengraden werden diese Messungen ergänzt durch Bestimmungen des Lichtfeldes in den oberen 150 m der Wassersäule und durch Fänge mit dem Schleppnetz (RMT).
Inzwischen sind wir bei 48°Süd angekommen. Die Zooplanktonzusammensetzung, die wir mit Hilfe der RMT-Netzfänge bestimmt haben, ist typisch für die subantarktische Frontzone und besteht hauptsächlich aus Pfeilwürmern (Chaetognatha), Flohkrebse (Amphipoda), Krill (Euphausiacea) und Laternenfischen (Myctophidae). Überraschend war dagegen der Fund von drei sehr großen Salpenarten auf der Station bei 46°Süd, 10°Ost, die etwa 2/3 der Biomasse des gesamten Fangs ausmachten. Die beiden tropischen bzw. subtropischen Salpenarten Pegea confoederata (Foto 3) und Pegea socia kommen normalerweise nicht südlich der Subtropischen Konvergenz bei 38 bis 42°Süd vor. Warum wir diese Arten jetzt so weit im Süden beobachten konnten bleibt zunächst ein Rätsel. Eine Erklärungsmöglichkeit wäre das Eindringen eines warmen Wirbels.
Der Schnitt bis 52°S wird uns durch unterschiedliche biogeographische Provinzen bis über die Polarfront hinaus bringen und uns helfen, einen geeigneten Ort für die erste `vollständige´ Station mit Untersuchungen in der Wassersäule und am Ozeanboden zu finden. Das Benthologenteam wartet sehnsüchtig auf erste Proben, muss sich aber noch wenige Tage gedulden, da wir aufgrund eines Sturmes und hohem Wellengang die Stationsarbeiten unterbrechen müssen.
Dieter Wolf-Gladrow
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