Am 15. Juli 2010 wird das Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in der Helmholtz-Gemeinschaft dreißig Jahre alt. Mit seiner innovativen Wissenschaft und exzellenten Forschungsinfrastruktur hat sich das Alfred-Wegener-Institut (AWI) zu einem der weltweit führenden und international anerkannten Zentren für Klimaforschung in beiden Polarregionen und den Meeren entwickelt. Spitzenforschung zum Meereis, den Polarmeeren und ihren Ökosystemen, der Nordsee, dem Wattenmeer, den Eisschilden Grönlands und der Antarktis, der polaren Atmosphäre, den Dauerfrostgebieten, der Klimageschichte und der Vergangenheit unserer Erde zeichnet das Alfred-Wegener-Institut aus. Charakteristisch sind außerdem seine starke internationale Vernetzung und die breite wissenschaftliche Expertise. Um anstehende Fragen zu lösen, arbeiten Bio-, Geo- und Klimawissenschaften eng zusammen. Die Feldforschung unter extremen Bedingungen gehört ebenso zum Alltag wie Arbeit in modernen Laboren, mit leistungsfähigen Großrechnern und Methoden der Fernerkundung. Weil die Polar- und Meeresforschung immer auch eine logistische Herausforderung ist, verfügt das AWI über eine exzellente Infrastruktur, die sie der nationalen und internationalen Wissenschaft zur Verfügung stellt, darunter Forschungsschiffe wie die „Polarstern“ und die „Heincke“, saisonal oder ganzjährig besetzte Forschungsstationen wie die „Neumayer-Station III“ in der Antarktis und die deutsch-französische Forschungsbasis „AWIPEV“ auf Spitzbergen, wissenschaftliche Observatorien, innovative Messsysteme und das Polarflugzeug „Polar 5“.
Organische Schadstoffe in Polarregionen sind aufgrund ihrer Persistenz, Bioakkumulation und ihres Toxizitätspotenzials zu erheblichen Bedenken geworden. Der Klimawandel kann den biogeochemischen Kreislauf von persistenten organischen Schadstoffen (POPs) und neuartigen organischen Schadstoffen (EOCs) verändern und ihre Auswirkungen auf polare Ökosysteme verstärken. Das Auftreten von POPs und EOCs durch Ferntransport und lokalen Austritt hat Auswirkungen auf empfindliche polare Ökosysteme hinterlassen. Daher sind dringend Maßnahmen erforderlich, um die zeitlichen Trends von POPs zu überwachen und neue EOCs in Polarregionen zu untersuchen. Die Daten zu klassischen POPs in Umweltmedien und Biota zeigen aufgrund der weltweiten Bestrebungen, ihre Herstellung und Verwendung zu verbieten, sowohl in der Arktis als auch in der Antarktis rückläufige Trends. Es wurde jedoch die Reemission von POPs beobachtet, die sich zuvor in der polaren Umgebung angesammelt haben, und diese POPs können nach den durch die globale Erwärmung verursachten Prozessen des Eisrückgangs, des Gletscherschmelzens und des Permafrostauftauens wieder in den globalen Kreislauf eintreten. Daher sollte in Polargebieten eine kontinuierliche Überwachung von klassischen POPs durchgeführt werden. Screening-Erhebungen auf EOCs in Umwelt- und biologischen Matrizes wurden durch nationale und regionale Forschungsprogramme durchgeführt. Der weiträumige Umwelttransport von EOCs wurde durch ihr Vorkommen in Eisbohrkernen, Schnee und Seewasser in Polarregionen hervorgehoben. Daher muss die Untersuchung von EOCs in der Antarktis durch nationale und internationale Forschungsprogramme verstärkt werden. Gletschereis und -schnee fungierten als sekundäre Emissionsquellen in den Polarregionen und setzten POPs und EOCs in Atmosphäre und Ozean frei. Daher muss die zukünftige Forschung die verschiedenen biogeochemischen und geophysikalischen Prozesse unter Klimawandel und anthropogenen Belastungen verstehen, um das Umweltverhalten und das Toxizitätsrisiko von EOCs in Polarregionen vorhersagen zu können. Quelle: Forschungsbericht
Die Antarktis sowie das umgebende Südpolarmeer unterliegen einem zunehmenden Druck durch kumulative Auswirkungen von Klimaveränderungen, Verschmutzung, Fischerei, Tourismus sowie einer Vielzahl weiterer menschlicher Aktivitäten. Diese Veränderungen bergen ein hohes Risiko sowohl für die lokalen polaren Ökosysteme als auch für die Regulation des globalen Klimas sowie durch einen globalen Anstieg des Meeresspiegels. Somit dienen langfristige Monitoringprogramme zur Beurteilung des Zustands von Ökosystemen sowie zur Erstellung von Prognosen für zukünftige Entwicklungen. Die Fildes-Region im Südwesten King George Islands (South Shetland Islands, Maritime Antarktis), bestehend aus der Fildes Peninsula, Ardley Island sowie mehreren vorgelagerten Inseln, gehört zu den größten eisfreien Arealen der Maritimen Antarktis. Im Rahmen der Fortsetzung eines in den 1980er Jahren begonnenen Langzeitmonitorings wurde während der Sommermonate (Dezember, Januar, Februar) der Saisons 2018/19 und 2019/20 die Erfassung der lokalen Brutvogel- und Robbenbestände durchgeführt und durch einzelne Zähldaten der Saison 2020/21 ergänzt. Die vorliegende Studie präsentiert die gewonnenen Ergebnisse, einschließlich der Bestandsentwicklung der heimischen Brutvögel. Hierbei zeigten einige Arten im Langzeitvergleich stabile Bestände (Braune Skuas, Südpolarskuas) oder eine deutliche Zunahme (Eselspinguin, Südlicher Riesensturmvogel). Andere Arten verzeichneten dagegen deutliche Rückgänge der Brutpaarzahlen (Adéliepinguin, Zügelpinguin, Antarktisseeschwalbe, Dominikanermöwe) bis hin zu einem fast völligen Verschwinden aus dem Brutgebiet (Kapsturmvogel). Daneben wurde die Zahl der Robben an ihren Ruheplätzen erfasst sowie die Verbreitung aller Wurfplätze in der Fildes-Region dargestellt. Weiterhin wurden Daten zum Brutvogelbestand in ausgewählten Bereichen der Maxwell Bay ergänzt. Ferner wurde die schnelle Ausbreitung der Antarktischen Schmiele mit Hilfe einer vervollständigten Wiederholungskartierung dokumentiert. Die Dokumentation von Gletscherrückzugsgebieten ausgewählter Bereiche der Maxwell Bay wurde anhand von Satellitenbildern aktualisiert und in Bezug zur regionalen klimatischen Entwicklung betrachtet. Weiterhin wird auf die Verbreitung und Menge von angespültem Meeresmüll in der Fildes-Region sowie auf Einflüsse von anthropogenem Material auf Seevögel eingegangen. Zusätzlich werden die aktuellen Kenntnisse über alle eingeschleppten, nicht-heimischen Arten im Untersuchungsgebiet sowie der weitere Forschungsbedarf dargestellt. Quelle: Forschungsbericht
Das Projekt "Teilvorhaben: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. - Institut für Methodik der Fernerkundung (IMF) durchgeführt. Projektbeschreibung: Mit fortschreitender Klimaerwärmung werden Gewässer in arktischen und subarktischen Regionen zunehmend für den Schiffsverkehr interessant. In Folge dessen steigt das Interesse am Einsatz von Schiffen in diesen Gewässern. Dennoch stellt Meereis einen nicht zu unterschätzenden Risikofaktor im Schiffsbetrieb dar. Das Projekt EisKlass31 arbeitete an methodischen Grundlagen zur Meereiserkennung, indem verschiedene Eis-Typen/-Eigenschaften mit Hilfe der europäischen Sentinel-Satellitenserie differenziert wurden. Aufbauend wurden optisch/thermale Sensoren (Sentinel-3) und Radarsensoren (Sentinel-1) kombiniert ausgewertet, um ein verbessertes Bild zu den Meereis-Lageinformationen zu erhalten. Ergebnisse und Wirkung: Eine bereits bestehende Methode zur Erkennung von Meereiseigenschaften auf der Basis optischer und thermaler Satelliten-Informationen wurde auf Daten der Sentinel-3 Satelliten angepasst und für automatische Anwendungen verbessert. Daraus resultierende, detailreiche Darstellungen von Eisdicken und Eis-/Schnee-/Oberflächen-Eigenschaften bildeten anschließend die Grundlage zur Kombination mit der Eisklassifikation aus Radar-Daten, welche ebenfalls auf Sentinel-Daten angepasst wurde. Es zeigt sich, dass die Kombination beider Ergebnisse zum einen die Vielfalt der zu extrahierenden Meereis-Information erhöht, zum anderen die Auflösung von 500 m bei optischen Daten auf nunmehr 200 m durch Radar-Daten steigt. In einem Anschlussprojekt ist beabsichtigt den entwickelten Algorithmus dahingehend zu optimieren, dass sie in einen operationellen Dienst eingebunden werden kann. Generierte Eiskarten sollen mit Hilfe einer App auf der Brücke eines Schiffes angezeigt werden können, um auf diese Weise zur Sicherheit in polaren Regionen beizutragen und Umweltschäden durch Havarien im sensiblen arktischen Ökosystem zu verhindern.
Das Projekt "CO2 impact on calcification in marine bivalves - a key to understand past, present and future climate records of polar ecosystems" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung (AWI), Abteilung Ökologie Mariner Tiere durchgeführt. Der durch anthropogene Aktivitäten verursachte Klimawandel hat einen weiteren Anstieg von CO2 in der Atmosphäre und eine Erhöhung der globalen Temperatur zur Folge und wird sich vermutlich negativ auf die sensiblen Ökosysteme der Arktis auswirken. Die über lange Zeiträume stabilen Lebensbedingungen lassen eine geringere Anpassungsfähigkeit und Toleranz hoch-arktischer Fauna vermuten. Marine kalzifizierende arktische Lebewesen wie die polare Muschel Serripes groenlandicus sind möglicherweise besonders gefährdet, da sie neben der Erwärmung auch der Versauerung des Meerwasser und seiner Untersättigung mit Kalziumkarbonat ausgesetzt sind. Welche synergistischen Effekte von Temperaturanstieg und gleichzeitiger Ozeanversauerung ausgehen, sollte in der vorliegenden Studie anhand von Langzeitexperimenten an der Grönlandmuschel untersucht werden. Die Tiere wurden hierfür einem Temperaturanstieg von 1°C auf 4°C bzw. 7 °C für 63 Tage ausgesetzt, außerdem wurde der CO2-Gehalt im Hinblick auf das Jahr 2100 von Normalbedingungen auf 76 Pa bzw. 112 Pa angehoben, darüber hinaus wurde ein pessimistischer Wert von 304 Pa eingestellt, wie für das Jahr 2300 projiziert. Der Säure-Basen-Haushalt, die Enzymaktivität, das Temperaturtoleranzfenster (unter Kurzzeitakklimation) und das Schalenwachstum, sowie die Schalenparameter Festigkeit und Zusammensetzung wurden unter Erwärmung und CO2-Anstieg genauer bestimmt. Die Untersuchungen des extrazellulären pH-Wertes ergaben eine signifikante Abnahme mit steigendem CO2 Partialdruck des Umgebungswassers. Die respiratorische Azidose wurde nicht durch eine aktive Anreicherung von Bikarbonationen kompensiert, zudem folgen die CO2-Konzentrationsänderungen der Nicht-Bikarbonat-Pufferlinie. Im Gegensatz dazu konnte keine Störung des Säure-Base-Haushalts im Intrazellulärraum festgestellt werden. Hier folgte ein leichter pH-Abfall bei Erwärmung dem Alphastat-Muster. Die mangelnde Fähigkeit, die auftretende Störung im Säure-Base-Haushalt im Extrazellularraum zu kompensieren, deutet auf die Empfindlichkeit der Grönlandmuschel gegenüber der projizierten Ozeanversauerung hin. Weitere Untersuchungen zeigten, dass sich das Temperaturtoleranzfenster von S. groenlandicus unter CO2 verengt und dass sich die Tiere bereits bei einer Temperaturerhöhung auf 7°C unter 112 Pa CO2 jenseits der Pejus-Temperatur (5,5°C) befinden, die einen ersten Leistungsabfall der Tiere andeutet. Im Gegensatz dazu verschiebt sich jedoch unter CO2 die kritische Temperatur von 11°C auf ca. 16°C. Dies könnte auf eine Reduzierung des aeroben Stoffwechsels unter CO2 hindeuten. Die Drosselung des Stoffwechsels unter CO2 wird sich langfristig in einer Verringerung der Fitness und des Wachstums der Muscheln äußern, stellt aber möglicherweise eine kurzfristige Anpassung z.B. an saisonale CO2-Schwankungen im Lebensraum dar (CO2-Erhöhung unter Eis, begleitet von Sauerstoffmangel).
Das Projekt "Teilvorhaben: Dr. Thomas König & Partner, Fernerkundung GbR" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Dr. Thomas König & Partner, Fernerkundung GbR durchgeführt. Projektbeschreibung: Mit fortschreitender Klimaerwärmung werden Gewässer in arktischen und subarktischen Regionen zunehmend für den Schiffsverkehr interessant. In Folge dessen steigt das Interesse am Einsatz von Schiffen in diesen Gewässern. Dennoch stellt Meereis einen nicht zu unterschätzenden Risikofaktor im Schiffsbetrieb dar. Das Projekt EisKlass31 arbeitete an methodischen Grundlagen zur Meereiserkennung, indem verschiedene Eis-Typen/-Eigenschaften mit Hilfe der europäischen Sentinel-Satellitenserie differenziert wurden. Aufbauend wurden optisch/thermale Sensoren (Sentinel-3) und Radarsensoren (Sentinel-1) kombiniert ausgewertet, um ein verbessertes Bild zu den Meereis-Lageinformationen zu erhalten. Ergebnisse und Wirkung: Eine bereits bestehende Methode zur Erkennung von Meereiseigenschaften auf der Basis optischer und thermaler Satelliten-Informationen wurde auf Daten der Sentinel-3 Satelliten angepasst und für automatische Anwendungen verbessert. Daraus resultierende, detailreiche Darstellungen von Eisdicken und Eis-/Schnee-/Oberflächen-Eigenschaften bildeten anschließend die Grundlage zur Kombination mit der Eisklassifikation aus Radar-Daten, welche ebenfalls auf Sentinel-Daten angepasst wurde. Es zeigt sich, dass die Kombination beider Ergebnisse zum einen die Vielfalt der zu extrahierenden Meereis-Information erhöht, zum anderen die Auflösung von 500 m bei optischen Daten auf nunmehr 200 m durch Radar-Daten steigt. In einem Anschlussprojekt ist beabsichtigt den entwickelten Algorithmus dahingehend zu optimieren, dass sie in einen operationellen Dienst eingebunden werden kann. Generierte Eiskarten sollen mit Hilfe einer App auf der Brücke eines Schiffes angezeigt werden können, um auf diese Weise zur Sicherheit in polaren Regionen beizutragen und Umweltschäden durch Havarien im sensiblen arktischen Ökosystem zu verhindern.
Das Projekt "Ökologie und Phylogenie der Bryozoen der Antarktis und Arktis" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Sektion Geowissenschaften, Institut für Geowissenschaften durchgeführt. Im Gegensatz zur rein systematischen Bestandsaufnahme ist die Rolle der Bryozoen in den Ökosystemen der polaren Schelfe noch weitgehend unbekannt. Sie sind mit größten Diversitäten in den autochthonen Gemeinschaften und umgelagerten Sedimenten vertreten. Der Schwerpunkt dieses Forschungsvorhabens liegt auf einem direkten bipolaren Vergleich von Konvergenzen zwischen antarktischen und arktischen Bryozoen und den von ihnen dominierten Gemeinschaften. Die Untersuchungsgebiete für die ökologische Bearbeitung von Bryozoen-dominierten Schelfgemeinschaften und Bryozoenpopulationen liegen unter grundsätzlich ganzjähriger Eisbedeckung und besitzen eine Küstenpolynya. Der antarktische Schelf ist jedoch mit bis zu 600 m deutlich tiefer als der ostgrönländische Schelf. Es sollen unterschiedliche Bryozoengemeinschaften hinsichtlich ihrer Faunistik, Besiedlungsstruktur, ihrer Anpassung an die Saisonalität der Umweltbedingungen, ihres strukturgebenden Potentials verglichen werden. Das Projekt erwartet grundsätzliche Einsichten in die steuernden ozeanographischen, klimatischen und biologischen Faktoren auf die Bryozoengemeinschaften in polaren Gebieten und deren Gemeinsamkeiten und/oder Unterschiede.
Das Projekt "Der Einfluss des Larsen-C-Kalbens auf makrobenthischen Peracariden-Gemeinschaften des antarktischen Schelfes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Senckenbergische Naturforschende Gesellschaft - Forschungsinstitut und Naturmuseum Senckenberg, Abteilung Marine Zoologie durchgeführt. Am 12. Juli 2017 kalbte das Larsen-C-Schelfeis den größten jemals von der Antarktischen Halbinsel stammenden Eisberg (A68), der 5800 km² Meeresboden exponierte, die seit Jahrhunderten oder sogar seit der letzten Glazialzeit von Eis bedeckt waren. Dies ermöglicht es uns, grundlegende Fragen im Zusammenhang mit der Bedeutung polarer Kontinentalschelfe im Klimawandel zu bearbeiten und Prozessen zu analysieren unter denen benthische Populationen migrieren, sich die Zusammensetzung des Benthos verändert oder auch bereits früher mit Veränderungen auf den Klimawandel reagiert hat. Die Biodiversität wurde erst 5 bzw. 12 Jahre nach dem Abruch der Larsen-A & B-Schelfe untersucht. Das Larsen-C Pearl-Projekt wird nun erstmals in der Polarforschung den neu freigelegten Schelf unter Larsen C im Februar / März 2018 von Bord des RV James Clarke Ross Untersuchen, 2019 soll dieses Gebiet ebenfalls vom Board des RV Polarstern beprobt werden. Dadurch wird es möglich sein die Biodiversität dieses neuen, jungen ehemaligen eisbedeckten Ökosystems zu analysieren, die Zusammensetzung der benthischen Gemeinschaften und ihrer trophischen Zusammenhänge zu beschreiben. Diese Forschung ist wichtig für Vorhersagen von Reaktionen des benthischen Systems auf zukünftige Auswirkungen wie weiteren Zerfall von Eisschelfen sowie für das grundlegende Verständnis für die Widerstandsfähigkeit polarer Kontinentalschelf-Ökosysteme, um nachhaltige Empfehlungen für das Management von Ökosystemen zu formulieren zu können.Die Hypothese des Larsen-C PEARL Projektes lautet: Bis zum Kalben des Larsen-C-Eisbergs A68 ähnelte die benthische Fauna wahrscheinlich oligotrophen Gemeinschaften der Tiefsee des Weddell Meeres. Die Exposition des Meeresbodens zu offenen Meeres- und Meereisbedingungen, wird eine schnelle Kolonisierung durch neue Arten einleiten, die das benthische Ökosystem in kurzer Zeit erheblich verändern wird. "Larsen-C Pearl konzentriert sich auf perakaride Krebse und verfolgt vier Hauptziele: 1. Beurteilung der Biodiversität und der Gemeinschaftsstruktur der epi- und suprabenthischen Peracarida; 2. Taxonomische Beschreibungen ausgewählter Peracaridenarten, die im Larsen-C-Gebiet entdeckt wurden, und Rekonstruktion der Phylogeographie ausgewählter Arten; 3. Vergleich der Larsen-C Biodiversität und der Peracaridengemeinschaften (PS 118 Expedition 2019) mit Jahr-0 und anderen Gebieten (z.B. Filchner Graben und die eisfreien Süd-Orkney-Inseln sowie der Tiefsee des Weddell-Meeres) zur Analyse von Arealgrößen, Besiedlung und / oder Sukzession des Ökosystems zu untersuchen; 4. Identifizierung von funktionellen Gruppen der Peracarida unter dem Larsen-C-Schelfeis im Jahr 0, im nächsten Jahr nach dem Kalben und zwischen eisfreien Gebieten.
Das Projekt "Einfluß und Bedeutung abiotischer Parameter (Licht/UV-Einstrahlung) auf die kleinräumige Verbreitung von Meereislebensgemeinschaften in Arktis und Antarktis" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kiel, Institut für Polarökologie durchgeführt. Die Grenzschicht zwischen dem Meereis und der Wassersäule verknüpft die beiden Systeme und ist ein eigenständiger Lebensraum mit spezifischen abiotischen und biotischen Faktoren sowie einer speziell angepaßten, zum Teil endemischen Flora und Fauna. Die geplanten Untersuchungen konzentrieren sich auf die Charakterisierung der die Besiedlung steuernden, in Raum und Zeit variablen Umweltfaktoren. Bisher ist die Rolle der kleinräumigen Variabilität verschiedener Parameter unter dem Eis (z.B. Strömungsgeschwindigkeit, Lichteinstrahlung, Verteilung von Organismen) in Bezug auf Besiedlung und Austauschprozesse zwischen Eis und Wasser ungeklärt. Der Untereis-Fauna (v.a. Amphipoden, Copepoden, Euphausiaceen) kommt hierbei eine Schlüsselstellung im Nahrungsnetz zu, weil sie die Stufe zwischen im Eis produzierter organischer Substanz (z.B. Eisalgen) und den Konsumenten des Pelagials (z.B. Fische) darstellt. Das Untereis-Habitat ist eine Art 'Kinderstube' für pelagische, sympagische und benthische Arten, deren Vorkommen und Verbreitung in Abhängigkeit von den genannten Faktoren untersucht werden sollen. Die Kenntnis der ökologisch wichtigen Faktoren für das Untereis-Habitat und dessen Fauna im polaren Ökosystem bildet die Grundlage für eine Einschätzung der Auswirkungen von Umweltveränderungen in diesem Lebensraum, besonders im Hinblick auf mögliche Abnahme der Eisbedeckung in polaren Gebieten sowie einem schon beobachteten Anstieg der UV-Strahlungsdosis.
Das Projekt "Terrestrisch-biologisches Monitoring auf der Fildes Peninsula (Maxwell Bay, Antarktis)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Ökologie und Evolution durchgeführt. Fortführung des Langzeit-Monitorings der Brutvögel der Fildes Peninsula (Maxwell Bay Region, King Georg Island, Antarktis), zusätzlich Robbenerfassung und Kartierung des Gletscherrückgangs (optional: Vegetationskartierung und Erfassung nicht-heimischer Organismen). Aufgrund der hohen Bedeutung langfristiger Monitoringprogramme, insbesondere in Gebieten rasanter klimatischer Veränderungen und mit einem hohen Gefährdungsrisiko für die Schutzgüter der Fildes-Region, sollen die in den 1980er Jahren begonnenen Bestandsaufnahmen der lokalen Brutvogel- und Robbengemeinschaft in der Fildes-Region während der Sommermonate (Dezember bis Februar) fortgesetzt werden. Daneben soll eine Brutvogelerfassung in allen größeren eisfreien Bereichen der an die Fildes-Region angrenzenden Maxwell Bay durchgeführt werden. Zudem soll der fortschreitende Gletscherrückgang und Teile der Vegetation kartiert sowie nicht-heimische Arten erfasst werden. Eine zentrale Frage dabei ist, inwieweit sich die Populationsveränderungen natürlichen oder antropogenen Ursachen (z.B. Klimawandel) zuordnen lassen und ob sie lokale oder überregionale Phänomene darstellen. Die zentrale Forschungsfrage lautet dabei, wie sich der globale Klimawandel auf polare Ökosysteme auswirkt und welchen Stellenwert ggf. lokale antropogene Einflüsse dabei einnehmen. Das Brutvogelmonitoring soll nach den methodischen Vorgaben der Antarktischen Fischereikonvention (CCAMLR) erfolgen, um das Gebiet als zukünftigen CEMP (CCMLAR Environmental Monitoring Program) Site zu qualifizieren.