Klimawandel Das Rätsel der großen Schmelze

Das Meereis taut, die Gletscher schwinden - die Arktis erwärmt sich noch schneller als befürchtet. Deutsche Forscher wollen jetzt bei einer Expedition das Geheimnis lüften.
Forschungsflieger "Polar 5" auf Spitzbergen: Mit Sensoren gespickt

Forschungsflieger "Polar 5" auf Spitzbergen: Mit Sensoren gespickt

Foto: Frank Dietz / DER SPIEGEL

Spitzbergen in der Arktis, ein zerklüftetes Inselreich aus Fels und Eis, 1300 Kilometer vor dem Nordpol. Kurz hinter dem 78. Breitengrad liegt Longyearbyen, das nördlichste Städtchen des Planeten. Etwa 2150 Seelen leben hier dauerhaft. Sie haben fast alles, was sie brauchen: einen Flughafen, Straßen, ein Kohlekraftwerk, ein Krankenhaus, einen Kindergarten, eine Universität, schnelles Internet und eine Brauerei.

Es gibt auch Restaurants, Hotels, einen Supermarkt, zwei Zeitungen und derzeit jeden Tag 24 Stunden lang pralles Tageslicht.

Nur eines fehlt: ein Friedhof. Für Erdgräber ist es hier im Permafrost zu kalt.

Doch das ändert sich. Die Jahresdurchschnittstemperatur der Luft in Longyearbyen liegt inzwischen bei minus 0,4 Grad Celsius. Es wird nicht mehr lange dauern, bis es warm genug wird, Erde auszuheben. Oder bis die Stelzen, auf denen hier die Häuser stehen, im Matsch versinken.

Die globale Erwärmung mag anderswo abstrakt erscheinen, weit, weit weg, Spitzbergen aber ist der Ground Zero des Klimawandels. Hier schreitet er schneller voran als anderswo, hier zeigt sich früh, was die globale Erwärmung bedeuten kann. "Seit November 2010 ist jeder einzelne Monat außergewöhnlich warm", sagt Kim Holmén, Direktor am Norwegischen Polarinstitut. "Wir sehen Veränderungen, wo immer wir hinschauen."

Der Fjord vor Longyearbyen friert nicht mehr zu. Neuerdings schwimmen Lachse und selbst Makrelen darin. Narwale indes sind nach Norden abgewandert.

Die Gletscher, vor allem im Westen Spitzbergens, schmelzen in ungeahntem Tempo. Manche kalbten ehedem ins Meer, jetzt verläppern sie im Inland. Und jedes Jahr hält die Tauperiode länger an. "Die Winter sind im Mittel zehn Grad Celsius wärmer als vor 20 Jahren", sagt Holmén.

Eigentlich sollte diese Region fast wüstenartig trocken sein, jetzt aber fällt hier oft ein Vielfaches des normalen Niederschlags. Plötzlich werden Longyearbyens Steilhänge zur tödlichen Gefahr, denn auf den vereisten Flächen kann sich der Schnee nicht halten.

Ende 2015 kamen eine Zweijährige und ihr Vater um, als eine Lawine ihr Haus mitriss. Anfang 2017 donnerte wieder eine Walze aus Schnee und Geröll zu Tal. Die Verwaltung hat seither Dutzende Häuser für unbewohnbar erklärt. Ein Teil Longyearbyens soll jetzt umziehen in die Ebene am Fjord. "Viele Leute hier haben Angst", sagt Hilde Røsvik, Chefredakteurin des Lokalblatts "Svalbardposten".

Gespenstische Dinge passieren im hohen Norden. Die Arktis erwärmt sich zwei- bis dreimal so schnell wie der Rest des Planeten, ein Phänomen, das zwar kein Experte im Detail versteht, das aber schon einen Namen hat: arktische Verstärkung. Vor allem das polare Meereis - die Kältekammer der Nordhalbkugel - gibt Rätsel auf. Seit Jahren verschwindet es noch schneller, als alle Klimamodelle der Forscher vorhergesagt haben. Verglichen mit 1979, dem Beginn der Satellitenbeobachtung, hat sich die jeweils im September gemessene Meereisbedeckung fast halbiert.

Was bei der arktischen Verstärkung geschieht, ist nur in Teilen bekannt. Sobald das Eis schmilzt, kommt offenbar eine sich selbst verstärkende Kaskade von Ereignissen in Gang, die zu mehr Schmelze und mehr Wärme führt.

Eine helle Eisfläche strahlt nahezu die gesamte einfallende Sonnenenergie zurück in den Weltraum. Dunkles Meer hingegen nimmt die Energie auf und erwärmt sich, was die Bildung neuen Eises erschwert. Die höhere Wassertemperatur führt zu mehr Verdunstung und damit zu mehr Wasserdampf in der Atmosphäre. Dieser Wasserdampf wirkt nun seinerseits wie ein starkes Treibhausgas, die Atmosphäre heizt sich weiter auf, was zum einen Niederschlag begünstigt und zum anderen weiteres Eis zum Abschmelzen bringt.

Die Forscher haben längst versucht, diesen Teufelskreis in ihre Klimamodelle einzuarbeiten - ohne Erfolg: Noch immer können sie nicht vorhersagen, welches Drama sich beim Meereis wirklich vollzieht.

Meteorologe Wendisch: "Pure Fantasie"

Meteorologe Wendisch: "Pure Fantasie"

Foto: Frank Dietz / DER SPIEGEL

"Hier spielen Mechanismen eine Rolle, die wir nicht verstehen", sagt Holmén. "Das müssen wir so in aller Demut zugeben."

Dieses Mysterium wollen jetzt Forscher klären; sie kommen unter anderem aus Leipzig, Bremerhaven und Köln - eine der größten deutschen Arktisexpeditionen der vergangenen Jahrzehnte ist in vollem Gange. Das Forschungsschiff "Polarstern", die Forschungsflieger "Polar 5" und "Polar 6", Dutzende Wissenschaftler und Techniker sind mit hochkomplexem Spezialgerät bereits seit Ende Mai in der Arktis, um der Erwärmung auf den Grund zu gehen.

Das besondere Interesse der Forscher gilt den Wolken, denn sie vermuten, dass diese für das Klimageschehen weitaus wichtiger sind als bisher bekannt. Bis Ende Juni werden sie einige Terabyte Daten sammeln. Allein deren Auswertung wird Jahre dauern, dennoch kehren die Wissenschaftler schon 2018 und 2019 zu weiteren Messungen in die Arktis zurück.

Initiator des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) unterstützten Großprojekts ist der Leipziger Meteorologe Manfred Wendisch, 54, der jetzt mit seiner Mannschaft in einer ehemaligen Unterkunft für Minenarbeiter haust. Für ihn gibt es keinen Zweifel: "Es wird in der Arktis in den nächsten Jahren immer wärmer werden."

Zweimal täglich, um 8.30 Uhr und um 15.30 Uhr, telefoniert er per Satellitenhandy mit dem Fahrtleiter auf der anderthalb Flugstunden entfernten "Polarstern", um das Tagesprogramm abzusprechen. Andere Kommunikationsmittel gibt es nicht.

Die "Polarstern" hat nordwestlich von Spitzbergen an einer Eisscholle festgemacht (Position: 82° 00' N, 10° 30' O). Der Ozean dort hat eine Temperatur von minus 1,8 Grad, die Luft ist deutlich kälter. Jetzt lässt sich der Eisbrecher langsam nach Süden driften. Jeden Mittag nehmen die Forscher auf der "Polarstern" Proben vom Oberflächenwasser. Sie wollen untersuchen, wie bestimmte Teilchen aus dem Wasser in die Luft hinaufsteigen und dort die Wolkenbildung anregen.

Eine der wichtigsten Aufgaben der Mission besteht darin, dass Forschungsflieger und Forschungsschiff gleichzeitig mit ihrer Hightechapparatur dieselben Wolken in Augenschein nehmen. Die "Polarstern" misst von unten, ein mit Sensoren gespicktes Flugzeug von oben in 3300 Meter Höhe, ein weiteres mitten in der Wolke.

Manchmal gesellt sich von ganz oben noch ein Wettersatellit dazu. Und bisweilen stochert zusätzlich ein mit Messgeräten behängter Fesselballon in der Wolke herum. Auch ein Hubschrauber kommt zum Einsatz und misst, wie stark eine Wolke Licht reflektiert.

Auf diese Weise wollen die Forscher unter anderem herausfinden, wie dick und wie durchlässig die Wolken sind, wie viele Eiskristalle, Wassertropfen und andere Partikel sie enthalten. Sie vermuten, dass die Feinstruktur einer Wolke entscheidend für ihren Beitrag zu weiterer Erwärmung ist.

Eine Fülle staunenswerter Spezialgeräte kommt zum Einsatz. Martin Schnaiter vom Karlsruher Institut für Technologie zum Beispiel hat 15 Jahre damit zugebracht, "Phips" zu entwickeln - ein bombenförmiges Maschinchen, das unter dem Flügel der Forschungsflieger Eiskristalle einfängt, sie im Flug in zwei Ansichten mikroskopiert und gleichzeitig herausfindet, wie sehr die Kristalle das einfallende Licht in den Weltraum reflektieren - oder durch die Wolke hindurch zur Erde schicken.

Nichts bei dieser Expedition soll dem Zufall überlassen bleiben. Für den Fall, dass die Maschine im Eis notlanden muss, stecken in einem Netz hinter dem Cockpit Schlafsäcke, Proviant, warme Kleidung. Und in einer Kiste im Heck liegt ein großkalibriges Jagdgewehr. Wenn der Eisbär angreift, sollen die Wissenschaftler ihn kaltblütig zur Strecke bringen. Die meisten haben einen zweitägigen Bärentöterkurs besucht. Der habe immerhin "sehr viel Spaß gemacht", berichtet eine Forscherin.

In der Arktis, so Wendisch, gingen von Wolken zwei Effekte aus - ein kühlender und ein wärmender, wobei Letzterer wohl doch mehr Bedeutung habe. Aber Wolke sei eben nicht gleich Wolke. Die gängigen Modelle der Klimaforscher für die Arktis hält er jedenfalls für "pure Fantasie", da sie einige der wichtigsten Eigenschaften jener Himmelsgebilde ignorierten, etwa die Größe ihrer Tröpfchen und ihren Gehalt an Eis.

Wendisch ist angetreten, die extrem komplexen Wechselwirkungen in der Arktis im Detail zu verstehen, sie dann in Computersprache zu übersetzen und in die Klimamodelle einzuflechten. Zufrieden wird er erst sein, wenn das, was in der Natur geschieht, in Einklang steht mit dem, was seine Rechner vorhergesagt haben. Bis dahin, das weiß Wendisch, ist es noch ein weiter Weg.

Wenn sie nicht bei ihren Instrumenten in der Luft sind, sitzen die Forscher den ganzen Tag lang vor ihren Rechnern. Ihr Arbeitsraum liegt im Flugzeughangar von Longyearbyen. Man spricht nicht viel. Manche denken sich Flugpläne aus, um die tags darauf zu erwartende Bewölkung optimal zu untersuchen, andere vertiefen sich in ihre bisherigen Messdaten.

Die Stimmung ist hoch konzentriert. Viele sind Doktoranden oder Jungforscher mit befristeter Anstellung. Auf ihnen lastet der Druck, jetzt bloß keine Fehler zu machen. Die meisten kommen aus Deutschland, manche aus Spanien, Finnland, Frankreich oder der Ukraine. Erst abends beim Bier geht es lockerer zu.

Ortschaft Longyearbyen auf Spitzbergen

Ortschaft Longyearbyen auf Spitzbergen

Foto: Frank Dietz / DER SPIEGEL

Ganz anders die Piloten der Forschungsflieger: drei handfeste Kanadier in Jeans und Holzfällerhemden, ein entspannter Australier mit Basecap, die er, wie es scheint, nie absetzt. Will Dyer hat es bereits in einem legendären kanadischen Dokudrama zu Ruhm gebracht, den "Ice Pilots". Dort ist zu sehen, wie er sich im Norden Kanadas unermüdlich hocharbeitet vom Enthusiasten zum Co-Piloten einer sehr betagten Frachtmaschine. Jetzt, mit 29 Jahren, ist er als Kapitän im Einsatz auf "Polar 5".

Die beiden rot-weiß-blauen Forschungsflieger gehören dem Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung (AWI) und werden betrieben von einer kanadischen Fluggesellschaft. Sie zählen zum charismatischsten Gerät der Unternehmung: Beide sind stark modernisierte Versionen der Douglas DC-3, die schon im Zweiten Weltkrieg Truppen und Waffen transportierte und im Nachkriegsdeutschland als "Rosinenbomber" reüssierte.

Die Maschine, die Dyer jetzt fliegt, wurde fast ein halbes Jahrhundert vor seiner Geburt gebaut, 1944 im Kampf schwer beschädigt, dann instand gesetzt. Seit 2007 steht der runderneuerte und mit moderner Technik ausgerüstete Flieger in Diensten des AWI und pendelt hin und her zwischen Arktis und Antarktis.

Über den Komfort an Bord sprechen die Forscher nicht gerade enthusiastisch; aber Wissenschaft verlangt eben nach Opfern. Vorn sei es zu warm und hinten zu kalt. Die Triebwerke machen so viel Lärm, dass Kommunikation nur per Headset möglich ist. Oftmals fallen wichtige Messgeräte aus, und nicht immer kann der mitfliegende Ingenieur das Reparaturwunder sofort erbringen.

Und mit das Schlimmste: Auf den teils sechsstündigen Flügen über und in den Wolken ist keine Toilette an Bord. Die Männer behelfen sich notfalls mit Plastikflaschen. "Für die Frauen ist das viel schwieriger", sagt ein Mann, er meint es bewundernd.

Die junge Finnin Emma Järvinen nimmt all das Ungemach gern hin, denn solange ihre Instrumente in der Wolke richtig laufen und sie das Gefühl habe, die Situation im Griff zu haben, so lange, sagt sie, schütte das Gehirn reichlich Endorphine aus. Dass sie im Flugzeug sitze, nehme sie dann gar nicht mehr wahr.

Wenn alles läuft, wie Initiator Wendisch es sich wünscht, dann könnte sein Großprojekt noch um einiges wachsen. Offene Fragen zum Klimawandel hoch im Norden gibt es genug. Sollte die DFG seinen Folgeanträgen stattgeben, hätte Wendisch bis zur Rente in der Arktis zu tun.

Im Flug über die Arktis: SPIEGEL-Redakteur Marco Evers begleitete das Forscherteam bei seiner Arktis-Expedition. Sehen Sie im Video, wie die Wissenschaftler die Eisschmelze per Flugzeug vermessen.

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