Expedition Drygalski

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Weiterführung der geodätisch-glaziologischen Arbeiten der ersten deutschen Südpolarexpedition unter Erich von Drygalski (1901-03)

Einführung

Die Eiskappen der Antarktis und Grönlands sowie die Gletscher in den hohen Gebirgen der Erde stellen sensible Sensoren für regionale und globale Klimaschwankungen und -änderungen auf der Erde dar. Dabei nehmen die erstgenannten beiden großen Eismassen eine besondere Rolle ein. Sie sind mit ihrer Masse und Ausdehnung einerseits mit klimabestimmend, andererseits sind aber auch eventuelle Veränderungen der Eiskörper Indikatoren für Klimaänderungen.
Ganz besonders gilt dies für die gewaltigen Inlandgletscher der Antarktis.
Die Überwachung derartiger Eismassenänderungen kann heute sehr effektiv und relativ genau mit Verfahren der Geofernerkundung, wie z.B. der SAR-Interferometrie (Bewegungsverhalten und Geometrie), der Satellitenradaraltemetrie (Geometrie) oder der Laseraltimetrie (Geometrie) erfolgen. Allerdings stellt sich dabei ein grundsätzliches Problem: Es werden für alle diese Verfahren Daten aus bodengebundenen Messungen zur Validierung bzw. Kalibrierung benötigt.
Außerdem decken die modernen Satellitenverfahren nur eine sehr kurze Zeitspanne ab. Glazialgeschichtlich stellen die wenigen Jahre in denen bisher Satellitendaten gewonnen wurden nur eine Momentaufnahme dar. Rezente Trends lassen sich daraus ableiten, die Bestimmung von eventuellen Änderungen solcher Trends ist dagegen viel schwieriger und unsicherer. Die Zeitspanne ist gemessen an der Genauigkeit noch zu kurz. Einen Durchbruch erhofft man sich von neuen, speziell auf glaziologische Belange abgestimmten Satellitenmissionen.
Am 12.01.2003 wurde der amerikanische Satellit „IceSat“ gestartet, der ein Laseraltimeter zur Vermessung der Eiskappen mit einer Genauigkeit von 15 Zentimetern an Bord hat. Trotz einiger technischer Schwierigkeiten liegen erste Daten und Ergebnisse vor. Im Herbst 2005 missglückte leider der Start eines zweiten speziellen glaziologischen Satelliten „CryoSat“ der ESA, dessen Flugbahn auch das antarktische Inlandeis überdecken sollte. Ein Neustart ist vorgesehen. Von solchen Missionen erwartet man wesentlich genauere und dichtere Fernerkundungsdaten.
Aber auch mit den Ergebnissen dieser Missionen wird man vorerst nur den aktuellen Trend bestimmen können. über Veränderungen der Eismassen in der jüngeren Vergangenheit der Menschheitsgeschichte, wie z.B. in den letzten 100 Jahren, können keine Aussagen getroffen werden und damit auch nicht über eventuelle Änderungen der Trends im so genannten Industriezeitalter mit all seinen negativen Einflüssen auf die Umwelt. Für eine „geologische“ Zeitskala von vielen 10000 Jahren können hingegen Daten gewonnnen und analysiert werden, die Aufschluss über die Glazialgeschichte verschiedener Gebiete der Erde einschließlich der antarktischen Küsten geben können. So z.B. die Datierung von Uferterrassen der Weltmeere oder von Seen, von Moränen polarer Gletscher, der Besiedlung von vorher eisbedeckten Felsmassiven durch Pflanzen und Tiere und vieles andere mehr.
Zwischen den Daten innerhalb einer sehr kurzen, rezenten Zeitspanne und denen, die für ganze Glazialzyklen gültig ist, klafft eine Lücke. Dieser Umstand hat seine Ursache darin, dass zu Beginn der Polarforschung die globalen Klimaänderungen, mit denen sich die Menschheit heute zwangsläufig beschäftigen muss, noch nicht im Zentrum des wissenschaftlichen Interesses in der Arktis oder der Antarktis standen. Daher sind nur außerordentlich selten Messungen vorgenommen worden, die sich in dieser Hinsicht auswerten lassen.
Wenn es nun aber gelänge, auf Daten „klassischer“ Expeditionen zurückzugreifen, sie mit aktuellen Messungen zu vergleichen und daraus genau die Informationen zu ziehen, mit denen sich die Lücke in der zeitlichen Auflösung verringern ließe, wäre das ein bedeutender Wissenszuwachs. Wenn Aussagen über das letzte Jahrhundert gewonnen werden könnten, wäre Vergleich mit aktuellen Daten möglich. Die momentanen Entwicklungen der großen Eismassen könnten besser bewertet oder möglicherweise dramatische Trendänderungen erkannt werden.

Die geodätisch-glaziologischen und kartographischen Arbeiten der ersten deutschen Südpolarexpedition

Während der ersten deutschen Südpolarexpedition (1901-03) unter der Leitung Erich von Drygalskis wurde ein außerordentlich breit gefächertes Forschungsprogramm absolviert. Es wurden umfangreiche Arbeiten zur Biologie, Glaziologie, Ozeanographie, Meteorologie und zur Geophysik, vor allem zur Untersuchung des Magnetfeldes der Erde durchgeführt. Spektakuläre Erfolge zu erringen, wie etwa weite Vorstöße nach Süden oder gar die Eroberung des Südpols, wurde nicht versucht. Deshalb war der deutsche Kaiser Wilhelm II. von den Ergebnissen der Expedition tief enttäuscht. Aus heutiger Sicht stellen sich die Arbeiten der Expedition in einem anderen Licht dar.

Powstały dzięki niej cenne mapy obszaru Gaußberg, stożka wulkanicznego, wznoszącego się na wysokość 369 metrów n.p.m. Na tych mapach udokumentowano zarysy brzegowe obszarów zlodowaciałych oraz zaśnieżonych, jak i pozycje lodowców wokół Gaußberg.

So entstand für das Gebiet des Gaußberges, eines Vulkankegels, der sich 369 m über das Meer erhebt, wertvolles Kartenmaterial. In diesen Karten sind Eis- und Schneerandlagen sowie Gletscherstände um den Gaußberg herum, zum Zeitpunkt der Expedition, dokumentiert.

Auf dem Gaußberg selbst und auf dem südlich davon gelegenen Inlandeis wurde ein geodätisches Festpunkfeld angelegt und sowohl lage- als auch höhenmäßig zweimal bestimmt. Für die Festpunkte auf dem Gletscher wurden aus den beiden Messungsepochen auch Eisbewegungen bestimmt. Die Bewegungsbeträge lagen in der Größenordnung von bis zu 100 m pro Jahr.

Ergänzend zu den vermessungstechnischen Arbeiten erfolgten Untersuchungen der Schneeoberfläche, spezielle Betrachtungen zu den Eisabbruchkanten und zur Schneedecke und zu Wehen auf dem Gaußberg und auf dem Inlandeis.
Nicht zuletzt sind auch Messungen zur Erfassung der Meeresgezeiten durchgeführt worden.

Projekt für geodätisch-glaziologische Messungen im Internationalen Polarjahr 2007/08

Einige der während der ersten deutschen Südpolarexpedition durchgeführten Arbeiten bieten ausgezeichnete Anknüpfungspunkte für eine Fortsetzung bzw. Anknüpfung.
Durch eine Nach- bzw. Neuvermessung des Festpunktfeldes am Gaußberg, könnten wertvolle Aussagen über Veränderungen der Gletscher um den Berg herum gewonnen werden, die für eine Zeitspanne von ca. 105 Jahren gelten. Ein derartige Vergleich der Daten so weit zurückreichender Messungsepochen, ist in der Antarktis nur selten möglich.
Natürlich ist heute von den Punktmarkierungen auf dem Eis nicht mehr mit Spuren zu rechnen. Sie sind entweder längst im Schnee versunken oder ausgeschmolzen. Ein Wiederfinden der Punktmarkierungen ist aber gar nicht nötig. Wegen der Eisbewegungen wären sie heute ohnehin kilometerweit von ihrer ursprünglichen Lage entfernt. Wenn dagegen aber genau diese ursprüngliche Lage im Sinne einer Absteckung nochmals aufgesucht und vermessen wird, kann aus einem Vergleich der Höhen des Gletschers auf Massenänderungen, sogenannte spezifische Massenbilanzen, geschlossen werden. Dabei handelt es sich im Prinzip um die gleiche Methode, wie sie bei der Radar- oder Laseraltimetrie Anwendung findet. Die Höhen der Neuvermessung können zusätzlich direkt als Bodenkontrolle für die Satellitenaltimetrie genutzt werden. Als absoluter Bezug müssen die historischen Vermessungspunkte auf dem Gaußberg in die Messungen einbezogen werden. Punktmarkierungen auf dem Massiv des Gaußberges, die 1902 mit Steinmännern erfolgten, müssten noch aufzufinden sein.
Eine detaillierte Dokumentation der Eis- und Schneefelder im Bereich des Gaußberges und ein anschließender Vergleich mit dem historischen Kartenmaterial kann zusätzlich Aussagen über die mittelfristigen änderungen der Eisverhältnisse liefern.
Untersuchungen zur Oberflächenbeschaffenheit und zur Struktur der oberflächennahen Schichten der Gletscher lassen sich leicht in das Feldarbeitsprogramm integrieren. Zusätzlich zu den geowissenschaftlichen Forschungsarbeiten sollten in diesen speziellen Fall, es handelt sich um Arbeiten in den Spuren der ersten deutschen Antarktisexpedition, eine historische Spurensuche einbezogen werden.
Selbst mit minimaler Logistik ließen sich die wesentlichen Teile das Arbeitsprogramm realisieren. So ist es möglich, von einem Basiscamp am Fuße des Gaußberges aus, alle interessierenden Punkte ohne schwere Logistik oder Nutzung von Fluggerät zu erreichen. Auf die Nutzung von Motorschlitten könnte verzichtet werden, wenn ein geringfügig höherer Zeitaufwand wegen der geringeren Fortbewegungsgeschwindigkeit auf Skiern oder zu Fuß berücksichtigt wird. In einem solchen Fall ergeben sich natürlich besondere physische Anforderungen an die Expeditionsteilnehmer.

Personeller und logistischer Aufwand

Allgemeines

p>Der erforderliche Zeitraum für die Geländearbeiten beträgt je nach Arbeitsprogramm 2 bis 3 Wochen. In einer solchen Zeit lassen sich die oben beschriebenen Arbeitspakete realisieren. Höchste Priorität hätte dabei die Bestimmung des Punktfeldes auf dem Eis, wofür etwa eine Arbeitswoche im Gelände veranschlagt wird.
Für die geodätischen Arbeiten wären drei Personen erforderlich. Eine Person für die Betreuung der Basisgeräte in einem Camp an der Südflanke des Gaußberges und zwei für die Feldarbeiten ausgehend von diesem Camp.
Ohne Motorschlitten, wäre eine Realisierung der Wiederholungsmessung des geodätischen Netzes mit handgezogenen Schlitten möglich. Der Durchmesser des Arbeitsgebietes übersteigt nicht 50 km. Solche Entfernungen können relativ problemlos in ein bis drei Tagen zurückgelegt werden. Es würde aus Sicherheitsgründen u.U. ein zusätzliches Camp auf dem Eis nötig werden.
Zwischen den Camps muss eine Nachrichtenverbindung z.B. mit Satellitentelefonen und Funkgeräten bestehen.

Personeller Aufwand

Zur Realisierung des Programms wäre minimal folgende Expeditionsgruppe erforderlich:

1. Wissenschaftlicher Leiter/Expeditionsleiter (Geodät)
2. Vermessungsingenieur (Arbeitsschwerpunkt satellitengestützte Vermessung)
3. Vermessungsfachkraft (z.B. Student aus höherem Semester, Arbeitsschwerpunkt Photogrammetrie)

Zugang zum Expeditionsgebiet

Największym problemem w realizacji tych zamiarów powinno być względnie odległe położenie Gaußberg. Ze względu na sytuacje lodową teren pracy dostępny jest jedynie przez krótki moment w roku.

Das größte Problem für die Realisierung des Vorhabens dürfte die relativ entlegene Position des Gaußberges darstellen. Wegen der Eisverhältnisse ist das Arbeitsgebiet nur schwer und nur kurze Zeit im Jahr erreichbar. 1901 ist das Expeditionsschiff
„Gauß“ mehr als 50 km vor der Küste im Eis stecken geblieben.
Die Wissenschaftler haben von dieser Position aus mit Schlitten die Küste und den Gaußberg erreicht. Bis heute gibt es in unmittelbarer Umgebung keine Forschungsstationen.
Die nächstgelegene Station im Westen ist die australische Station Davis (ca. 450 km entfernt). Weitere 150 km im Westen liegt die chinesische Station Zhongshan.
Im Osten sind es ca.250 km bis zur russischen Station Mirny. Im Falle einer direkten logistischen Unterstützung von einer dieser Stationen aus wäre ein Einsatz von Helikoptern erforderlich. Allerdings sind die Entfernungen dafür sehr groß. Es wäre ein Feldarbeitsprogramm im Januar/Februar möglich.
Alternativ könnte das Arbeitsgebiet auch mit einem Schiff erreicht werden. Wegen der zu erwartenden Eisverhältnisse würde sich der wahrscheinliche Feldarbeitszeitraum auf den Februar/März verschieben und möglicherweise kurz (max. 2 Wochen) ausfallen, da zusätzlich Zeit für die Transportwege zwischen Schiff und Küste benötigt wird. Es muss davon ausgegangen werden, dass die Küste, wie auch 1901, nicht unmittelbar mit dem Schiff erreicht werden kann.
Das Meereis bricht erfahrungsgemäß erst im Februar weit genug auf und ist vorher mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht mit einem Schiff passierbar.

Prof. Dr. Wilfried Korth
Berlin, den 9 Oktober 2007

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Die Expediton "Drygalski 2009" kann dank der großzügigen Unterstützung der Firmen
 
realisiert werden.