Wie misst man die Temperatur unter arktischem Eis? Schall trug die Antwort über 2.500 km

Die Herausforderung eisbedeckter Meere

Man möchte die Wassertemperatur des Arktischen Ozeans kennen. Doch die Oberfläche ist unter dickem Eis eingeschlossen. Satelliten helfen nicht. Wassertemperaturen lassen sich aus dem All nicht direkt messen. Eisbrecher bieten eine Teillösung, aber ein riesiges Meeresgebiet ganzjährig zu überwachen ist kaum machbar.

Der Zusammenhang zwischen Schallgeschwindigkeit und Temperatur

Matthew Dzieciuch und Kollegen vom Scripps Institution of Oceanography setzten auf Schall. Je wärmer das Wasser, desto schneller breitet sich Schall aus. Misst man die Laufzeit eines Signals, lässt sich die mittlere Temperatur entlang des Weges berechnen.

Das Prinzip war seit Jahrzehnten bekannt. Doch in der Arktis streut das Eis akustische Signale. Fernausbreitung galt als unmöglich.

CAATEX — Schall über 2.600 km senden

Das Team startete CAATEX 2019–2020. Distanz: 2.600 Kilometer. Sechs Verankerungen wurden von nördlich Alaskas bis nördlich Spitzbergens ausgebracht. Signale wurden alle drei Tage gesendet.

Die Ergebnisse übertrafen die Erwartungen. Signale breiteten sich über 2.500 Kilometer aus. Saisonale Temperaturmuster waren klar erkennbar.

Was der Forscher sagt

Das Meereis ist in den letzten vierzig Jahren dramatisch dünner geworden und seine Rauigkeit hat abgenommen. Wir wollten prüfen, ob die Streuverluste inzwischen gering genug für akustische Ausbreitung sind.

— Matthew Dzieciuch (Scripps Institution of Oceanography, physikalischer Ozeanograph)

Dünneres Eis öffnete den Weg

Der Klimawandel hat das arktische Eis verdünnt — und ironischerweise diese Methode erst ermöglicht. Als das Eis dick und rau war, wurde der Schall gestreut.

An dem Experiment waren auch das Woods Hole Oceanographic Institution und das norwegische Nansen-Zentrum beteiligt. Arktisforschung gelingt nicht im Alleingang.

Mehr zur Beobachtungstechnologie von Scripps: ‚SWOT-Satellit erfasst Kamtschatka-Tsunami'.

Anmerkung des Autors: Die Tatsache, dass ‚dünneres Eis den Schall durchlässt', ist mir im Gedächtnis geblieben. Es ist ironisch, dass die Erwärmung ein neues Beobachtungswerkzeug hervorgebracht hat, aber die Forschenden haben diese Ironie in Ergebnisse verwandelt.

Alaska bis Spitzbergen ist weiter als Tokio bis Bangkok. Dass Schall unter Wasser so weit reisen kann, fühlt sich für mich immer noch unwirklich an.