Im Winter bedeckt dickes Packeis das Meer vor der Westantarktis, soweit das Auge reicht. Meistens. Denn in manchen Jahren öffnen sich mitten in diesem Eispanzer riesige "Löcher", sogenannte Polynjas. In den 1970er-Jahren haben Forscher das Phänomen erstmals auf Satellitenbildern entdeckt. Dann verschwand es - bis 2016 und 2017. Und diesmal konnten die Ozeanographen das komplexe Geschehen nachvollziehen.
"Der Auslöser einer Polynja liegt in der Atmosphäre: Dafür müssen sehr starke polare Tiefdruckwirbel auftreten. Ist der Wind in diesen sogenannten polaren Zyklonen stark genug, bricht er das Packeis auf und treibt die Eisschollen von seinem Zentrum weg auseinander, und die Polynja öffnet sich."
2017 brauchte ein polarer Zyklon bei Windgeschwindigkeiten von mehr als 100 Stundenkilometern dafür rund zwölf Stunden, beschreibt Diana Francis von der New York University in Abu Dhabi. Allerdings treten solche Sturmgebiete jedes Jahr auf – warum sind Polynjas trotzdem selten?
"Zwischen Juni und September 2017 herrschten in der Atmosphäre ungewöhnliche Strömungsverhältnisse, die große Mengen warmer Luft vom Südatlantik in Richtung Antarktis schafften. Dadurch entstanden dort häufige und starke Stürme."
Angriff von zwei Seiten
Die zogen auch über ein Meeresgebiet vor der Westantarktis, in dem ein zweiter Faktor wirkte. Denn dort erhebt sich ein 2.500 Meter hohes, untermeerisches Gebirge, das vergleichsweise warmes und salzhaltiges Tiefenwasser in Richtung Oberfläche lenkt. Die Folge: Das Packeis ist dort ohnehin dünner, was den Stürmen die Arbeit erleichtert. Dafür, dass sich die Polynja nicht sofort wieder schließt, sorgt ein dritter Effekt, erläutert Ethan Campbell von der University of Washington in Seattle:
"Die eisige Atmosphäre entzieht dem Meerwasser viel Wärme, es wird schwer und sinkt ab. Das treibt starke Konvektionsströmungen an, die bis in die Tiefsee reichen und die einen intensiven Austausch zwischen Oberflächen- und Tiefenwasser ermöglichen. Solche Vermischungen passieren normalerweise nicht."
Die Folge: Die Konvektionsströmungen schaffen Tiefenwasser hinauf, in dem sich über lange Zeit Kohlendioxid angereichert hat. Und anscheinend gelangt dieses in der Tiefe gespeicherte Kohlendioxid zurück in die Atmosphäre – wahrscheinlich in nicht unerheblichen Mengen.
"Durch eine Polynja kommen aber auch große Mengen kalten, sauerstoffreichen Wassers von der Oberfläche in die Tiefsee. Es breitet sich dort aus und kurbelt möglicherweise die Meereszirkulation und die biologische Produktivität an", glaubt Paul Spence vom Klimaforschungszentrum der Universität von New South Wales in Sydney.
Fragen zur Rolle von Polynjas im Ökosystem Meer
Wenn Polynjas, so wie in den 1970er-Jahren, häufiger auftreten, könnten sie eine zentrale Rolle beim Antrieb von Meeresströmungen und der Versorgung der Tiefsee mit Sauerstoff spielen. Das macht die Frage besonders interessant, wie sie sich in Zeiten des Klimawandels entwickeln werden. Da gehen die Meinungen auseinander. Jedenfalls noch, denn die Modellrechnungen laufen.