Das Eis brechen in der Arktisforschung

CCGS Amundsen. Bildnachweis: Amundsen Science

Deckmaschinen wie Winden, Aussetz- und Bergungssysteme und Kräne können nahezu jedes Schiff in ein schwimmendes Labor verwandeln und die für die wissenschaftliche Datenerfassung und -analyse notwendige Technologie bereitstellen. Das kanadische Küstenwachenschiff (CCGS ) Amundsen bildet hier keine Ausnahme: Es ist Kanadas einziger Eisbrecher, der mit wissenschaftlichen Einrichtungen zur Unterstützung nationaler und internationaler multidisziplinärer Forschungsprogramme ausgestattet ist. An Bord verfügt das Schiff über 65 wissenschaftliche Systeme, 22 fest installierte und mobile Labore sowie 300 m² Nass- und Trockenarbeitsfläche für chemische und biologische Experimente, Sedimentanalysen und die Vorbereitung des Einsatzes autonomer Instrumente.

Die CCGS Amundsen ist aufgrund ihrer Doppelfunktion einzigartig: Im Winter übernimmt sie Eisbrecher- und Eskortaufgaben im Sankt-Lorenz-Seeweg, im Sommer führt sie arktische Forschungsarbeiten durch. Diese Doppelfunktion erfordert, dass die gesamte wissenschaftliche Ausrüstung, die nicht zum Schiff gehört, vor Beginn der jährlichen Arktisexpedition auf die Amundsen verladen und installiert werden muss. Am Ende der Expeditionssaison werden dann während einer achttägigen Demobilisierungsphase alle Geräte und gesammelten Proben wieder abgebaut und vom Schiff entladen.

Die wissenschaftliche Fracht und Ausrüstung für die fünfmonatige Amundsen-Expedition 2026, erklärte Meeresforschungskoordinatorin Anissa Merzouk, umfasst „Container, Winden, ozeanographische Verankerungsausrüstung, große Geräte wie das ferngesteuerte Unterwasserfahrzeug (ROV) ASTRID sowie alle Instrumente, Verbrauchsmaterialien und Chemikalien für 200 Wissenschaftler aus 30 Institutionen in Kanada, Europa und den Vereinigten Staaten, die in neun multidisziplinären Forschungsprogrammen zusammenarbeiten.“

Mobilisierung

Die Mobilisierungsphase findet auf dem Stützpunkt der kanadischen Küstenwache in Québec statt, wo die Amundsen zwischen Juni und Juli für zwei Wochen vor Anker liegt. In diesem Jahr rechnet das Mobilisierungsteam damit, 80.000 kg wissenschaftliche Deckausrüstung und Container auf das Schiff zu verladen, so Quentin Lahaye, Experte für ozeanografische Instrumente.

„Gemeinsam mit dem Amundsen-Wissenschaftsteam und der Schiffsbesatzung erarbeiten wir Wochen im Voraus einen Mobilisierungsplan, der als Kommunikations- und Planungsinstrument dient und alle notwendigen Schritte für die Expeditionsvorbereitung enthält“, erklärte Merzouk. „Der Plan sieht eine Abfolge von Ladevorgängen vor, die den vielfältigen Anforderungen an die qualifizierte Unterstützung durch die Besatzung und die Mitarbeiter der Küstenwache gerecht wird. Dazu gehören beispielsweise Kräne zum Verladen von Containern und großen Geräten, das Betanken des Schiffes und das Verladen der Dutzenden Paletten mit Lebensmitteln, die benötigt werden, um 79 Personen dreimal täglich über 140 Tage auf See zu versorgen.“ In der Mitte der zweiwöchigen Mobilisierungsphase finden wissenschaftliche Seeerprobungen statt. Diese dauern fünf Tage im Sankt-Lorenz-Strom und im Saguenay-Fjord, wo das Team die Probenahmeausrüstung und die Datenerfassungsinstrumente testet und integriert.

„Die Mobilisierungsphase ist eine entscheidende Phase der Expedition, da vor der Abfahrt alles an Bord sein, installiert und getestet sein muss“, betonte Lahaye. „Es gibt enorm viel zu koordinieren, um sicherzustellen, dass am Abreisetag alles bereit ist. Die Mobilisierungsphase gleicht oft einem Sprint, bei dem alle ihr Möglichstes tun, um das Schiff und die wissenschaftlichen Operationen für die kommenden Monate vorzubereiten.“

Eine weitere große Herausforderung ist die Lager- und Arbeitsplatzplanung. „Ich vergleiche diesen Aspekt der Mobilisierung immer mit einem gigantischen vierdimensionalen Puzzle, wobei die vierte Dimension die Zeit ist. Die Expedition 2026 ist beispielsweise in fünf Abschnitte oder Etappen von jeweils 28 Tagen unterteilt. Jede Etappe wird von verschiedenen wissenschaftlichen Teams mit unterschiedlichen Probenahmeaktivitäten und Zielen betreut“, erklärte Merzouk. „Da sie die gleichen begrenzten Labor- und Arbeitsbereiche an Bord nutzen, müssen wir ihre Ausrüstung während der Mobilisierung irgendwo auf dem Schiff verladen und lagern, bis sie zu Beginn ihrer Etappe eintreffen. Dort bauen sie ihre Labore für vier Wochen auf, um am Ende ihrer Etappe alles wieder abzubauen und ihre Ausrüstung bis zur Demobilisierung einzulagern.“

Trotz des Chaos und Stresses der Mobilisierungsphase sagte Merzouk, dass dies den Beginn einer weiteren spannenden Forschungssaison an Bord der Amundsen markiere. „Nach monatelanger Arbeit mit Tabellenkalkulationen und E-Mails genieße ich die Mobilisierungsphase sehr, da sie mir die Möglichkeit gibt, persönlich mit den Wissenschaftlern und Studierenden der Amundsen -Gemeinschaft in Kontakt zu treten und als Bindeglied zwischen ihnen, dem Amundsen-Wissenschaftsteam und unseren Partnern bei der kanadischen Küstenwache zu fungieren. Es ist eine sehr intensive Zeit, aber die Mobilisierung ist für mich definitiv der Höhepunkt der Saison: Sie ist die Erfüllung wochenlanger Planung und das Ergebnis einer großartigen Teamleistung.“

„Ich liebe es, zuzusehen, wie sich das Schiff nach und nach mit wissenschaftlicher Ausrüstung füllt, während wir die Expedition vorbereiten. Bei unserer Ankunft wirkt das Schiff fast leer. Doch am Ende der Mobilisierungsphase sind die Labore komplett ausgestattet, Container mit Vorräten gefüllt und Instrumente und Sensoren in jeder Ecke des Schiffes zu finden“, fügte Lahaye hinzu. „Es ist immer wieder spannend, Teams zu treffen, die monatelang an der Vorbereitung und Entwicklung dieser Systeme gearbeitet haben, und ihnen bei der Integration an Bord zu helfen.“

Mobilisierungsphase. Bildnachweis: Amundsen Science

Mobilisierungsphase. Bildnachweis: Amundsen Science

ASTRID

Eine der wichtigsten Technologien an Bord der Amundsen ist ASTRID, ein von Forum Energy Technologies entwickelter ferngesteuerter Unterwasserroboter (ROV). Er wiegt etwa 1,5 Tonnen und ist derzeit für Tauchgänge bis zu 1500 Metern Tiefe und eine Erkundungsdauer von über 250 Stunden konfiguriert.

„Einer der großen Vorteile dieses ROV ist seine geringe Größe. Dadurch können wir es auf verschiedenen Schiffen, auch kleineren, einsetzen. Die Winde ist klein, ebenso wie das ROV selbst. Das macht es zu einem sehr flexiblen System“, erklärte Gabrielle Inglis, ROV-Projektmanagerin und -Technikerin. ASTRID verfügt außerdem über zwei ORION-7-Funktionsmanipulatoren, die Wissenschaftlern bei der Probenentnahme und der Bearbeitung von Funden in der Umwelt helfen. Es besitzt Probenschubladen zur Aufbewahrung, mit denen Gegenstände vom Meeresboden geborgen werden können.

ASTRID verfügt außerdem über eine AML CTD-Sonde (Ozeanographische Leitfähigkeit, Temperatur und Tiefe), ein Teledyne TOGS5-System zur Messung von Kurs, Nick- und Rollwinkel, einen PS-20-Tiefensensor, einen Teledyne-Doppler-Geschwindigkeitslogger und ein Kongsberg USBL cNODE-System (Ultra Short Base Line). Zudem bietet es die Möglichkeit zum Einsatz mehrerer Kameras, darunter eine SubC 1 Cam alpha HD, eine Rayfin MK2 Benthic 4K und redundante digitale Videoaufzeichnung.

Während des Betriebs besteht das ROV-Team aus vier bis fünf Personen, die für den reibungslosen Ablauf und die Durchführung von Reparaturen zuständig sind. „Aber eigentlich sagen wir nur, wir fahren den Bus“, scherzte Inglis.

„Wie Sie sich vorstellen können, ist eine umfangreiche Vorplanung erforderlich“, sagte John O’Brien, Wissenschaftler beim kanadischen Fischerei- und Ozeanministerium (DFO). Die Wissenschaftler erstellen Monate vor der Abreise eine Liste mit Missionszielen und legen die Tauchplätze fest. „Es findet eine intensive Zusammenarbeit statt, nicht nur innerhalb des wissenschaftlichen Teams, um sicherzustellen, dass wir unsere Ziele so aufeinander abstimmen, dass wir in dem begrenzten Zeitfenster für möglichst viele Taucher das Maximum erreichen.“

Weitere wichtige Faktoren für den Einsatz des ROV sind Wetterbedingungen und Risikofaktoren wie starke Strömungen oder gefährliche Standorte. Trotz der Herausforderungen birgt der Einsatz von ASTRID jedoch auch neue Entdeckungen und Abenteuer.

„Wir haben ein gutes Team und freuen uns sehr, uns wiederzusehen, zusammenzuarbeiten und Zeit miteinander zu verbringen“, sagte Bárbara Neves, Wissenschaftlerin bei DFO. „Es wird zu einer Familie.“

„Ich freue mich darauf, einige wirklich gute Proben zu sammeln“, fügte sie hinzu. „Wir haben einige neue Projekte in Planung und die Möglichkeit, den ROV für gezielte, sehr spezifische Proben einzusetzen, die wir sonst nicht sammeln könnten.“

ASTRID ROV. Bildnachweis: Amundsen Science

Segel setzen

Die Saison 2026 der CCGS Amundsen beginnt am 10. Juli und ist mit 139 Tagen die längste Expedition seit 2009. Das Schiff wird über 185 Wissenschaftler aus Kanada und anderen Ländern auf fünf Etappen befördern, um die Meeres- und Küstenumwelt der Labradorsee, der kanadischen Arktis und grönländischer Gewässer zu erforschen. Die Amundsen fährt zunächst von Québec nach Iqaluit, dann zur Weltraumstation Pituffik, anschließend nach Resolute Bay und kehrt schließlich nach Iqaluit und Québec zurück.

„In dieser Saison begrüßen wir viele neue Forschungsteams an Bord der Amundsen . Sie bringen eine breite Palette neuer Geräte und Technologien mit, die während der gesamten Expedition zum Einsatz kommen werden“, sagte Lahaye. „Jede Saison birgt ihre eigenen Erfahrungen und Herausforderungen, und die Expedition 2026 verspricht besonders viele neue Projekte, Kooperationen und Entdeckungen zu werden.“