Schneeproblem zu groß: Ein schwimmendes Polarlabor bewältigt die Arktisforschung

Eine Karte der Tara Polaris I-Expedition. © Fondation Tara Ocean

Die Tara-Polarstation. © Maéva Bardy – Fondation Tara Ocean

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Am 19. Juli legte die Tara-Polarstation, ein driftendes Labor, von ihrem Heimathafen Lorient in Frankreich ab, um eine 18-monatige Arktisexpedition zu beginnen. Die ganzjährige Mission Tara Polaris I erforscht die Wechselwirkungen und saisonalen Schwankungen der fünf Komponenten des Arktischen Ozeans: Atmosphäre, Schnee, Eis, Biodiversität und den Ozean selbst. Tara Polaris I ist nur die erste von mehreren Missionen, die bis 2046 laufen werden.

Die Tara Ocean Foundation wurde 2003 von Agnès Troublé und ihrem Sohn Étienne Bourgois gegründet, um die Meeresforschung zu fördern, über deren Bedeutung aufzuklären und sich für den Schutz der Ozeane einzusetzen. Die Polarstation, die 18 Jahre nach der ersten Nordpolexpedition der Organisation an Bord des Schoners Tara errichtet wurde, sollte eine wissenschaftliche Lücke im Arktischen Ozean schließen. Dort fehlt es an einer Langzeitforschungsstation (im Gegensatz zu den fünf permanenten Stationen in der Antarktis), und der Ozean ist weiterhin stark vom Klimawandel betroffen. Die sogenannte arktische Verstärkung führt dazu, dass sich der Ozean drei- bis viermal schneller erwärmt als der Rest des Planeten. Auch die arktische Atlantifizierung, der verstärkte Zustrom wärmerer und salzigerer Atlantikwasser, gibt Anlass zur Sorge und stört die natürliche Schichtung des zentralen Arktischen Ozeans. Veränderungen von Meereis, Schnee und Wasser haben Folgen für die Ökosysteme und Organismen, die diese Region prägen.

„Langfristig werden die Tara-Polaris-Expeditionen (2026–2046) dazu beitragen, die Wettervorhersagemodelle in Europa bis 2050 zu verbessern und die Folgen des globalen Wandels (Klima und Umweltverschmutzung) für die Funktionsweise unseres Planeten zu beleuchten“, erklärte Romain Troublé, CEO der Tara Ocean Foundation. „Die Ergebnisse, die öffentlich zugänglich sein werden, werden eine bessere Steuerung des zentralen Arktischen Ozeans unterstützen und als Grundlage für die Regulierung industrieller Aktivitäten dienen, bis wir ein klares Bild vom Zustand des einzigen Polarmeeres unseres Planeten haben.“

Die schwimmende Basis wurde von 2023 bis 2025 von Constructions Mecaniques in Cherbourg, Frankreich, gebaut. Seit ihrer Auslieferung wurde die Polarstation Tara ein ganzes Jahr lang getestet, gefolgt von drei Monaten Feinabstimmung im Trockendock.

Die Tara-Polarstation im Bau. © François Dourlen-Fondation Tara Ocean

Die Tara-Polarstation

Die von Olivier Petit und der Tara Ocean Foundation entworfene Station ist 26 Meter lang und hält Temperaturen von -20 °C bis -52 °C stand. Sie bietet Platz für eine 12-köpfige Besatzung im Winter und bis zu 18 Personen im Sommer und ist mit bis zu 12 Tonnen Lebensmitteln an Bord 500 Tage autark. Neben Wohnräumen für Wissenschaftler, Journalisten und Besatzung verfügt die Anlage über fünf Labore, Büros, Kühlräume und Probenlager. Trinkwasser wird mittels einer Entsalzungsanlage gewonnen.

Im Zentrum der Driftstation befindet sich ein etwa 1,8 Meter breiter Moonpool, der die Entnahme von Wasserproben bis in Tiefen von 2.500 Metern ermöglicht. Atmosphärische und Unterwassersensoren sind an der Außenseite des Schiffes angebracht, und eine CTD-Rosette misst die physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften der Wassersäule.

Die CTD-Rosette. © Maéva Bardy – Fondation Tara Ocean

„Im Sinne der Zuverlässigkeit haben wir uns gegen ausgefallene und noch nicht ausgereifte Technologien entschieden und konzentrieren uns stattdessen auf Effizienz und Kraft-Wärme-Kopplung“, sagte Troublé. „Der Wirkungsgrad des Stromgenerators wurde auf 82 % gesteigert, da die erzeugte Wärme zur Beheizung des Schiffes genutzt wird. Der Laborbereich für wissenschaftliche Zwecke umfasst 55 % der Gesamtfläche des Schiffes und bietet über den Moonpool direkten Zugang zum Meer. Die Station wird außerdem über eine Breitbandverbindung des OneWeb-Satellitennetzes von Eutelsat verfügen, um die Kommunikation der Besatzung mit Angehörigen, den Datenaustausch in Echtzeit und die täglichen Besprechungen mit dem Konsortium an Land zu ermöglichen.“

Angesichts dieser ambitionierten Mission steht die Polarstation Tara vor zahlreichen Herausforderungen. „Das Schiff wird sowohl aus operativer als auch aus regulatorischer Sicht enormen Einschränkungen unterliegen“, sagte Troublé. „Der zu erwartende Eisdruck belastet die Struktur und Form des Rumpfes stark, und die 500-tägige Autonomie erfordert redundante Lagerkapazitäten und Systeme.“

Der Polarkodex hat die Umweltauswirkungen und die Effizienz der Station erheblich beeinträchtigt. Die Feinstaubbelastung zwang uns, Biokraftstoff der zweiten Generation in Form von hydriertem Pflanzenöl von Neste einzusetzen. Zudem stellten die acht Tonnen Kerosin, die für medizinische Evakuierungsflüge an Bord gelagert werden, aus Sicherheitsgründen eine Herausforderung dar. Daher war die Zusammenarbeit zwischen den Architekten, der Werft, Bureau Mauric und Bureau Veritas unerlässlich, um diese Herausforderungen zu bewältigen.

Zusammenarbeit ist der Schlüssel

Die Tara-Polarstation, die 18 Monate lang im Arktischen Ozean driftet, setzt ebenfalls auf Zusammenarbeit auf See. „Als wahres wissenschaftliches Zentrum wird das Labor-Observatorium Forscher aus aller Welt beherbergen: Biologen, Physiker, Ökologen, Glaziologen, Atmosphärenwissenschaftler, Ozeanographen usw. Die ersten zwölf Besatzungsmitglieder werden den Winter über rund neun Monate an Bord bleiben“, erklärte Clémentine Moulin, Einsatzleiterin der Tara Ocean Foundation und Koordinatorin von Tara Polaris I. „Das Auswahl- und Trainingsverfahren orientiert sich an dem anderer abgelegener Forschungsstationen. Unser Ziel: eine eng verbundene Gruppe, die bereit ist, die Herausforderungen einer außergewöhnlichen Expedition zu meistern.“

Der von Troublé beschriebene Ansatz der kollaborativen Wissenschaft reicht über die Station hinaus. „Wir bilden Ad-hoc-Konsortien von Laboren, die 30 bis 40 internationale Labore aus mindestens 15 Disziplinen umfassen können. Forschungsziele und -mittel werden gemeinsam definiert und finanziert, und die sechs bis neun Wissenschaftler und Ingenieure an Bord führen die Forschung durch. Anschließend erfolgen die Analyse und die Veröffentlichung gemeinsam“, erklärte er. „Die Aufnahme neuer Labore wird vom Konsortium auf Grundlage der bisherigen Erfahrungen und der gesammelten Daten evaluiert, wodurch sich im Laufe der nächsten 20 Jahre der Expeditionen neue Fragen ergeben.“

Die Forschung an Bord der Tara-Polarstation umfasst zwar zahlreiche Wissenschaftler und Disziplinen, die übergeordneten Themen bleiben jedoch konstant. Zu den Hauptzielen von Polaris I gehören die Erforschung schwer zugänglicher Gebiete, die Entdeckung von Anpassungen an extreme Bedingungen, die Analyse des Meereisschmelzens und der Verschmutzung, die Identifizierung neuer Moleküle, Arten und Prozesse, die Überwachung arktischer Fischbestände sowie die Bereitstellung neuer Daten zur Verfeinerung von Klimamodellen.

Ein Atmosphärenballon misst Druck, Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Windgeschwindigkeit. © Maéva Bardy – Fondation Tara Ocean

Während die Tara Polaris I-Expedition gerade erst in See gestochen ist, blickt die Tara Ocean Foundation bereits auf Polaris II und III voraus und entwickelt die Konsortien, die die Arbeit des Labors von 2028 bis 2031 leiten werden.

„Es ist unbekannt, wie Organismen im Herzen des zentralen Arktischen Ozeans mit den extremen saisonalen Schwankungen von Licht, Temperatur, Meereis und Meeresdynamik zurechtkommen oder wie sie die lange Polarnacht überleben. In den letzten Jahrzehnten ist dieses einzigartige Ökosystem zunehmend bedroht worden. Sein Zustand zeigt uns, wie die Menschheit die Erde verändert“, sagte Marcel Babin, Polarozeanograph am CNRS/Universität Laval/Sorbonne (Frankreich/Kanada), wissenschaftlicher Co-Direktor des Tara-Polaris-Programms und wissenschaftlicher Direktor von Tara Polaris I.

„Wir benötigen dringend Beobachtungsdaten, um die Veränderungen in der Arktis besser zu verstehen, insbesondere um den gesamten Jahreszyklus zu erfassen und die jährlichen Schwankungen zu verfolgen“, fügte er hinzu. „Das Tara-Polaris-Programm wird Zeuge der Geschichte der Arktis sein.“