1.000 Kilometer durchs Schelfeis

Mithilfe des Radarsatelliten TerraSAR-X des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) konnte eine vierköpfige Forschergruppe einen sicheren Weg durch das Ross-Schelfeis finden – und so die größte Antarktis-Expedition seit rund 60 Jahren durchführen.

Als Sir Edmund Hillary und Sir Vivian Fuchs in den 1950er Jahren den Plan fassten, die Antarktis im Rahmen der „Commonwealth Trans-Antarctic”-Forschungsexpedition erstmals zu durchqueren, wurden sie vielfach belächelt. Ein Grund: Spalten im Eis stellten damals wie heute ein großes Sicherheitsrisiko dar. Mithilfe des Radarsatelliten TerraSAR-X des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) wanderte nun eine vierköpfige Forschergruppe aus Neuseeland auf den Spuren der Entdecker von damals. Im Rahmen des „Ross Ice Sheld Projects” fand das Team einen rund 1.000 Kilometer langen Weg über einen bislang unbekannten Abschnitt des Ross-Schelfeises – einem Eisgebiet von der Größe Frankreichs – und untersuchte, wie das Eisgebiet auf eine sich erwärmende Welt reagiert.

Drei Pistenbullies (Pistenraupen) unterwegs auf dem Ross-Schelfeis während der Traverse. Foto: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt

Die Durchquerung des antarktischen Ross-Schelfeises ist gefährlich. So können unter der Schneedecke Gletscherspalten verborgen sein, die bis zum Meeresniveau hinab reichen. „Ohne die Daten von TerraSAR-X wäre es so, als ob wir uns blind auf einem Minenfeld bewegen”, erklärt Dana Floricioiu vom Earth Observation Center des DLR. Bei vergangenen Projekten wurde überwiegend mit optischen Bildern gearbeitet, die im Wesentlichen lediglich Fotografien aus dem Weltraum sind. „Mit Hilfe der Radarbilder lassen sich Spalten nun erheblich besser und sicherer kartieren”, so die Expertin weiter.

Verborgene Spalten werden sichtbar

Der am DLR in Oberpfaffenhofen betriebene Radarsatellit blickt mit seinem Radarinstrument durch Wolken und trockenen Schnee hindurch und macht die verborgenen Spalten dadurch sichtbar. So können die von TerraSAR-X gelieferten Daten zur Bestimmung einer sicheren Route durch das Eisgebiet verwendet werden. „Ohne Satellitendaten wäre es unmöglich […] unterwegs nicht auf Spalten zu treffen. Wir mussten so nur einmal von der geplanten Route abweichen”, sagt Expeditionsmitglied Dan Price.

Doch wie funktioniert das? Durch das Eindringen der Mikrowellen in Schnee und Eis reagieren die Sensoren von TerraSAR-X empfindlich auf oberflächennahe physikalische Eigenschaften wie Nässe und Rauigkeit der abgebildeten Fläche. Der Satellit arbeitet im sogenannten „X-Band” – also dem Frequenzbereich von 9,65 Gigahertz – und ermöglicht räumlich ausgedehnte Untersuchungen feiner Strukturen auf Eis und Schnee. So können Merkmale wie Fließlinien und Spalten detailliert beobachtet und zur Untersuchung der Strömungsdynamik von Gletschern und Eisströmen genutzt werden. Darüber hinaus verfügt der Radarsatellit über verschiedene Aufnahmemodi, so dass feine Details in hoher Auflösung ebenso kartiert werden können wie großflächige Bereiche.

Einsatz macht sich bezahlt

Zudem hat sich der Einsatz des Satelliten auch im Feld bezahlt gemacht: „In dieser eintönigen und vollkommen strukturlosen Umgebung konnten wir anhand der Radarstellungen immer exakt nachvollziehen, wo wir uns gerade befanden”, erklärt Price. Die Radaranalyse brachte außerdem zutage, dass ein Teil der Eismassen nicht mehr auf dem Meeresgrund verankert ist, sondern beginnt auf der Meeresoberfläche zu treiben – das Ross-Schelfeis schwimmt also. Die exakte Aufsetzlinie wurde am DLR im Rahmen des ESA-Projekts „Antarctic Ice Sheet CCI” erstellt.

Mit der erfolgreichen Traverse des südlichsten Gebiets der Erde konnte das Expeditionsteam Standorte für Bohrungen durch das Schelfeis identifizieren, um Informationen über das Eis, den Ozean und die Sedimente auf dem Meeresboden zu erhalten. Nächste Saison sollen auf der neu eingerichteten Route mehr als 60 Tonnen Material an die Siple Coast transportiert werden – von der Scott Base 1.000 Kilometer über das Ross Ice Shelf.

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