1. Wochenbericht Frühjahrsexpedition, 02. Juni 2014

(Foto: Alfred-Wegener-Institut)

Liebe Leser,

Nach einem für einige von uns nur kurzen Heimaturlaub machte sich am 18. Mai erneut eine fünf - köpfige Gruppe bestehend aus Antje Eulenburg (AWI), Katrin Kohnert, Eric Larmanou, Andrei Serafimovich und Torsten Sachs (alle GFZ) aus Potsdam auf den Weg ins sibirische Lenadelta. Verstärkt wurden wir an verschiedenen Unterwegsflughäfen durch Maria Winterfeld (AWI Bremerhaven),
Ben Runkle (Uni Hamburg), Alexander Cabrikov (Uni Moskau) und Gulnara Nugamatsyamova (Uni Kasan). Die Anreise geriet in Jakutsk dank schlechten Wetters am Zielflughafen Tiksi kurz ins Stocken, entwickelte sich am nächsten Tag aber zu unserer großen Freude zu einem Quasidirektflug auf die Insel Samoylov – 15 Minuten von der Gepäckausgabe bis zum Einsteigen in den startbereiten Hubschrauber sind vermutlich neuer Rekord.
Auf Samoylov wurden wir freudig von der Stationsbesatzung und unserem schon aus dem Aprilabschnitt bekannten St. Petersburger Kollegen Sasha Jevdomikov begrüßt, der in der Zwischenzeit Gesellschaft von Norman Rößger und Christian Wille (beide Uni Hamburg) bekommen hatte. In einem fliegenden Wechsel verließen uns allerdings letzterer und Katya Abramova vom Lena Delta Reservat wenige Minuten nach unserem Eintreffen mit dem nach Tiksi zurückkehrenden Hubschrauber.

Dieser Expeditionsabschnitt deckt den Zeitraum der endgültigen Schneeschmelze und des Auftauens der Tümpel und Seen ab. Als naturschauspielerisches Highlight erwarten wir außerdem in den nächsten Tagen die Frühjahrsflut mit dem Eisgang der Lena, während überall auf der Insel das Leben erwacht und eine Vielzahl an Zugvögeln eintrifft, die unverzüglich mit der Partnersuche für die bevorstehende Brutsaison beginnen. Schneehühner und Füchse wechseln ihr Farbkleid und die kürzlich noch im Eis der Seen eingefrorenen Fische beginnen – dank selbstproduziertem Frostschutzmittel unversehrt – wieder zu schwimmen.
Wissenschaftlich steht die Fortsetzung der Wärme- und Treibhausgasflußmessungen auf dem Programm – sowohl lokal mit den Eddy Kovarianz Systemen auf Samoylov, der Flutebene und dem Thermokarstsee auf der Nachbarinsel Kurungnakh als auch durch weitere Befliegungen des Deltas mit der Hubschrauberschleppsonde Helipod. Durch Transekte in verschiedene Richtungen kann hierbei die unterschiedlich weit fortgeschrittene Schmelz- und Auftauphase abgedeckt werden. Während entlang des westlich fließenden Olenekskaya Armes bereits im April die Schneeschmelze eingesetzt hatte und der Frühling nun am weitesten fortgeschritten ist, liegt der nordwestliche Teil des Deltas noch unter einer weitgehend geschlossenen Schneedecke und der nordöstliche Bereich zwischen diesen beiden Extremen.

Diese Zeit ist auch für die Hydrologie von besonderem Interesse und so untersuchen Maria und Antje den gelösten und partikulären Kohlenstoff, der mit dem Wasser der Lena in die Laptewsee transportiert wird. Uns interessiert, wie viel Kohlenstoff während der Hochwasserphase im Vergleich zum Sommer und zum Jahresverlauf transportiert wird und wie sich dieser Kohlenstoff hinsichtlich seines Alters und seiner Zusammensetzung unterscheidet. Dafür nutzen wir permafrostspezifische Biomarkeranalysen und Radiokarbondatierungen. Ziel ist es in Zusammenarbeit mit anderen Arbeitsgruppen eine Bilanzierung des fossilen und rezenten Kohlenstoffexports zu erstellen. Die hydrochemische Beprobung konzentriert sich für diesen Abschnitt auf die Analyse von cDOM und stabilen Wasserisotopen. Zeitgleich erfolgen kleinere Wartungsarbeiten in den Laboren. Ebenso wird damit begonnen, die umfangreiche analytische Messtechnik Stück für Stück in den routinemäßigen Betrieb zu überführen.
Im nächsten Bericht werden wir die Arbeiten der Hamburger Kollegen genauer vorstellen – und nehmen bis dahin übrigens noch jederzeit Tipps für den genauen Zeitpunkt des Eisaufbruches entgegen. Mögliche Gewinner werden dann im nächsten Wochenbericht gebührend erwähnt.
 

Beste Grüße
vom gesamten Expeditionsteam

Das Expeditionsteam des Fahrtabschnitts Mai/Juni (von links oben entlang des Geländers nach unten und rechts wieder nach oben): Norman, Maria, Katrin, Sasha J., Antje, Eric, Torsten, Sasha C., Ben, Gulnara und Andrei. (Foto: Alfred-Wegener-Institut)

2. Wochenbericht Frühjahrsexpedition, 11. Juni 2014

(Foto: Antje Eulenburg, Alfred-Wegener-Institut)

Liebe Leser,

am Donnerstag, den 29. Mai war es endlich soweit, gegen 23 Uhr setzte der Eisaufbruch und die Flut hier im Delta ein. Anfangs stieg das Wasser nur leicht und riesige Eisblöcke schwammen an der Insel vorbei flussabwärts. Und dann, ganz plötzlich kam alles zum Stehen. Dort, wo eben noch fließendes Wasser zu sehen war, gab es kurz darauf nur noch ein Chaos aus Eis. Allein in der Mitte der Flussarme floss ein Strom aus Eis stetig weiter. Das Wasser stieg im Laufe der Nacht und des nächsten Tages weiter an und erreichte in der Nacht vom Freitag zum Samstag (30./31. Mai) den Höchststand. Soweit wir es bis jetzt beurteilen können, war der Wasserstand deutlich höher als in den letzten beiden Jahren. Die Flutmarke von 2011, die am Steg zum Banya-See gekennzeichnet ist, wurde dieses Jahr bei weitem übertroffen. Das Wasser stand bis zur Tür der Banya!

Kartierung des Wasserstandes von Benjamin Runkle, Universität Hamburg. Samoylov-Karte bereitgestellt von SPARC, Alfred-Wegener-Insitut.

Aufgrund dieses hohen Wasserstandes sind Benjamin Runkle und Norman Rößger von der Uni Hamburg noch in der Nacht vom 30. zum 31. Mai los gegangen, um ihre Geräte und Instrumente am Eddy-Kovarianz-Turm und den Wehren in Sicherheit zu bringen.

Eines der Wehre wurde komplett überflutet und wie das Bild unten zeigt, ist die Flut tatsächlich bis an den Turm heran gekommen. Aber schon 12 Stunden später konnten alle Sensoren und Geräte wieder installiert und die Messungen fortgeführt werden. Mit Hilfe des Eddy-Kovarianz-Turms werden Wärme-, Kohlenstoffdioxid- und Methanflüsse über verschiedene Jahreszeiten hinweg gemessen.

Blick vom Eddy- Kovarianz-Turm während der Flut. (Foto: Norman Rößger, Universität Hamburg)
Wehr zur Abflussmessung. (Foto: Maria Winterfeld, Alfred-Wegener-Institut)

Die im Sommer 2011 und 2012 installierte Wehre dienen der Messung des Abflusses der ersten Deltaterrasse. Zusätzlich bestimmen Benjamin Runkle die Menge des organischen Kohlenstoffs und der Nährstoffe, die im abfließenden Wasser enthalten sind. Am Ende sollen diese Daten in Kombination mit den Messungen des Eddy-Kovarianz-Turms in eine Kohlenstoff- und Wasserbilanz für die im Lena Delta weit verbreiteten Landschaftstypen der ersten überflutungsebene einfließen.

Die Wasserbeprobung der Lena war für Antje Eulenburg und Maria Winterfeld vom AWI während der Flut nur eingeschränkt möglich, da neben dem Hochwasser selbst auch große Eisblöcke entlang der Küste Samoylovs den Zugang zum Fluss versperrten. Vom Ufer des überfluteten und in dieser Zeit mit Lenawasser durchströmten Banya-Sees war eine problemlose Probenahme möglich. Das Wasser der Lena hat sich seit dem Eisaufbruch von ungefähr 0,1°C auf fast 10°C erwärmt, was uns zeigt, dass weiter südlich der Sommer schon voll im Gange ist. Aber auch hier im Delta kommt langsam der Frühling an. Wir sehen bereits erste grüne Halme aus dem Boden sprießen und innerhalb weniger Tage nach der Flut hat eine ganze Schar unterschiedlichster Vögel die Insel besiedelt und sorgt für eine angenehme Geräuschkulisse.

Aufgrund des schlechten Wetters konnten bis jetzt noch keine Helikopterflüge zur Messung der regionalen Kohlenstoffdioxid- und Methanflüsse im Delta durchgeführt werden. Aber Besserung ist in Sicht.
 

Alle Expeditionsteilnehmer sind wohlauf und grüßen die Daheimgebliebenen!

Impressionen der erwachenden Tundra. (Foto: Gulnara Nigamatzyanova, Universität Kasan)
Impressionen der erwachenden Tundra. (Foto: Gulnara Nigamatzyanova, Universität Kasan)

3. Wochenbericht Frühjahrsexpedition, 19. Juni 2014

Eisblöcke auf der Überflutungsebene im Morgennebel. (Foto: Antje Eulenburg, Alfred-Wegener-Institut)

Liebe Leser,
mit dem Rückzug des Frühjahrshochwassers blieben entlang der Küste von Samoylov und vor allem auf der ausgedehnten Überflutungsebene neben einer Menge Sediment auch riesige Eisblöcke zurück, die ein sehr ungewohntes und bizarres Bild abgeben.

Antje und Maria beim Beproben der Lena. (Foto: Sergey I. Volkov)

Da die Lena jetzt eisfrei und der Wasserstand zurückgegangen ist, haben Maria Winterfeld und Antje Eulenburg vom AWI nun die Möglichkeit, mit dem Boot in den Hauptkanal der Lena zu fahren und dort Wasserproben zur Analyse des gelösten (DOC) und partikulären Kohlenstoffs (POC) zu nehmen. Wie ihre Kollegen Benjamin Runkle und Norman Rößger (Universität Hamburg) und Alexander Sabrikov (Universität Moskau) ist Maria im Rahmen des russisch-deutschen BMBF Projekts CarboPerm - Kohlenstoff im Permafrost hier. Sie untersucht DOC und POC, welches aus dem Hinterland der Lena in die Laptewsee transportiert wird. Jede Probe des Oberflächenwassers stellt eine räumlich und zeitlich begrenzte Momentaufnahme des, mit dem Fluss transportierten, Kohlenstoffs dar. Um robuste Aussagen treffen zu können, ist es deshalb notwendig viele dieser Momentaufnahmen über mehrere Jahre und über mehrere Jahreszeiten hinweg zu erfassen. Über das Jahr betrachtet findet der größte Abfluss und damit auch der größte Austrag von Sediment, DOC und POC ungefähr zwischen Ende Mai und September statt. In den letzten Jahren konnten bereits viele Daten für die Sommermonate Juli und August gesammelt werden, aber Proben aus der Zeit des Frühjahrshochwassers, wenn besonders viel Wasser und dementsprechend viel Kohlenstoff verfrachtet wird, gab es bis jetzt kaum. Daher ist diese Expedition eine großartige Gelegenheit, diese Proben zu gewinnen und die entsprechenden Daten zu erheben. Später im Labor wird sich dann herausstellen, ob und wie sich die Zusammensetzung und das Alter von DOC und POC im Frühjahr von den Daten der Sommermonate unterscheiden.

Beispiel für Zooplankton: Wasserflohkrebs (Acroperus harpae) (Foto: Gulnara Nigamatzyanova, Universität Kasan)
Beispiel für Zooplankton: Ruderfusskrebs (Arctodiaptomus novosibirikus) (Foto: Gulnara Nigamatzyanova, Universität Kasan)

Mit an Bord zur Beprobung des Lena-Oberflächenwassers war auch unsere russische Kollegin Gulnara Nigamatzyanova von der Universität Kazan. Sie untersucht das Zooplankton in den zahlreichen Seen auf Samoylov und Kurungnakh sowie der Lena selbst, um anhand der Artenverteilung mögliche Folgen der Klimaerwärmung in der Arktis zu erforschen. Dafür ist es zum einen nötig, die heute lebenden Arten und die Umweltbedingungen, an die sie angepasst sind, zu erfassen. Nur so können langfristige Klimaveränderungen, die sich z.B. in einer Erhöhung der Wassertemperatur oder Schwankungen des pH-Wertes zeigen, festgestellt werden. Zum anderen untersucht Gulnara aber auch die Überreste von Zooplankton wie z.B. der Muschelkrebse (Ostrakoden) im Sediment der Seen, um damit die Veränderung des Klimas sowie der Artenvielfalt und -zusammensetzung in den letzten 200 bis 300 Jahren zu rekonstruieren.

Im Labor hat Antje mittlerweile erfolgreich das Gerät zur Analyse von gelöstem organischen Kohlenstoff und anderer Kohlenstoffkomponenten in Betrieb genommen. Die Kalibrierung und ersten gemessenen DOC-Proben sehen vielversprechend aus. Wenn die hier erhobenen Daten im Heimatlabor in Potsdam verifiziert werden können, gäbe es in Zukunft eine Möglichkeit diese Analysen direkt vor Ort auf Samoylov durchzuführen.

Ansonsten ist das Wetter hier recht unbeständig, richtiges „Aprilwetter“ eben. Auf ein paar warme (ca. 16°C) und sonnige Tage folgen fast immer Schneeschauer mit den entsprechend niedrigen Temperaturen. Am Ende unserer dritten Woche gab es wieder einmal ein paar dieser schönen Tage, die Torsten Sachs mit seiner Gruppe vom GFZ für seine Arbeiten auch dringend benötigte. Sie konnten endlich mit dem Boot auf die Insel Kurungnakh fahren, um das Floß mit dem Eddy-Kovarianz-Turm, das sie im April dort auf einem der zugefrorenen Seen ausgesetzt haben, zu warten. Und natürlich wurde das gute Flugwetter für den Einsatz der Helikopterschleppsonde Helipod genutzt. Mit den drei Flügen haben sie zusätzliche Messdaten zur Quantifizierung von Methan-, CO2- und Wärmeflüssen im gesamten Delta erhoben, die die Daten aus dem Sommer 2012 und April diesen Jahres ergänzen. Mit dem letzten Flug haben uns alle vier gen Heimat verlassen.
 

Die verbleibenden Expeditionsteilnehmer sind weiterhin guter Dinge, bei bester Gesundheit und senden herzliche Grüße an die Daheimgebliebenen!

Gestrandete Eisblöcke. (Foto: Maria Winterfeld, Alfred-Wegener-Institut)

4. Wochenbericht Frühjahrsexpedition, 03. Juli 2014

See auf Kurungnakh. (Foto: Maria Winterfeld, Alfred-Wegener-Institut)

Liebe Leser,
unsere Zeit auf Samoylov neigt sich (leider) dem Ende zu. Aber auch die letzte Expeditionswoche war voll gepackt mit Feldarbeit. An einem der bisher schönsten und wärmsten Tage ist unsere nun verkleinerte Expeditionsgruppe nach Kurungnakh gefahren, das zu den Überresten der pleistozänen Eiskomplexablagerungen im Delta gehört. Antje Eulenburg (AWI) konnte sich dort einen Überblick über die Situation, der noch teilweise mit Eis und Schnee bedeckten Seen und ihrer Zu- und Abflüsse verschaffen. Sie hat sogar einige der Lokalitäten des letzten Sommers erneut beproben können und somit das Zeitfenster auf die Frühlingszeit ausgedehnt.

Sasha und Gulnara unterwegs zur Probenahme. (Foto: Antje Eulenburg, Alfred-Wegener-Institut)
Alex bei der Haubenmessung. (Foto: Benjamin Runkle, Universität Hamburg)

Gulnara Nigamatzyanova (Uni Kasan) hat die Gelegenheit genutzt, weitere Seen für ihre Zooplanktonuntersuchungen zu beproben. Sie wurde dabei tatkräftig unterstützt von Alexander „Sasha“ Jevdokimov (Uni St. Petersburg), der schon mit der ersten Expeditionsgruppe Anfang April nach Samoylov kam. Sasha hat Gulnara auch schon bei der Bearbeitung der Seen auf Samoylov unterstützt und war für uns nicht-russisch sprechende Expeditionsteilnehmer beim Übersetzen und Kommunizieren mit den Stationsmitarbeitern eine unschätzbare Hilfe.

Währenddessen war Alexander Sabrikov (Uni Moskau) auf Samoylov damit beschäftigt, letzte Proben für die Messung von CO2, Methan- (CH4) und Distickstoffoxidflüssen (N2O) auf der Überflutungsebene zu nehmen. Diese drei Gase stellen die wichtigsten und stärksten Treibhausgase dar. Da der Landschaftstyp der Überflutungsebene einen großen Teil der Fläche des Lena Deltas ausmacht, ist die Quantifizierung der Gasflüsse wichtig für die Abschätzung des Gesamtreibhausgasausstoßes des Deltas.

Alex arbeitet dafür mit Benjamin Runkle von der Uni Hamburg zusammen und nutzt zur Beprobung die Haubenmessmethode. Dabei wird eine Haube auf den Boden gepresst und die sich darunter sammelnden Gase werden mit Spritzen abgezogen. Die CO2- und CH4-Konzentrationen können gleich im Anschluss vor Ort in der Station mit einem Gaschromatographen gemessen werden, während die N2O-Messungen später in Hamburg durchgeführt werden.

Eisskulptur "Pokal Samoylov". (Foto: Gulnara Nigamatzyanova, Universität Kasan)