Der Klimawandel bedroht die Arktis – was ein Sensor über die zerbrechliche Zukunft des Meereises verrät
Die Arktis verändert sich rasant. Die Eisschmelze schreitet voran, das Meereis wird dünner, poröser und unberechenbarer. Diese Veränderungen stellen nicht nur die Klimaforschung, sondern auch Logistik, Infrastrukturprojekte und Polar-Expeditionen vor enorme Herausforderungen. Wie tragfähig ist das Eis noch? Welche Strukturen verbergen sich unter der Oberfläche? Und wie lassen sich diese zuverlässig messen?
Um diese Fragen zu beantworten, haben Forschende des Alfred-Wegener-Instituts (AWI) im März und Mai 2025 Messungen mit dem Sensor coreFLANGE unter extremen Bedingungen auf dem Meereisrund um Spitzbergen durchgeführt. Der Sensor kam als Teil eines Bohrgestänges zum Einsatz. Ziel: Die mechanische Charakterisierung des Eises in verschiedenen Tiefen und insbesondere in sogenannten Presseisrücken, wo sich Bruchstücke von Eisschollen übereinander schieben.
Bisher erfolgte die strukturelle Untersuchung von Presseisrücken oft rein subjektiv – basierend auf Erfahrung und Einschätzung des Gefühls beim Bohrvorgang. Doch die Heterogenität des Eises, etwa durch Schneeauflagen, Hohlräume oder Salzgehalt, lässt sich so nicht ausreichend genau erfassen. Gerade in Zeiten rapider Veränderungen braucht es eine präzisere Herangehensweise die zuverlässigere und einfachere Messungen ermöglicht.
Präzise Kraft- und Drehmomentmessung beim Bohren ins Eis mit coreFLANGE
Der Sensor coreFLANGE in der Variante cF400 wurde zwischen Bohrmaschine und Bohrgestänge montiert und die Größen Drehmoment, Axialkraft, Temperatur, Drehzahl und Beschleunigung in drei Achsen gemessen. Hierbei wurden Daten mit Hilfe der App coreVIEWER in bis zu 5 m dickem Eis aufgezeichnet und ausgewertet.
Es besteht die Vermutung einer Korrelation zwischen der horizontalen Eisstärke und den physikalischen Eigenschaften, der Dichte, dem Salzgehalt und der Porosität
Die Auswertung der Messungen zusammen mit weiteren Messmethoden ergab:
- Die maximale Festigkeit tritt bei einer Tiefe von 0.35 m auf und beträgt ca. 16 MPa. Die Mitte des Meereises ist ca. 6-mal fester als die Oberfläche.
- Mit steigender Dichte nimmt die Eisfestigkeit zu, während eine höhere Porosität sie deutlich verringert. Für den Salzgehalt zeigt sich nur ein schwacher, noch nicht klar belegbarer Trend, welcher genauer untersucht werden muss.
Zur Validierung der Messdaten wurden die Bohrungen an einem Testobjekt aus Eis mit Hohlräumen aus definierter Porosität wiederholt, welche ebenfalls deutlich im Drehmomentverlauf zu erkennen waren.
Monitoring ist entscheidend – Sensorik schafft Vertrauen
Die Stabilität des arktischen Eises ist eine entscheidende Kenngröße für den Klimawandel – sowohl als Indikator, als auch als Gefahrenquelle. Nur mit kontinuierlichem, hochauflösendem Monitoring lassen sich verlässliche Aussagen treffen.
Sensoren wie der coreFLANGE helfen dabei die Eisstruktur insbesondere in Presseisrücken objektiv zu charakterisieren, mobil, robust und ohne aufwändige Messinfrastruktur. Sie ersetzen subjektive Einschätzungen durch belastbare Daten, ein entscheidender Schritt für Wissenschaft, Sicherheit und Technik in einer sich verändernden Welt.
Technische Highlights
Die Umsetzung erfolgte mit coreFLANGE und coreVIEWER.
Bereich | Beschreibung |
|---|---|
Messgrößen | Drehmoment, Drehzahl, Beschleunigung und Temperatur |
Messbereich | 400 Nm – 10.000 Nm |
Datenübertragung | Bluetooth Low Energy (BLE) |
Datenrate | Bis zu 1 kSPS |
Schnittstellen | USB, CAN, RS232/422/485, TCP/IP, MQTT |
Software | Mobile App, Dashboard und REST-API |
Montage | Standard-Flanschmontage, kundenspezifische Anpassungen möglich |
Besonderheiten | Kabellose Messung, integrierter Akku, Monitoring & Datenlogging |
