Bremerhaven/Lipsia. Con il ritorno della Polarstern, la più grande spedizione artica di tutti i tempi si è conclusa con successo. Da più di un anno, il rompighiaccio di ricerca tedesco ha viaggiato in 5 tappe di crociera con più di 400 persone provenienti da 20 paesi per indagare l'epicentro del cambiamento climatico in modo più preciso che mai. Al termine della spedizione, che è costato circa 140 milioni di euro, l'Istituto Alfred Wegener, Centro Helmholtz per la ricerca polare e marina (AWI), giunto a una conclusione positiva:nonostante tutte le imprevedibili difficoltà, era riuscita a far progredire la conoscenza del sistema climatico della Terra e dei suoi cambiamenti di un passo decisivo.

Dal punto di vista di Lipsia, anche il complesso progetto ha avuto successo:tutti e 7 i partecipanti dell'Istituto Leibniz per la ricerca sulla troposferica (TROPOS) e dell'Università di Lipsia sono tornati in buona salute e con preziosi dati climatici. Due programmi di misurazione che sono fondamentali per la ricerca nell'atmosfera artica sono stati in grado di essere eseguiti per intero nonostante condizioni meteorologiche estreme e corona:un lidar a più lunghezze d'onda ha scansionato gli strati d'aria sopra Polarstern durante l'intera spedizione. In 369 giorni, 640 milioni di impulsi laser sono andati nel cielo e sono stati raccolti 112 gigabyte di dati. Nel mese di luglio, il team dell'atmosfera di MOSAiC è stato in grado di misurare lo strato d'aria più basso sopra il lastrone di ghiaccio in fusione con un pallone prigioniero. All'interno di una finestra temporale ristretta, 33 salite in mongolfiera sono state raggiunte, durante il quale un totale di 31, 725 metri di corda sono stati srotolati e riavvolti. Le misurazioni del pallone di TROPOS e dell'Università di Lipsia sono particolarmente importanti per comprendere l'atmosfera polare durante la fase di fusione, perché le misurazioni originariamente pianificate in parallelo con gli aerei da Spitsbergen hanno dovuto essere rinviate all'autunno a causa della pandemia di corona.

"Siamo lieti che i piani ambiziosi siano stati sostanzialmente realizzati nonostante tutte le difficoltà. Un punto culminante sono sicuramente le intuizioni sulla troposfera al Polo Nord durante l'inverno con il nostro lidar. Nessuno è mai stato in grado di osservarlo così a nord durante il notte polare al largo di MOSAiC, " dice il prof. Andreas Macke, Direttore di TROPOS. La valutazione dei dati è ancora in pieno svolgimento, ma ci sono indicazioni che lo stesso vale per l'atmosfera come per il ghiaccio sul terreno:"Ci sono molte indicazioni che l'atmosfera dell'Artico è già cambiata in modo significativo. Abbiamo visto più fumo del previsto. Gli enormi incendi boschivi stanno apparentemente colpendo le regioni polari. Anche queste aree un tempo incontaminate sembrano aver raggiunto il "Pirocene". ci vorranno mesi prima che siano disponibili risultati concreti, durante il quale i dati dovranno essere esaminati, analizzati e discussi prima che possano essere finalmente pubblicati. "Il fatto che abbiamo misurato sia l'atmosfera che il bilancio energetico sul terreno per un intero anno artico contribuirà notevolmente alla nostra comprensione del riscaldamento dell'Artico, "aggiunge Macke.

Al momento, la gioia che le persone e la tecnologia sono sopravvissute alle sollecitazioni supera di gran lunga. Anche al Dr. Ronny Engelmann, scienziato ed esperto di laser di TROPOS, responsabile delle misurazioni del telerilevamento nell'ambito del progetto OCEANET su Polarstern:"È stato affascinante vivere l'Artico in inverno e poter essere in una regione in cui solo poche persone sono state prima in questo periodo dell'anno. Come scienziato, Sono lieto che, grazie alla buona cura dei miei colleghi, la nostra attrezzatura è stata in grado di durare un anno ed è sopravvissuta anche al freddo estremo della notte polare con temperature fino a -40 gradi Celsius senza alcun guasto. Le esperienze degli ultimi dieci anni, durante il quale il nostro container OCEANET è stato a bordo di Polarstern, sono stati di grande aiuto. Senza una tecnologia stabile, non avremmo mai saputo quali strati di polvere si fossero spostati attraverso l'Artico, " il fisico Engelmann guarda indietro. Il lidar è stato in funzione dal 28 settembre 2019 al 02 ottobre 2020 senza guasti significativi. Ciò è stato assicurato dal dott. Ronny Engelmann, Hannes Griesche, Martin Radenz, Julian Hofer e il dottor Dietrich Althausen, alcuni dei quali hanno trascorso fino a quattro mesi nelle cinque sezioni della crociera. Anche se gli strumenti di telerilevamento funzionano per lo più automaticamente, necessitano di una manutenzione regolare:le lampade flash che emettono gli impulsi laser dovevano essere cambiate cinque volte, Per esempio, oppure 60 litri di azoto liquido dovevano essere sostituiti ogni volta che il radiometro a microonde veniva calibrato. Insieme ad altri strumenti come i misuratori di radiazioni, fotocamera nuvola, pluviometro e fotometro sul contenitore di misurazione OCEANET di TROPOS, sono stati raccolti complessivamente oltre un terabyte e mezzo di dati e circa 60, Sono stati consumati 000 kWh di elettricità.

Mentre gli strumenti di telerilevamento sul ponte di prua della Polarstern potrebbero praticamente eseguire l'intera spedizione, le squadre sul ghiaccio avevano solo una breve finestra temporale ciascuna, che doveva essere utilizzato nel modo più efficace possibile. Il team di mongolfiere di TROPOS e dell'Università di Lipsia ha potuto lavorare sul ghiaccio per un totale di 37 giorni. Grazie al supporto di altre squadre, 33 salite in mongolfiera sono state raggiunte, in cui il palloncino BELUGA legato, che aveva le dimensioni di un autobus, potrebbe misurare particelle di aerosol, radiazioni e parametri meteorologici fino a un'altezza di 1500 metri sopra il ghiaccio. Per riempire più volte il palloncino, Sono stati consumati 474 metri cubi di elio e nel ghiaccio in disgelo è stato necessario praticare fori profondi fino a 6 metri per le ancore da ghiaccio. "Il nostro tempo sul ghiaccio è stato breve ma intenso. I numerosi stagni di fusione e le frequenti visite agli orsi polari hanno richiesto molta improvvisazione. Grazie al supporto di tutto il team MOSAiC siamo stati in grado di gestire situazioni difficili. Ciò ha reso le nostre misurazioni del pallone un grande lavoro di squadra di una grande squadra che ricorderò a lungo, " ha affermato Christian Pilz di TROPOS. I profili verticali che Pilz ha registrato insieme alle misurazioni delle radiazioni del suo collega Michael Lonardi dell'Università di Lipsia forniranno importanti informazioni sulla bassa atmosfera dell'Artico estivo. Ad esempio, il team è stato in grado di registrare temperature di 14 gradi Celsius ad un'altitudine di 300 metri, sebbene la temperatura al suolo fosse appena sopra il punto di congelamento. Senza tali misurazioni in loco, non sarebbe possibile stimare l'influenza degli strati d'aria sul terreno sullo scongelamento del ghiaccio marino.

Originariamente era previsto di studiare l'atmosfera terrestre sopra la banchisa MOSAiC con un pallone legato e gli strati più alti con un aereo all'inizio dell'estate. Però, a causa della pandemia di corona, i voli via Spitsbergen non erano possibili in quel momento. Dovevano essere organizzati rifornimenti e scambi di personale con navi da ricerca provenienti dalla Germania e la campagna aeronautica doveva essere posticipata a settembre. "Le misurazioni con il pallone legato di Lipsia sono quindi importanti misurazioni di aerosol in situ al MOSAiC in questo strato d'aria, che è molto importante per il clima nell'Artico, " sottolinea Andreas Macke di TROPOS, "Come ricercatore atmosferico, Sono particolarmente lieto che l'esperimento con il pallone abbia avuto successo per la seconda volta dopo il 2017 e abbia fornito dati molto preziosi".

A settembre 2020, i velivoli da ricerca tedeschi Polar 5 e Polar 6 dell'AWI sono stati i primi aerei stranieri a decollare dall'aeroporto di Longyearbyen per diversi voli di misura da Spitsbergen all'Artico centrale per studiare l'atmosfera nel contesto del MOSAiC dopo il lockdown della corona:"Con le ampie misurazioni su radiazioni e particelle, vogliamo scoprire come le nuvole nell'Artico influenzano il riscaldamento del suolo. Negli ultimi anni, l'Artico si è riscaldato più di qualsiasi altra regione della terra. I meccanismi di feedback coinvolti sono molto complessi e non ancora sufficientemente compresi. Questa conoscenza è essenziale, però, se i modelli climatici devono essere in grado di stimare quanto velocemente cambierà il clima lì, anche per la regione intorno al Polo Nord, " spiega il prof. Manfred Wendisch dell'Università di Lipsia, che è anche il portavoce del Centro di ricerca collaborativo "Arctic Climate Change" della German Research Foundation (DFG). La rete comprende le università di Brema, Colonia e Lipsia, nonché l'AWI a Bremerhaven e il TROPOS a Lipsia. Lo scopo della rete di ricerca è osservare il drammatico cambiamento climatico nell'Artico utilizzando vari metodi al fine di migliorare l'affidabilità dei modelli e consentire previsioni più accurate di un ulteriore riscaldamento nell'Artico. La spedizione MOSAiC darà un contributo significativo a questo e sarà valutata intensamente dai partner dell'alleanza nei prossimi mesi.

"Sono molto contento di come è andata avanti la spedizione MOSAiC, e che completo successo è stato. Attraverso la spedizione, possiamo fornire i dati e le osservazioni sul clima di cui l'umanità ha così urgente bisogno per prendere decisioni politiche fondamentali e urgenti sulla protezione del clima, " ha detto il professor Markus Rex, Expedition Leader e responsabile del progetto MOSAiC, Istituto Alfred Wegener, Centro Helmholtz per la ricerca polare e marina (AWI). "Abbiamo visto come sta morendo il ghiaccio artico. In estate, anche al Polo Nord, è stata caratterizzata da estese fusioni ed erosioni. Se non facciamo sforzi immediati e radicali per combattere il riscaldamento climatico, vedremo presto estati artiche senza ghiaccio, che avrà ripercussioni incalcolabili per il nostro tempo e il nostro clima. Sebbene oggi l'Artico centrale rimanga un affascinante, paesaggio ghiacciato d'inverno, il ghiaccio è spesso solo la metà di 40 anni fa, e le temperature invernali che abbiamo incontrato erano quasi sempre dieci gradi più calde di quelle che Fridtjof Nansen ha sperimentato nella sua rivoluzionaria spedizione artica oltre 125 anni fa".

Il 20 settembre 2019 Polarstern è partita dal porto norvegese di Tromsø, diretto verso l'Artico centrale, l'epicentro del cambiamento climatico. Una volta lì, la nave si è lasciata intrappolare nel ghiaccio, e iniziò una deriva di un anno attraverso il Polo Nord, completamente in balia delle forze naturali:la rotta e la velocità erano determinate esclusivamente dalla deriva del ghiaccio, alimentato dal vento e dalle correnti. Durante le cinque tappe di crociera della spedizione, un totale di 442 ricercatori, Membri dell'equipaggio di Polarstern, giovani investigatori, hanno partecipato insegnanti e membri della stampa. Sette navi, sono stati coinvolti diversi velivoli e più di 80 istituzioni di 20 paesi. I ricercatori, che proveniva da 37 paesi, aveva un obiettivo comune:indagare le complesse interazioni nel sistema climatico tra l'atmosfera, ghiaccio e oceano, in modo da rappresentarli meglio nei modelli climatici. Hanno anche esplorato la vita nell'Artico centrale per un anno intero. Ora sono tornati a casa con una ricchezza di impressioni dall'Artico in rapida trasformazione, e con un ineguagliabile tesoro di dati, su cui si concentrerà un'intera generazione di ricercatori sul clima.

Dal punto di vista di Lipsia, la prossima grande campagna di misurazioni nell'Artico sarà la missione "HALO (AC)" con l'aereo di ricerca tedesco HALO e Polar 6 nella primavera del 2022. Il pallone legato BELUGA, d'altra parte, tornerà già nei cieli artici alla fine dell'estate 2021, se le condizioni pandemiche lo consentiranno. Questa volta, però, dal terreno solido nel villaggio di ricerca Ny-Ålesund a Spitsbergen.