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Polynjen - besondere Orte in polaren Gebieten


Unter einer Polynja versteht man eine eisfreie Fläche offenen Wassers
inmitten eines eisbedeckten Gewässers, die einerseits durch eine
lokal wärmere Anströmung, andererseits durch Fallwinde der Umgebung
entstehen. Sie sind besonders für die ozeanische Tiefwasserbildung
und für die Ökologie in polaren Gebieten wichtig.


Eine Polynja ist ein von Meereis umgebenes Gebiet mit offenem Wasser.
Der Begriff wird heute als geographischer Begriff für ein Gebiet mit
nicht gefrorenem Meerwasser innerhalb eines ansonsten
zusammenhängenden Packeises oder Festeises verwendet. Es handelt sich
um ein Lehnwort aus dem Russischen "polynya", das sich auf ein
natürliches Eisloch bezieht. Es wurde im 19. Jahrhundert von
Polarforschern übernommen, um befahrbare Abschnitte des Meeres zu
beschreiben.

Es gibt zwei Haupttypen von Polynjen: Küsten-Polynjen, die das ganze
Jahr über in der Nähe der antarktischen und arktischen Küsten zu
finden sind sowie Polynjen auf offener See, die an bestimmten Orten,
insbesondere rund um die Antarktis, eher sporadisch inmitten des
Eisfeldes auftreten.

Küsten-Polynjen entstehen durch zwei Hauptprozesse: Eine Polynja mit
sensibler Wärme wird thermodynamisch angetrieben und tritt
typischerweise auf, wenn durch den Aufstieg von warmem Wasser die
Oberflächentemperatur auf oder über dem Gefrierpunkt gehalten wird.
Dies verringert die Eisbildung und kann sie sogar ganz zum Erliegen
bringen.

Eine Polynja mit latenter Wärme entsteht durch die Einwirkung von
sogenannten katabatischen Winden. Dies sind Fallwinde, die das Eis
von einer festen Grenze wie einer Küstenlinie, festem Eis oder einer
Eisbrücke wegtreiben.

Die Polynja entsteht zunächst, wenn einjähriges Packeis von der Küste
weggetrieben wird. Dadurch entsteht ein Bereich mit offenem Wasser,
in dem sich neues Eis bildet. Dieses neue Eis wird dann ebenfalls in
Windrichtung zum einjährigen Packeis getrieben. Wenn es das Packeis
erreicht, verbindet sich das neue Eis mit dem Packeis. Dieser Prozess
setzt sich im Laufe der Zeit fort. Diese sogenannten
Latentwärme-Polynjen sind daher eine wichtige Quelle für die
Meereisbildung in der Antarktis.

Latentwärme-Polynjen sind Gebiete mit hoher Eisbildung und daher
potentielle Orte der Dichtwasserbildung in beiden Polarregionen. Die
hohen Eisbildungsraten innerhalb dieser Polynjen führen dazu, dass
große Mengen an Salzlake in die Oberflächengewässer abgegeben werden.
Dieses salzige Wasser sinkt dann ab. Damit stellen
Latentwärme-Polynjen eine wesentliche Quelle für antarktisches
Tiefenwasser dar. Damit ist das dichte Wasser mit hohem Salzgehalt
gemeint, das in der Tiefseeschicht des Südlichen Ozeans vorkommt. Es
spielt eine wichtige Rolle im globalen Umwälzströmungssystem, welches
als thermohaline Zirkulation bekannt ist. Die Ausscheidung von Sole
während der Meereisbildung an diesen Polynjen erhöht den Salzgehalt
des Meerwassers, das dann als antarktisches Tiefenwasser auf den
Meeresboden absinkt.

Küstennahe antarktische Polynjen entstehen, wenn Eismassen von der
Küste abdriften und sich in Windrichtung bewegen. Dadurch entsteht
ein frei liegender Bereich mit Meerwasser, welcher anschließend unter
Ausscheidung von Sole zufriert und eine weitere Eismasse bildet. Im
Gegensatz dazu ist die Frage offen, ob die Polynjen der Arktis genug
Dichtwasser produzieren können, um einen wesentlichen Teil des
dichten Wassers zu bilden, das für den Antrieb der thermohalinen
Zirkulation erforderlich ist. Beispiele für küstennahe Polynjen sind
die Ellesmere-Polynja aus dem Jahr 2020 (3000 km²). Diese Polynja ist
ungewöhnlich, da die Eisdicke dort sonst 5 Meter beträgt. Weitere
Beispiele sind die Laptewsee-Polynja, die Kosmonautensee-Polynja, die
sich besonders zwischen 1973 und 1986 gebildet hat und 1980 eine
maximale Größe von 137.700 km² aufwies) und die Rossmeer-Polynja mit
einer Größe von 20.000 km².

Küstenferne Polynjen auf offener See entstehen, wenn bestimmte
atmosphärische Bedingungen über vorbestimmten ozeanographischen
Gebieten auftreten. Solche atmosphärischen Bedingungen sollten die
Eisdrift in entgegengesetzte Richtungen begünstigen, um das Eisfeld
aufzubrechen. Polare Tiefdruckgebiete sind ein typischer
atmosphärischer Auslöser für das Auftreten von küstenfernen Polynjen
auf offener See, da die zyklonalen Winde das Eis in entgegengesetzte
Richtungen vom Zentrum des Tiefs wegdrücken. Auch Kaltfronten, an
denen zwei Strömungen mit entgegengesetzter Richtung
aufeinandertreffen, sind ideal für die Entstehung einer Polynja auf
offener See. Eine andere Entstehungstheorie ist, dass wärmeres
Tiefenwasser durch Erhebungen des Meeresbodens, beispielsweise eines
submarinen Plateaus, zur Oberfläche abgelenkt wird und damit eine
Meereisfläche von unten beginnt, anzuschmelzen. Eine solche bekannte
küstenferne Polynjen ist die Weddell-Polynja aus den Jahren 1975 bis
1977 (Größe 350.000 km²) und 2017, die nahe des untermeerischen Maud
Rise-Plateaus entstand, sowie Beaufortsee-Polynja aus dem Jahr 2006.

Einige Polynjen, wie beispielsweise die North-Water-Polynja zwischen
Kanada und Grönland, treten jedes Jahr zur gleichen Zeit und am
gleichen Ort auf. Da Tiere ihre Lebensstrategien an diese
Regelmäßigkeit anpassen können, sind diese Arten von Polynjen für die
ökologische Forschung von besonderer Bedeutung. Im Winter bleiben
Meeressäugetiere wie Walrosse, Narwale und Belugas, die nicht nach
Süden wandern, dort. Es ist bekannt, dass Eisbären bis zu 65
Kilometer durch das offene Wasser einer Polynja schwimmen können.
Polynjen haben im Laufe der Geschichte auch menschliche
Gemeinschaften unterstützt. So dient beispielsweise die North
Water-Polynja, die größte und biologisch produktivste Polynja der
Arktis, als wichtige Nahrungsquelle in einer ansonsten kargen Region
und ermöglicht seit Jahrtausenden die Existenz menschlicher
Gemeinschaften in den hohen Breitengraden dieser Region. Sie könnte
den ersten Siedlern Grönlands als Sprungbrett gedient haben, als
diese vor 4500 Jahren das heutige Nordkanada durchquerten. Es gibt
auch Hinweise darauf, dass die North Water-Polynja im Laufe der
Geschichte den Thule, Inuit, Nordmännern und westlichen Entdeckern
geholfen hat. Heute ermöglicht die North Water-Polynja die Existenz
der nördlichsten Siedlungen Grönlands wie Qaanaaq, Qeqertat und
Siorapaluk.

Das Vorhandensein von offenem Wasser in einem ansonsten eisbedeckten
Gebiet kann zu einer lokal begrenzten Blüte von Meeresalgen führen,
die auch als Polynja-Blüte bezeichnet wird. Zwar kommen
Algengemeinschaften häufig unter Meereis vor, wie Eisalgen zeigen,
doch ist die Wachstumsrate des Phytoplanktons im offenen Wasser einer
Polynja wesentlich höher. Die Hauptursachen für Polynja-Blüten sind
Sonnenlicht und Nährstoffe. Insbesondere ermöglicht das Fehlen von
Meereis, dass Licht, eine notwendige Komponente für die
Photosynthese, tiefer in das Wasser eindringen kann und so ein
verstärktes Phytoplanktonwachstum im Vergleich zu den umgebenden,
eisbedeckten Gewässern ermöglicht. Darüber hinaus ist die Bildung von
Polynjen typischerweise mit Auftrieb verbunden. Dieser Prozess
transportiert nährstoffreiches Wasser vom Meeresboden an die
Oberfläche. Der Zufluss an Nährstoffen in Verbindung mit erhöhter
Lichteinstrahlung führt häufig zu Polynja-Blüten.

Dipl.-Met. Markus Eifried

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Offenbach, den 31.03.2026

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