Institut für Geophysik
Seeeis als Schlüssel zum KlimaverständnisInternationale Messkampagne in Finnland mit Beteiligung der Universität Hamburg
22. Mai 2026
Foto: L. Weißgräber
Rotationssensor und Peripherie in Schutzkiste auf dem See eingesetzt
Wie lassen sich Umweltprozesse in zugefrorenen Seen sichtbar machen – und welche Rolle spielen sie für das globale Klima? Mit diesen Fragen beschäftigte sich die Forschungskampagne „DYNALake“, geleitet von der Universität Helsinki. Im Winter 2024/2025 untersuchten Wissenschaftler*innen auf dem finnischen Pääjärvi-See die Dynamik von Seeeis und deren Zusammenhang mit Treibhausgasemissionen. Die Universität Hamburg unterstützte das Projekt mit spezialisierter Messtechnik und technischem Know-how.
Begleitet wurde die Expedition von einem Dokumentarfilm, der die Feldarbeiten sowie die wissenschaftlichen Fragestellungen einem breiteren Publikum zugänglich macht.
Dokumentarfilm: https://www.youtube.com/watch?v=KPWA8vkfZjc
Umweltseismologie: Neue Perspektiven auf oberflächennahe Prozesse
Im Zentrum des Projekts steht ein vergleichsweise junges Forschungsfeld: die Umweltseismologie. Anders als die klassische Seismologie, die sich vor allem mit Erdbeben und tiefen Erdstrukturen beschäftigt, nutzt sie elastische Wellen, um Prozesse nahe der Erdoberfläche zu untersuchen.
„Mit dieser Dokumentation wollen wir Umweltseismologie bekannter machen und zeigen, wie sich oberflächennahe Prozesse mit seismischen Methoden hochauflösend untersuchen lassen“, erklärt Gregor Hillers, Projektleiter von DYNALake.
Auf dem Pääjärvi-See wurden dazu verschiedene Messmethoden kombiniert: passive seismische Verfahren, Bodenradar, akustische Messungen sowie Unterwasser-Echolotuntersuchungen. Ergänzend führten die Forschenden Sedimentbohrungen und chemische Analysen von Wasserproben durch.
Methanemissionen aus Seen im Fokus
Ein zentrales Ziel des Projekts ist es, die Freisetzung von Methan (CH₄) aus Seen besser zu quantifizieren. Methan ist ein farb- und geruchloses Treibhausgas, das erheblich zur globalen Erwärmung beiträgt. Seine Konzentration in der Atmosphäre ist heute etwa 2,5-mal höher als vor der Industrialisierung.
Ein bedeutender Anteil der globalen Methanemissionen stammt aus aquatischen Systemen. Besonders relevant sind dabei Gasblasen, die aus Sedimenten am Seegrund aufsteigen – ein Prozess, der als „Ebullition“ bezeichnet wird. Diese Emissionen sind jedoch räumlich und zeitlich stark variabel und bislang nur schwer zuverlässig messbar.
Hier setzt DYNALake an: Durch die Kombination seismischer und interdisziplinärer Messmethoden sollen neue Wege entwickelt werden, diese Prozesse besser zu erfassen und zu verstehen.
Beitrag der Universität Hamburg: Hochpräzise Rotationsseismologie
Für die seismischen Untersuchungen stellte die Universität Hamburg einen spezialisierten Sensor zur Verfügung: den BlueSeis-3A.
Dieses Rotationsseismometer ermöglicht es, neben klassischen Bodenbewegungen auch Rotationsanteile seismischer Wellen direkt zu messen. Diese zusätzlichen Informationen liefern wertvolle Hinweise auf die mechanischen Eigenschaften des Untergrunds – insbesondere auf die Struktur und Dynamik des Seeeises.
Der Sensor basiert auf faseroptischer Gyroskop-Technologie und zeichnet sich durch hohe Empfindlichkeit, große Bandbreite und ein sehr geringes Eigenrauschen aus. Dadurch können selbst kleinste Bewegungen präzise erfasst werden.
Lasse Weißgräber von der Universität Hamburg begleitete die Messkampagne vor Ort und war für die Installation des Systems verantwortlich – eine anspruchsvolle Aufgabe unter den extremen Bedingungen eines zugefrorenen Sees.
Neben der Universität Hamburg und der Universität Helsinki waren zahlreiche weitere Partner beteiligt, darunter die Universität Stockholm, die ETH Zürich, die Universität Grenoble Alpes sowie der Geologische Dienst von Dänemark und Grönland.
Diese enge Zusammenarbeit ermöglicht es, unterschiedliche wissenschaftliche Ansätze zu integrieren und komplexe Umweltprozesse umfassend zu untersuchen.
Wissenschaft im Film
Die Messkampagne wurde von einem Dokumentarfilm begleitet, der die Arbeit der Forschenden im Feld dokumentiert. Der Film „Lake Ice as an Indicator of Environmental Dynamics“ gibt Einblicke in die Methoden, Herausforderungen und Ziele der Umweltseismologie und zeigt, wie internationale Teams gemeinsam an Lösungen für zentrale Fragen der Klimaforschung arbeiten.
Ausblick
Die Auswertung der umfangreichen Datensätze wird in den kommenden Jahren erfolgen. Ziel ist es, die physikalischen Prozesse im Seeeis besser zu verstehen und neue Methoden zur Quantifizierung von Methanemissionen aus Seen zu entwickeln.
Die Ergebnisse könnten dazu beitragen, Unsicherheiten in Klimamodellen zu reduzieren und die Rolle aquatischer Systeme im globalen Kohlenstoffkreislauf präziser zu bestimmen.
Links
https://www.helsinki.fi/en/researchgr...
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https://www.helsinki.fi/en/research-s...