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«Changing Polar Regions 25th International Congress on Polar Research March 17-22, 2013, Hamburg, Germany German Society for Polar Research Edited by ...»

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Die Traverse folgt einer historischen Route, die 1912 von einer schweizerischdeutschen Expedition unter der Leitung des Meteorologen Alfred de Quervain erstbegangen wurde. Es war damals die erste geowissenschaftliche Expedition über das Inlandeis hinweg, bei der auch umfangreiche geodätische Messungen eingeschlossen waren. Es ist möglich, die Höhendaten von 1912 mit denen, die 100 Jahre später gewonnen wurden, direkt zu vergleichen. Auch unter Beachtung der relativ geringen Genauigkeit der historischen Höhenbestimmungen, die zwischen 3 und 10 m liegt, ist dieser Vergleich interessant und aussagekräftig. Begünstigend ist dabei, dass die barometrischen Höhenbestimmungen von 1912 besonders im interessanten Randbereich, also nahe an den Referenzstationen, eher 3-5 m genau sein dürfte. Im Sommer 2012 wurde daher der östliche Randbereich der Traverse "Changing Polar Regions" - 25th International Congress on Polar Research 2013 genauer betrachtet. Auf einem etwa 120 km langen Abschnitt der historischen Route wurden an identischen Punkten und entlang eines identischen Profils Höhenbestimmungen vorgenommen.

Die Höhendifferenzen liegen, unter Beachtung der erreichbaren Genauigkeiten, zwischen 0 (oberhalb 2000 m Höhe) und -130m in etwa 20 km Abstand zum Rand der Eiskappe. Dabei muss davon ausgegangen werden, dass die Höhenänderungen in den 100 Jahren nicht gleichmäßig verlaufen sind, sondern vor allem in den letzten 2-3 Jahrzehnten stattgefunden haben. Da aktuell eine deutliche Beschleunigung des Abschmelzens zu beobachten ist, muss für die kommenden 100 Jahre mit einem deutlich größeren Massenverlust gerechnet werden. In den vergangenen 4 Jahren haben sich die negativen Höhendifferenzen in diesem Bereich der Eiskappe etwa vervierfacht.

Wegen logistischer Probleme konnte 2012 leider der westliche Randbereich, in dem nicht nur die eigenen und die Daten von 1912 vorliegen, sondern auch die Ergebnisse der EGIG-Traverse, nicht untersucht werden. Daher sind zukünftig weitere Feldarbeiten im Einzugsgebiet des Ilulissat Icefjord vorgesehen.

"Changing Polar Regions" - 25th International Congress on Polar Research 2013 GENETIC CHARACTERISTICS OF DESCHAMPSIA ANTARCTICA IN

CONTEXT OF ITS ORIGIN HISTORY

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Regardless of the vast variety of studies concerning characteristics of Antarctic endemic fauna, its particular moment and vector of its distribution within the region remains still uninvestigated. It became clear recently that the solution should be acquired through the phylogenetic studies via molecular methods. We performed the comparative analysis of RAPD-markers for polymorphism and 18S-25S nuclear rDNA ITS1-ITS2 data for 15 plants of Deschampisa antarctica from the region of the Argentine Islands and Point Thomas oasis at King George Island.

The comparative study of ITS1-ITS2 shows that at least three different groups of D.

antarctica are currently present in the Antarctic. The majority of D. antarctica populations are very close to the similar species in South America because the difference between the samples from Tierra del Fuego and Falkland Islands is only one mutation in ITS2 gene. We could not establish any well-defined distinction between plants from King George Island and the Argentine Islands. Moreover, three Antarctic populations contain an evolutionarily novel ITS variant, but it remains unclear if the corresponding mutation appeared before or after their immigration to the Antarctic. One sample, which contains ITS variant of independent origin, was found on King George Island. This unique form probably originated from an independent immigration event.

Possible reasons for such picture might be: 1. A later colonization by the latter and the founder effect. This might suit the hypothesis well in accordance with the findings of a unique ITS1-ITS2 variant on King George Island, which indicate that the gene pool of this metapopulation had been forming based on a more diverse material as a result of crossing between plants having different origins. 2. The more inclement conditions of the Argentine archipelago (this region is 330 km farther away from the equator) with the resulting more intensive selection or periodic population decreases – the more decreased genetic heterogeneity should be expected. It should be noted, "Changing Polar Regions" - 25th International Congress on Polar Research 2013 that like other studies, our methods showed low heterogeneity of Deschampsia.

However what does such heterogeneity show? It is commonly said that is an evidence for early introduction of species into the region, as the conformable genetic heterogeneity is shown for true relict plants using the same methods.

Withal the mean pairwise Jaccard genetic distance (Dj), % acquired using the RAPD

- 2,9, for 10 plants out from both regions was compared with the same parameter for other PCR marker: ISSSR (12,2), RGAP (3,1), LP-PCR (11,6), IRAP (9,8). The consequences of such comparison testify for deliberation of so called “Low genetic heterogeneity” of Antarctic plants, acquired using any single molecular-genetic method.

We express our gratitude to the National Antarctic Scientific Center of the State Agency for Science, Innovation, and Information of Ukraine. This study was done under the contract between the National Antarctic Scientific Center and the Institute of Molecular Biology and Genetics NAS of Ukraine # H/3-2011 “Development of a bioindicator system of climate change in coastal Antarctica based on the dynamics of terrestrial plant cenoses” (2011-12), as well as a joint project between the NAS of Ukraine and Polish Academy of Sciences: “Ecological and genetic basis of plants adaptation to extreme environments” (2012-14).





"Changing Polar Regions" - 25th International Congress on Polar Research 2013 KOCH / WEGENER EINE DENKWÜRDIGE FORSCHUNGSREISE QUER DURCH NORDGRÖNLAND, 1912/13.

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Der Geodät Johan P. Koch (1870-1928) und der Geophysiker Alfred Wegener (1880hatten sich während der dänischen Nordostgrönland-Expedition (1906-08) angefreundet, deren Leitung Koch übernahm, nachdem der Initiator des Unternehmens, Ludvig Mylius-Erichsen (1872-1907) ab 1907 verschollen blieb.

Während der zweimaligen Überwinterung in Danmarkshavn schmiedeten die Herren Pläne für künftige Forschungsreisen. Neben einer favorisierten Reise in die Antarktis wurde auch die Querung Grönlands auf der Breite um 77°N diskutiert. Diese Idee, die schon von Mylius-Erichsen diskutiert worden war, konnte dann durch die Initiative von Koch verwirklicht werden. Aber auch Wegener konnte finanzielle Mittel beisteuern.

Die Reise ist durch drei Tagebücher dokumentiert; und wenn Else Wegener die Aufzeichnungen ihres Mannes, die in erst 1961 in Buchform erschienen, als Tagebuch eines Abenteuers überschrieb, traf sie damit den Nagel auf den Kopf.

Der Grönlandquerung wurde mit einer Überwinterung am Rande des Inlandeises eingeleitet. Alleine das Erreichen dieses rund 100 km von der Küste entfernten Ortes war von erheblichen Anstrengungen und lebensgefährlichen Ereignissen geprägt, die aber durch die 1000 km lange und drei Monate dauernde Querung noch übertroffen wurden.

Die wissenschaftlichen Ergebnisse der Reise erschienen erst 1930. Der Vortrag thematisiert sowohl den logistischen Aufwand und den Ablauf als auch den wissenschaftlichen Hintergrund des Unternehmens.

Antifreeze proteins (AFPs) are surface-active molecules and inhibit the ice-crystal growth during the freezing process. They interact with the diffusive water/ice interface and prevent a complete solidification. Microstructures evolve as a result of the phase separation in the presence of AFPs. The thermodynamics of pure water-ice phase transition is modified by the inhibitory effect of AFPs on the ice formation which mechanism is still debated. We apply a Ginzburg-Landau type approach to describe the phase separation in the two-component system (ice, AFP). The free energy density involves two fields: one for the ice phase with low AFP concentration, and one for the liquid water with high AFP concentration. Two coupled partial differential equations describe the time evolution of the phase field (ice) and the second field (AFP). We compute the interfacial energy from kink solutions to determine the modification of the surface tension. The AFPs lower the surface energy and allow less stable critical nucleus sizes to be formed for the ice crystal. Furthermore they block the adsorption of water molecules and stop the further growth of ice grains.

"Changing Polar Regions" - 25th International Congress on Polar Research 2013 CH4 AND CO2 EXCHANGE FLUXES OF SIBERIAN POLYGONAL

TUNDRA: EDDY COVARIANCE MEASUREMENTS AND MODELLING

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Permafrost-affected soils are estimated to contain up to 1700 Gt organic carbon which equals about 2.5times the carbon pool in the global vegetation. The currently observed warming of the Arctic will probably increase permafrost degradation followed by microbial mineralisation of organic carbon to carbon dioxide (CO2) and methane (CH4). Here, we present eddy covariance measurements and empirical modelling analyses of CO2 and CH4 fluxes from polygonal tundra in the Lena River Delta, northern Siberia (72°22’ N, 126°30’ E). The study site is characterized by a polar and distinctly continental climate, very cold and ice-rich permafrost, and its position at the interface between the Eurasian continent and the Arctic Ocean. The soils at the site are characterized by high organic matter content, low nutrient availability and pronounced water logging. The vegetation is dominated by sedges and mosses. Flux measurements were performed during different periods since 2003, covering shoulder seasons, peaks of several growing seasons, early winter, and one entire season in 2006. The main carbon exchange processes – gross photosynthesis, ecosystem respiration, and CH4 emissions - were generally found to be of low intensity. Over the 2004/2003 growing season (June-September), the downward CO2 flux due to gross photosynthesis accumulated to -9.8 mol m2, the upward CO2 flux due to ecosystem respiration to +7.5 mol m2, and the net CH4 flux to +0.125 mol m2, respectively. Day-to-day variations of photosynthesis were mainly controlled by radiation fluctuations related to the synoptic weather conditions.

Variations of ecosystem respiration were best explained by an exponential function of surface temperature, which indicates that plant respiration plays a major role within the tundra carbon balance. The factors controlling CH4 emissions were found to be soil temperature, near-surface atmospheric turbulence and air pressure variations.

The influence of atmospheric turbulence was attributed to the high coverage of open water surfaces in the tundra. For the 2003-2004 investigation period, winter fluxes were modelled based on interpolation between early winter and late winter measurements. According to this approach, the polygonal tundra of the Lena River Delta is still a robust carbon sink of about -1.4 mol m-2 yr-1 with CH4 emissions accounting for 14 % of the annual ecosystem carbon balance. In the presentation, we will present new CO2 and CH4 flux datasets from 2010 to 2011 which will be used to assess inter-annual variability in the greenhouse gas balance of the polygonal tundra.

"Changing Polar Regions" - 25th International Congress on Polar Research 2013 JAHRE GONDWANA-STATION DER BGR

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Die Antarktis ist ein zu ca. 98 % von Eis bedeckter Kontinent, der nur an wenigen Stellen der direkten geologischen Untersuchung zugänglich ist. Er wird vom Transantarktischen Gebirge, der größten Gebirgskette der Erde, durchzogen. Das Nord-Viktoria-Land, wo die Bergketten weit aus dem Eis heraus ragen, mit dem angrenzenden Ross-Meer ist das regionale Schwerpunktgebiet der Landgeologie und Landgeophysik der BGR. Dort führt die BGR seit 1979 mit ihrem GANOVEXProgramm (German Antarctic North Victorial Land Expedition) geowissenschaftliche Untersuchungen durch, zuletzt im Südsommer 2009/10. Die BGR unterhält im NordViktoria-Land zwei Landstationen. Während GANOVEX I wurde im Januar 1980 eine Biwak-Hütte am Lillie Glacier, die Lillie-Marleen-Hütte, errichtet. Diese Hütte wurde während der XXVIII. Antarktis-Konsultativtagung (ATCM) 2005 in Stockholm als erste deutsche "Antarctic Historic Site and Monument" anerkannt. Die Gondwana-Station der BGR liegt am Gerlache Inlet der Terra-Nova-Bucht des Rossmeeres. Sie wurde während GANOVEX III im Januar 1983 installiert und war zunächst eine einfache Biwak-Hütte wie die Lillie-Marleen-Hütte. Während GANOVEX V (1988/89) wurde sie zur Sommerstation ausgebaut. Die Gondwana-Station ist per Schiff oder mit dem Flugzeug erreichbar, die auf dem Meereis in der Terra-Nova-Bucht landen können.

Sie ist jedoch prinzipiell auch mit Hercules-C-130-Flugzeugen über den Browning Pass zu erreichen. Dort waren während GANOVEX IV (1984/85) auch die beiden Polarflugzeuge Polar-2 und Polar-3 des AWI stationiert. Die Terra Nova Bucht stellt einen der wenigen, für einen Stationsbau geeigneten Plätze entlang der Rossmeerküste dar. Ausgedehnte, von der Küste flach ansteigende Schotterterrassen, die zudem oft früh in der Saison schneefrei und gegen die katabatischen Winde vom polaren Plateau relativ gut geschützt sind, bieten hierfür ideale Bedingungen. Dies ist auch einer der Hauptgründe, warum in der Nachbarschaft zur Gondwana-Station in der Antarktis-Saison 1986/87 auch die italienische Station „Terra Nova Bay“ (heute „Mario Zucchelli“) errichtet wurde.



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