Jahreszeitlich zu geringe Eisbedeckung in Antarktis und Arktis

08. November 2016

Nachdem die saisonalen Extrema im antarktischen Winter und im arktischen Sommer durchschritten sind, zeichnen sich beide Polargebiete momentan durch eine, für diese Jahreszeit, äußerst geringe Meereisausdehnung aus.

Normalerweise ist der September der Monat mit der maximalen winterlichen Meereis-Ausdehnung in der Antarktis. In diesem Jahr wurde die maximale Ausdehnung jedoch bereits im August erreicht (28.08.2016; 18,68 Mio. km²), und seit Mitte September zieht sich das Eis dort bereits zurück. Das Datum des diesjährigen Eismaximums in der Antarktis ist das früheste seit Beginn der Satellitenaufzeichnungen im Jahr 1979. Es tritt normalerweise deutlich später im Jahr, üblicherweise im späten September auf. Seit Mitte Oktober folgt die Meereisausdehnung dem unteren Bereich der zweifachen Standardabweichung des langjährigen Mittelwertes von 1981-2010 (siehe Abbildung 1 unten) und hat seit Ende Oktober den niedrigsten jemals gemessenen Wert zu dieser Jahreszeit erreicht.

Auch in der Arktis bewegt sich die Meereisausdehnung seit Anfang Oktober weit unterhalb der zweifachen Standardabweichung des langjährigen Mittelwertes (siehe Abbildung 1 oben) und erreichte im Mittel nur 6,1 Mio. km². Nur 2012 war die Meereisausdehnung im Oktober im Mittel noch geringer (circa 5,9 Mio. km²). Das später einsetzende Meereiswachstum kann Auswirkungen auf das in diesem Winter zu bildende Eisvolumen haben und somit bereits jetzt die Meereisverhältnisse für das kommende Jahr beeinflussen.

Antarktis:
Die aktuellen Bedingungen in der Antarktis stehen in starkem Gegensatz zum dort beobachteten langjährigen, ansteigenden Trend. Ein ähnlich niedriger Wert für die Meereisausdehnung (Oktober-Mittel 2016: 17,4 Mio. km²) wurde nur 1986 mit 17,2 Mio. km² erreicht (siehe Abbildung 2). Diese Abweichungen sind wahrscheinlich Ausdruck der generellen starken, interannualen Variabilität und können auch Folge des starken El Nino des vergangenen Jahres sein. Die Eisausdehnung ist besonders gering auf beiden Seiten der Antarktischen Halbinsel (siehe Abbildung 3).

Viele Faktoren wie Winde, Lufttemperaturen und Wärme- und Salzgehalt des Meeres tragen zur Variabilität der antarktischen Meereisausdehnung bei. Die generell niedrige Eisausdehnung in diesem Winter ist wahrscheinlich auf wärmere Luft- und Wassertemperaturen als in den vergangenen Jahren zurückzuführen.

Die starke kurzfristige Abnahme im September (siehe Abbildung 2) könnte durch spezielle Wind- und Lufttemperaturbedingungen verursacht worden sein. So war die Luftdruckverteilung durch ungewöhnlich tiefen Luftdruck über der Amundsen- und Bellingshausensee gekennzeichnet (siehe Abbildung 4 links) und durch ungewöhnlich warme Temperaturen über der Antarktischen Halbinsel (siehe Abbildung 4 rechts). Diese führt zu zyklonalen (im Uhrzeigersinn drehenden) Winden, die Eis aus dem Rossmeer nach Norden und in der Bellingshausensee und im Weddellmeer nach Süden transportieren. Dies ist in den Eisanomaliekarten zu erkennen, die den Vergleich zu 2015 zeigen, wo die plötzliche Abnahme nicht vorkam (siehe Abbildung 3). Außerdem herrscht im Bereich der Antarktischen Halbinsel, über dem nordwestlichen Weddellmeer, und im östlichen Indischen Ozean ungewöhnlich warme Luft vor, die die gewöhnliche Eisbildung im September unterbrochen und zu einem früheren Schmelzen des jungen Eises am Eisrand geführt haben kann (siehe Abbildung 2 rechts).

Arktis:

Im Oktober betrug die arktische Meereisausdehnung 6,1 Mio. km². Ähnlich niedrige Werte wurden nur in den Jahren 2007 (6,2 Mio. km²) und 2012 (5,9 Mio. km²) erreicht, in denen die Meereisausdehnung im September extrem niedrig war (siehe Abbildung 5). Im Vergleich zum Vorjahr und auch zum langjährigen Mittelwert von 2002 bis 2015 ist die Meereisausdehnung für Oktober besonders niedrig in der Beaufort-, Tschuktschen-, Kara- und Ostsibirischensee (siehe Abbildung 6, rot gefärbte Bereiche).

Nach einem anfänglich schnellen Gefrieren bis Ende September (siehe Abbildung 1 links) verringerte sich die Eisneubildung im Oktober jedoch. Eine mögliche Ursache hierfür ist die Tatsache, dass die Meeresoberflächentemperatur in der Beaufort-, Barents-, Tschuktschen-, Kara- und Ostsibirischensee sowie entlang der Euroasiatischen Küste (Abbildung 7 rechts) deutlich über dem langjährigen Mittelwert liegen. Offene Wasserstellen in der zentralen Arktis haben sich erst spät im September gebildet, so dass es dort nur zu einem geringen Wärmeeintrag von der Atmosphäre in den Ozean kam. Diese offenen Wasserstellen besitzen Temperaturen nahe dem Gefrierpunkt. Beginnt die Atmosphäre sich nach Erreichen des sommerlichen Minimums wieder abzukühlen, kann sich das Eis hier rasch neu bilden. In vielen Regionen ist das Eis in diesem Jahr jedoch sehr früh zurückgegangen (siehe Newseintrag hier), so dass die strahlungsbedingte Erwärmung des Ozeans groß war. Diese im Ozean gespeicherte Wärme verhindert im Moment wahrscheinlich das Wachstum des Meereises. In vielen Regionen ist die Meeresoberflächentemperatur noch Ende Oktober deutlich über dem Gefrierpunkt (siehe Abbildung 7 links).

Auch die atmosphärische Zirkulation spielt eine wichtige Rolle. Die Lufttemperaturen im Oktober auf 925 hPa waren über großen Teilen der Arktis für diese Jahreszeit zu hoch (siehe Abbildung 8 links). Dabei zeigen die Regionen der Beaufort- und Tschuktschensee sowie über Ostgrönland Temperaturen von bis zu 8 Grad über dem langjährigen Mittelwert von 1981-2010. Darüber hinaus liegt ein ungewöhnlich starkes Hochdruckgebiet über Nordskandinavien und ein Tiefdruckgebiet mit Zentrum über der Beringsee. Beide führen zu Windströmungen, die warme Luft in die Arktis eintragen. Diese Erwärmung der Arktis ist 2016 extrem stark und räumlich sehr weit ausgedehnt. Dies zeigt eine Betrachtung aller Oktobermittelwerte seit 1948 (siehe Abbildung 9).

Deutlich zu sehen sind diese Bedingungen auch an der Messstation in Ny-Ålesund (siehe Abbildung 10). Auch hier liegen die Messwerte über den normalerweise um diese Zeit des Jahres gemessenen Temperaturwerten.

Beide Effekte, ungewöhnlich hohe Meeresoberflächentemperaturen und atmosphärische Zirkulation, führen zu dem besonderen Meereisausdehnungsmuster, was sich im Oktober 2016 in der Arktis zeigt. Die Erwärmung erstreckt sich dabei über die gesamte Atmosphäre (siehe Abbildung 11).

Kontakt:
Prof. Dr. Christian Haas (Meereisphysik AWI Bremerhaven)
Dr. Marcel Nicolaus (Meereisphysik AWI-Bremerhaven)
Dr. Georg Heygster (IUP – Institut für Umweltphysik der Universität Bremen)