Gefrieren im Dunkeln – Entwicklung der Meereiskonzentration in der Arktis im Oktober

18. November 2017

Die arktische Meereisaudehnung erreichte in diesem Oktober ein Ausmaß von 6,86 Mio. Quadratkilometern (Abb. 1) und bildet damit den fünftniedrigsten Wert seit Beginn der Satellitenmessung. Er lag 1,56 Mio. Quadratkilometer unter dem Mittelwert von 1981 bis 2010 und 974.000 Quadratkilometer über dem Rekordtief vom Oktober 2012. Der Wert für den Monat Oktober lag weiterhin unter der zweifachen Standardabweichung des Mittelwertes von 1981 bis 2017 (Abb. 3).

Bis zum Ende des Monats gab es im Vergleich zum Vorjahr nahezu an der gesamten arktischen Eiskante mehr Eis, außer in der Ostgrönlandsee (Abb. 4 links). “Die Zunahme ist nicht erstaunlich angesichts der ungewöhnlich geringen Werte im Vorjahr. Doch sollen wir uns nicht täuschen: Das ist noch immer deutlich weniger Eis als im langjährigen Oktober-Mittel“, sagt Dr. Georg Heygster von der Universität Bremen dazu (Abb. 4 rechts).

Atmosphärischen Wetterbedingungen im Oktober

Die Lufttemperatur im Oktober lag 2 bis 4°C über dem langjährigen Durchschnitt über großen Teilen des arktischen Ozeans und sogar bis zu 7 °C über dem langjährigen Mittel über der Ostgrönlandsee. Die ungewöhnlich hohen Temperaturen über der Ostgrönlandsee scheinen in starkem Maße durch den Transport warmer Luftmassen von Euroasien verursacht zu sein, die durch eine Kombination eines über dem langjährigen Durchschnitt liegenden Luftdrucks auf Meeresniveau über der Kara- und Barentssee und unter dem langjährigen Durchschnitt liegenden Luftdruck über dem Nordatlantik und Grönland hervorgerufen wurde (siehe Abbildung 5).

In anderen Regionen, wie beispielsweise in der Tschuktschensee, kam es dadurch zu überdurchschnittlich hohen bodennahen Lufttemperaturen, die in Teilen auf den Wärmefluss vom Ozean in die Atmosphäre zurückzuführen sind, da sich der Ozean dort bereits abkühlte und sich Meereis bildete. Temperaturen über dem langjährigen Durchschnitt sind ebenfalls an der Messstation AWIPEV auf Spitzbergen gemessen worden (Abbildung 7).

Eisdickenbestimmung aus Satellitendaten und wie Salz die Radarmessung beeinflussen kann

Nach dem Ende der Meereisschmelze im Spätsommer kühlt sich der Ozean wieder ab und es bildet sich neues Meereis. Wenn Eiskristalle wachsen, wird das Meersalz in das umgebende Wasser abgegeben, weil die Eiskristalle das Salz nicht aufnehmen können. Teile des Salzes, oder der Sole, werden jedoch auch nach oben an die Eisoberfläche transportiert und auch in den Schnee, der während der Eisbildung fällt, abgegeben. Die Sole gelangt so in die Schneedecke und kann dort zu einem Salzgehalt von bis zu 20 Promille ansteigen (zum Vergleich: gewöhnliches Meerwasser hat einen Salzgehalt von ungefähren 35 Promille). Salzhaltige Schichten in der Schneedecke sind ein starker Reflektor für Radarstrahlen, mit denen die Höhe des Meereises (das Freibord) vom Satelliten aus vermessen werden kann (Informationen zur Radar-Eisdickenbestimmung finden Sie hier).

Eine kürzlich erschienene Studie der Universität Calgary untersuchte die Auswirkung des salzigen Schnees auf die Messung der Meereisdicke mithilfe von Radarmessgeräten. Es konnte hiermit gezeigt werden, dass die beobachteten Schneeschichten salzig genug sind, um Radarstrahlen von CryoSat-2  zu reflektieren (Abb. 8).

Die Forschungsgruppe berechnete außerdem einen Korrekturfaktor, der diesen Effekt ausgleicht und die Messungen damit verbessert (Abbildung 8). Darüber hinaus können neben dem Salzgehalt des Schnees auch andere Faktoren, wie beispielsweise die Oberflächenstruktur und die Eisdichte zu Unsicherheiten der Eisdickenmessung führen. Daher sind weitere Beobachtungen und Analysen zur Meereisdickenbestimmung notwendig, um diese Unsicherheiten besser quantifizieren und eine verbesserte Abschätzung des Eisvolumens ableiten zu können (mehr Informationen NSIDC).

Fast nur noch junges Eis in der Arktis

Ein anderer Weg, um das Volumen von Meereis zu ermitteln, kann über das  Meereisalter erfolgen (Abbildung 4b), da älteres Eis im Allgemeinen dicker als jüngeres Meereis ist. Seit Beginn der Satellitenmessungen lässt sich ein signifikanter Rückgang in der Meereisbedeckung von mehrjährigen Eis in der Arktis erkennen. Während die Meereisausdehnung des diesjährigen Meereisminimums größer im Vergleich zu 2016 ist, kann der Zuwachs meist nur auf jüngeres Eis zurückgeführt werden, also auf ein- und zweijähriges Eis (Abb. 9).

Die Ausdehnung von älterem Eis (älter als 4 Jahre) ist nur wenig höher im Vergleich zum letzten Jahr. Älteres Meereis ist im Allgemein kaum noch in der Arktis zu finden. Beim sommerlichen Meereisminimum umfasste die Fläche an Eis, die älter als 4 Jahre ist, nur noch circa 150.000 Quadratkilometer, im Gegensatz zu über zwei Millionen Quadratkilometern in der Mitte der 1980er Jahre (Abb. 9 unten).

Aktuelle Meereisausdehnung in der Antarktis

In unserem Beitrag vom 12. Oktober wurde auf das diesjährige ausgeprägte Maximum der antarktischen Meereisausdehnung hingewiesen. Die ungewöhnliche Polynja im  Weddellmeer, eine Öffnung im Packeis, besteht weiterhin (ungefähr bei 64°S, 5°E). Sie bildete sich um den 13. September und ihre aktuelle Ausdehnung beträgt 30.000 Quadratkilometer. Sie ist sehr deutlich ausgeprägt und in Abbildung 10 durch eine geringe Meereiskonzentration bzw. eisfreie Wasserfläche zu erkennen.

Der Einfluss von Wind auf die Meereisausdehnung in der Antarktis

Winde und Ozeantemperaturen beeinflussen weiterhin die Ausdehnung des antarktischen Meereises. Da es keine Landmassen nördlich des antarktischen Kontinents gibt, dehnen sich die Meereismassen auf der südlichen Hemisphäre ungehindert in Richtung des Äquators aus, bis sie Wassertemperaturen erreichen, die hoch genug sind und das Meereis schmelzen lassen. Winde und Ozeantemperaturen können daher einen großen Einfluss auf die jährliche Menge an Meereis haben. Veränderungen von Winden, die durch positive Phase des „Southern Annular Mode“ beeinflusst werden, könnten den aktuell positiven Trend der antarktischen Meereisausdehnung erklären.

Der Southern Annular Mode (SAM), auch bekannt als Antarctic Oscillation (AAO), beschreibt die Nord-Süd-Bewegung des Westwindgürtels, der die Antarktis umkreist und die mittleren bis höheren Breiten der südlichen Hemisphäre dominiert. Wenn der SAM in einer positiven Phase während des südlichen Sommers ist, treiben überdurchschnittlich starke, westliche Winde um den antarktischen Kontinent das Meereis westwärts. Gleichzeitig lenkt die Corioliskraft die Meereisbewegung leicht nordwärts.

Wenn unterdurchschnittlich geringe Meeresoberflächentemperaturen vorliegen und diese über den Südsommer anhalten, kommt es darüber hinaus zu einem erhöhten Meereiswachstum im darauffolgenden Südherbst. Liegt eine negative Phase von SAM vor so herrschen höhere Meeresoberflächentemperaturen und das Meereiswachstum ist geringer. Eine aktuelle Studie weist darauf hin, dass die negative Phase von SAM während des südlichen Sommers 2016/2017 zum größten Teil die Erklärung für das Rekordminimum der antarktischen Meereisausdehnung im März 2017 ist. (mehr Informationen NSIDC).

Meereisentwicklung in den Polarregionen und ihre Bedeutung für die COP23 Verhandlungen in Bonn

Auch wenn die Polarregionen weit entfernt scheinen, so haben sie aber einen erheblichen Einfluss auf das Weltklima. Veränderungen, die in Arktis und Antarktis heute bereits sichtbar sind und beobachtet werden, zeigen deutlich, vor welchen Herausforderungen die Weltgemeinschaft in der Klimapolitik steht. Das Meereis der Polargebiete ist ein Indikator für die rasant voranschreitenden Auswirkungen des Klimawandels und steht für schnellst notwendige Maßnahmen für eine Reduzierung der Klimaerwärmung. "Das Wissen über den Zustand der Polargebiete, die natürliche Variabilität des Klimas von den anthropogenen Einflüssen unterscheiden zu lernen und die Auswirkung des Klimawandels in diesen entfernt liegenden Regionen der Erde zu vermitteln ist daher ein wichtiges Instrument und Beitrag zugleich, Entscheidungsgrundlagen für eine nachhaltige Nutzung unseres Planeten zu liefern und dringend notwendige Maßnahmen zur Begrenzung des Klimawandels im Sinne des Paris-Abkommens einzuleiten. Dazu möchten wir mit meereisportal.de beitragen.", so Dr. Klaus Grosfeld Geschäftsführer des Helmholtz-Verbundes regionale Klimaänderungen (REKLIM).

Weiterführende Literatur:
Nandan, V., T. Geldsetzer, J. Yackel, M. Mahmud, R. Scharien, S. Howell, J. King, R. Ricker, and B. Else. 2017. Effect of snow salinity on CryoSat-2 Arctic first-year sea ice freeboard measurements: Sea ice brine-snow effect on CryoSat-2. Geophysical Research Let-ters. doi:10.1002/2017GL074506.

Doddridge, E. W. and J. Marshall. 2017. Modulation of the seasonal cycle of Antarctic sea ice extent related to the Southern Annular Mode. Geophysical Research Letters, 44, 9761–9768. doi: 10.1002/2017GL074319.

Ansprechpartner:

Dr. Monica Ionita-Scholz (AWI)

Dr. Klaus Grosfeld (AWI)

Dr. Georg Heygster (Universität Bremen)

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