Analyse der Dicke von Meereis im Winter 2017/2018 mit CryoSat-2 Daten

22. Juni 2018

CryoSat-2, ein Radaraltimeter-Satellit der Europäischen Weltraumagentur (ESA) hatte seinen achten Geburtstag am 8. April 2018. Beobachtungen von CryoSat-2 liefern wertvolle Information zur Dicke von Meereis ergänzend zur Meereiskonzentration, Drift und Ausdehnung, welche auf anderen Satellitendaten basieren. Allerdings kann CryoSat-2 nur im Winter Eisdicken messen, in anderen Monaten stören Schmelzprozesse die Messungen. Die letzte Wintersaison wurde daher im April abgeschlossen und die Ergebnisse können mit den vorherigen Wintern verglichen werden.

„Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass Extremereignisse wie die kleinste Winterausdehnung sich nicht notwendigerweise in der Dicke des verbleibenden Meereises widerspiegeln müssen.“, so Dr. Stefan Hendricks vom Alfred-Wegener-Institut. „Einzelne Regionen mit geringer Eisausdehnung zeigen jedoch auch die zu erwartenden geringere Eisdicken. Daten von CryoSat-2 helfen aber auch die dynamischen Prozesse zu beobachten und zu verstehen, welche das Gesamtbild der Eisdicke als Gedächtnis des Meereises prägt“, ergänzt sein Kollege Dr. Robert Ricker.

Die wichtigsten Fakten

  1. CryoSat-2 hat Eisdickendaten für bereits acht arktische Winter geliefert.
  2. Die mittlere Meereisdicken im April 2018 in der Zentralen Arktis betrug 2,14 m. Dieser Wert ist leicht unter dem Durchschnitt (2,19 m) der vorhergehenden sieben Winter in der CryoSat-2 Beobachtungsperiode.
  3. Der Wert der mittleren Dicke ist das Ergebnis von erhöhter Eisdicke am Anfang der Gefriersaison (Oktober 2017) und unterdurchschnittlichen Eiswachstum während des Winters.
  4. Beträchtlich überdurchschnittliche Eisdicke wurde in der Ost-Sibirischen See beobachtet. In dieser Region hat mehr Eiskonvergenz als normal erfahren, ein Prozess der üblicherweise zu höheren Eisdicken führt.
  5. Regionen mit anomal niedriger Meereisausdehnung wiesen ebenfalls eine geringere Eisdicke auf. 

Die Eisdickenbeobachtungen sind verfügbar als monatliche Karten und die mittleren Eisdicken sind in Abbildung 1 abgebildet, bezogen auf die Region des Arktischen Beckens (Abbildung 2). Die mittlere Eisdicke am Ende des Winters betrug 2,14, ein Wert leicht unter dem Mittel der vorherigen Jahre (2,19 m). Die Schwankungen dieses Wertes reichen von 2,03 m bis 2,20 und CryoSat-2 hat vier Jahre mit höheren und drei Jahre mit niedrigen mittleren Eisdicken verglichen mit dem Ende des Wintern 2017/18 beobachtet.

Thermodynamisches Wachstum und Eisdynamik über den Winter sind wichtige Faktoren, aus welchen sich die mittlere Eisdicke zusammensetzt. Die Entwicklung der Eisdicken von Oktober 2017 bis April 2018 und ihre Abweichung von dem Mittel der vorherigen Winter ist in Abbildung 3 gezeigt. Meereis mit den größten Eisdicken findet man entlang der Küsten Grönlands und des Kanadischen Archipels. Dies sind Regionen, welche ganzjährig mit Meereis bedeckt sind. In anderen Regionen ist das Meereis jünger und daher zumeist auch dünner. Während einem Winter wächst die Dicke von Meereis nicht nur durch Gefrieren an der Eisunterseite, Eisschollen können auch unter Druck brechen und sich auftürmen. Man spricht bei diesen Prozessen von Eiskonvergenz. Der entgegengesetzte Prozess, Eisdivergenz, findet statt wenn Winde Schollen auseinander statt gegeneinander Treiben. Die dritte Spalte in Abbildung 3 zeigt die relativen Abweichungen von Konvergenz (rot) und Divergenz (grün) für die verschiedenen Monate von typischen Bedingungen.

Der Effekt von Konvergenz und Divergenz lässt sich auch in den CryoSat-2 Daten beobachten. So zeigen sowohl Konvergenz und Meereisdicke in der Ost-Sibirischen See deutlich erhöhte Werte (zweite und dritte Spalte in Abbildung 3). Dieser in der Meereisforschung wichtige Zusammenhang zeigt, dass nicht nur die Lufttemperatur das Eiswachstum beeinflusst, sondern auch dynamische Prozesse. Diese beeinflussen, auch selbst bei kurzlebigen Ereignissen, die Eisdickenverteilung nachhaltig, da einmal zusammengeschobenes Eis die Dicke behält. Es muss aber auch festgehalten werden, dass Eiskonvergenz zunächst nicht mehr, sondern nur dickeres Meereis produziert. In den durch die Kompression frei gewordenen Rinnen bildet sich jedoch unter Winterbedingungen zügig neues und zusätzliches Meereis. 

Die erhöhte Eiskonvergenz und damit verbundene höhere Eisdicke sind daher ein möglicher Grund warum Arktisweit eine durchschnittliche Eisdicke trotz eines warmen Winters und geringer Meereisausdehnung erreicht wurde (lesen Sie hier mehr). Gegenden mit äußerst geringer Meereisausdehnung wie die Framstraße zeigten aber auch eine deutliche verringerte Eisdicke (Abbildung 4). 

Die mittlere Meereisdicke im April ist aber nicht nur ein Ergebnis der vorherigen Wintersaison, sondern hängt auch von den Bedingungen am Anfang des Winters ab. Und die Eisdickensituation im Oktober 2017 zeigte eine erhöhte mittlere Eisdicke, welche mit den relativ kühlen Sommer mit geringem Schmelzen zusammenhängt (lesen Sie hier mehr). Es ist davon auszugehen, dass dieser hoher Wert am Anfang des Winters die mittlere Eisdicken im April 2018 beeinflusst hat. Der Einfluss des warmen Winters lässt dich daher nicht an der mittleren Eisdicke ablesen, sondern an dem Zuwachs von Eisvolumen. Dieser war im Winter 2017/18 der drittkleinste Wert in den letzten 8 von CryoSat-2 beobachteten Wintern.

 

 

Ansprechpartner: 

Dr. Stefan Hendricks, AWI

Dr. Robert Ricker, AWI

Prof. Dr. Christian Haas, AWI 

 

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