Datenportal erweitert sein Angebot zur Meereisdrift

15. März 2018

Meereis bildet nur eine relativ dünne Haut auf dem Ozean, dort wo er kalt genug wird um zu gefrieren. Sie kann leicht von Wind oder Strömungen bewegt werden. Der größte Teil der Meereisfläche driftet als junges, relativ dünnes Treibeis, der kleinere Teil als dickes, massiges Packeis. Neben Bojen, die im Eis verankert werden und über ihre tägliche Position Auskunft über die Bewegung des Meereises liefern, kann man die Meereisdrift auch aus Satellitendaten herleiten. Diese flächenhafte Information über die Eisbewegung liefert wertvolle Informationen zum Verständnis der dynamischen Prozesse im Meereis, und deren Einfluss auf das arktische Klimasystem. Darüber hinaus wird die aus Satellitendaten gewonnene Meereisdrift zur Validierung von Computermodellen die das Meereis simulieren genutzt. So dienen sie unter anderem der Verbesserung von  Meereisvorhersagen.

Allerdings gilt es zu beachten dass auch aus Satellitendaten gewonnene Meereisbewegungen Ungenauigkeiten (im Fachjargon: Unsicherheiten und systematische Fehler) aufweisen, die zum Beispiel durch Messfehler zustande kommen, oder auch durch Fehler in den Analyseverfahren, die verwendet werden, um die Rohdaten der Satelliten in Eisbewegung zu ‚übersetzen‘. Diese Unsicherheiten und systematischen Fehler gilt es bei der Nutzung der Driftdaten mit zu berücksichtigen. Die auf meereisportal.de verfügbaren Meereisdriftdaten sowie deren Unsicherheiten wurden nun sowohl bezüglich des abgedeckten Zeitraums, als auch hinsichtlich der berücksichtigten Datengrundlage, umfangreich erweitert.

Die Nutzer können die monatliche Meereisdrift nun für jedes Produkt und die dazugehörigen Unsicherheiten als Karten oder die Daten selbst als Datei im NetCDF-Format herunterladen. Die Berechnungen der Unsicherheiten für verschieden Meereisdrift-Produkte, wie sie von den Datenzentren produziert werden, wurden im Rahmen des Helmholtz-Verbundes REKLIM (Regionale Klimaänderungen) entwickelt. „Die Meereisdriftdaten bieten die Möglichkeit, die Abnahme des Meereises in der Arktis besser zu untersuchen, in dem man sich zusätzlich zu der Eiskonzentration und der Eisdicke auch den horizontalen Eistransport ansieht“, so Dr. Hiroshi Sumata, Meereisphysiker am AWI und Projektverantwortlicher für die Berechnung der Meereisdriftunsicherheiten. „Wir sind sehr froh, solche Arbeiten im Forschungsverbund fördern zu können“, ergänzt Dr. Klaus Grosfeld, Geschäftsführer von REKLIM.

Für die Auswertung satellitengestützter Datensätze werden Mustererkennungsmethoden verwendet, um die Bewegung einzelner Eisstrukturen (Pakete) zu verfolgen. Hierbei werden zwei Methoden, die Eulersche und die Lagrangesche Methoden benutzt. Bei den Eulerschen Produkten liegt die anfängliche Lage der zu verfolgenden Meereis-„Pakete“, auf einem ortsfesten Koordinatensystem. Bei den Langrangschen Produkten ist die anfängliche Lage nicht ortsfest, sondern verändert sich von Tag zu Tag, was die Identifikation von geeigneten Strukturen erleichtert. Die Bewegung der einzelnen Meereis-„Pakete“ in einem bestimmten Zeitintervall wird in beiden Produkten als Vektor (Eisverschiebung) angegeben. Der Vorteil der Eulerschen Produkte ist dabei die gleichmäßige räumliche und zeitliche Datenabdeckung und deren einfache Handhabung, da ein ortsfestes Koordinatensystem zugrunde liegt. Alle auf meereisportal.de angebotenen Berechnungen basieren auf Eulerschen Produkten.

Mit den neuen Datensätzen werden monatliche Meereisdriftvektoren und Abschätzungen der Unsicherheiten  und systematischen Fehler (Bias) für die Komponenten der Eisdrift  im arktischen Ozean zur Verfügung gestellt. „In den vergangenen Jahren sind eine Vielzahl von Produkten zur Meereisdrift zur Verfügung gestellt worden. Sie zeigen jedoch in einigen Fällen erhebliche Unterschiede. Dies ist auf die unterschiedlichen Satelliten, wie auch auf die Nutzung unterschiedlicher Algorithmen zurückzuführen. Der Vorteil unserer Arbeit liegt darin, dass wir die Unsicherheiten berechnen und diese auch darstellen. Unsere Daten können so direkt für Meereisanalysen, Modellstudien und Datenassimilation verwendet werden“, fasst der Meereisphysiker Hiroshi Sumata zusammen.

Die zur Verfügung stehenden vier Meereisdriftprodukte stammen von den Datenzentren:
1. Ocean and Sea Ice Satellite Application Facility (OSI SAF) (OSI-405)
2. Ifremer (CERSAT)
3. National Snow and Ice Data Center (Polar Pathfinder Daily 25 km EASE-Grid Sea Ice Motion Vectors, Version 2)
4. National Institute of Polar Research (von Noriaki KIMURA), Japan.

Die neuen Datensätze können nun für den Zeitraum von 2010 bis 2015 für die Monate November bis April sowohl als Grafiken wie auch als Rohdaten auf dem Portal (hier) abgerufen werden.

Weiterführende Literatur
Kimura, N., A. Nishimura, Y. Tanaka, and H. Yamaguchi (2013), Influence of winter sea ice motion on summer ice cover in the Arctic, Polar Res., 32, 20193, doi:10.3402/polar.v32i0.20193.

Sumata, H., R. Kwok, R. Gerdes, F. Kauker, and M. Karcher (2015), Uncertainty of Arctic summer ice drift assessed by high-resolution SAR data, J. Geophys. Res. Oceans, 120, doi:10.1002/2015JC010810.
Kontakt: Dr. Hiroshi Sumate (AWI  )

Ansprechpartner:

Dr. Hiroshi Sumata (AWI)

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