Sommer 2015

Für die Meereisentwicklung des Sommers 2015 in der Arktis wird die monatliche Arbeit des Sea Ice Outlooks zusammenfassend mitverfolgt und dargestellt. Dazu werden hier im Folgenden die Monatsberichte in verkürzter Fassung aufgeführt. Für die vollständigen Berichte verweisen wir auf die englisch sprachige Seite des Sea-Ice Outlooks. Informationen zur aktuellen Meereiseinschätzung der Arktis finden Sie hier sowie aktuelle Meereiskarten hier.

Eine Bewertung des AWI-Konsortium Sea Ice-Outlook Beitrags für Sommer 2015 haben wir für Sie hier zusammengestellt.

Sea Ice Outlook Bericht für den Monat August 2015:

Der Sea Ice Outlook für August wurde aus 38 Beiträgen zusammengefasst. Der Median des August-Berichts für die Meereisausdehnung im September 2015 beträgt 4,8 Mio. km², was 200.000 km² weniger als der Juni- und Juli-Median sind. Die Quartile liegen zwischen 4,2 und 5,2 Mio. km² (Abbildung 1).

Die Beiträge basieren erneut auf einer Vielzahl von Methoden: Statistischen und dynamischen Methoden, Schätzungen basierend auf Trends und subjektiven Informationen (siehe Hintergrund). Der gesamte Bereich der Ausdehnung (ausgenommen ein Ausreißer) liegt zwischen 2,7 Mio. km² und 5,6 Mio. km². Das untere Ende dieses Bereichs unterscheidet sich, aufgrund eines neuen Beitrags, wesentlich von Juli (3,3 Mio. km²), während das obere Ende des Bereichs sich zu Juli nur leicht veränderte (5,7 Mio. km²).

Achtzehn Beitragende aktualisierten ihre Vorhersage für August und neben zwei neuen Beiträgen führt dies zu leichten Änderungen der Verteilung. Die größte Veränderung in der Schätzung des Medians kommt von den statistischen Methoden, die von knapp über 5,0 Mio. km² auf ungefähr 4,8 Mio. km² fiel. Die gemischt statistisch-heuristischen Methoden fielen ebenfalls deutlich ab. Dies macht Sinn, weil beide Ansätze im Allgemeinen auf vorausgegangenen Daten und aktuellen Bedingungen zum Zeitpunkt der Vorhersage basieren (siehe Abbildung 2). Da der Monat Juli eine wesentlich schnellere Eisverlustrate als normal aufwies, zeigen jene Methoden, die diese Information für ihre Abschätzung nutzen, eine Abnahme in der Vorhersage der mittleren September-Eisausdehnung. Interessanterweise ist der Quartilsabstand der statistischen Methoden wesentlich niedriger, hauptsächlich bedingt durch den kleiner werdenden Bereich am unteren Ende. Daher wurden auch mit den schnellen Eisverlustraten im Juli, die niedrigsten statistischen Schätzungen nach oben korrigiert.

Der Median der Modell-Beiträge fiel nur leicht von Juli ab und ist relativ konsistent geblieben über alle drei Sea Ice Outlooks (Juni, Juli, August). Dies spiegelt in Teilen die Tatsache wider, dass nicht alle Modellbeiträge ihre Vorhersagen mit aktuellen Bedingungen aktualisieren. Nichts desto trotz, zehn Modellbeiträge stellten aktualisierte Vorhersagen zur Verfügung, wovon vier eine Zunahme und sechs eine Abnahme zeigten.

Veränderungen in den Bedingungen vom Juni zum Juli Bericht

Achtzehn Beitragende stellten eine aktualisierte Abschätzung für den August-Bericht zur Verfügung (Abbildung 3). Interessanterweise zeigen acht dieser Beiträge eine Zunahme der Vorhersage der mittleren Septemberausdehnung, trotz der schnellen Eisabnahme im Juli und auch, dass Ende Juli die Ausdehnung unter die Beobachtungen von 2013 und 2014 fielen.

In den Bericht gingen vierzehn dynamische Modelle ein (siehe Abbildung 4). Davon haben zehn ihre Daten im Vergleich zu Juli aktualisiert, drei reichten erneut die Vorhersagen von Juli ein und ein neuer Beitrag ist hinzugekommen. Die Beiträge stammen von neun voll gekoppelten dynamischen Modellen und fünf Ozean-Meereis Modellen, die durch atmosphärische Reanalysen oder atmosphärische Modellergebnisse angetrieben wurden.

Dynamische Modelle sagen eine mittlere Septemberausdehnung von 5,0 Mio. km² voraus, allerdings mit einer großen Spannweite für das Septemberminimum von 3,7 bis 5,55 Mio. km². Diese große Spannbreite spiegelt die derzeitigen Unterschiede in der Modellphysik und den Anfangsbedingungen der verschiedenen verwendeten Modelle wider, aber auch die dem Klimasystems innewohnenden Unsicherheiten.

Derzeitige Situation

In starkem Gegensatz zu dem relativ langsamen Eisverlust im Juni, gab es im Juli einen recht schnellen Eisverlust, mit einer mittleren Rate von 100.000 km² pro Tag. Die starken Verluste im Juli brachten die Eisausdehnung näher an die Ende Juli 2012. Ein relativ starker täglicher Eisverlust hat sich Anfang August fortgeführt, sodass der Eisverlust größer war als Anfang August 2012. Dieser entstand in der Folge eines starken Zyklons, der das Eis in der Tschuktschen See zerbrach.

Interessanterweise war in diesem Jahr die Schmelze des saisonalen Eises in der Hudson Bucht und der Baffin Bucht langsam und die Eisdecke blieb länger erhalten als in den vorherigen Jahren, während die Eisverluste im Juli in der Zentralarktis schnell waren. Im Arktischen Ozean gab es die stärksten Verluste in der Beaufort See und der Tschuktschen See, wo es große offene Wasserflächen innerhalb des Packeises gab. Die Temperatur auf Meeresspiegelhöhe war in den Küstengebieten warm, was erwartungsgemäß zur Eisschmelze in dieser Region führte, an den offenen Wasserstellen im Packeis lag die Temperatur nahe dem Gefrierpunkt.

Die starken Verluste im Juli sind wahrscheinlich verbunden mit einem starken Hochdruckgebiet über dem Nordpol, was zu relativ klarem Himmel und Divergenzen innerhalb des Packeises führte. Der hohe Druck auf Meeresspiegelhöhe im Juli steht im Gegensatz zur Langzeitklimatologie für den arktischen Sommer. Allerdings ist das gelegentliche Auftreten dieser Hochdruckgebiete ein Merkmal der letzten Dekade und fördert den Verlust von Meereis. Im August verschob sich die Hochdruckregion in Richtung der Karasee, während sich Tiefdruckgebiete über der Beaufort See bildeten.

Die Lufttemperatur auf 925 hPa-Niveau war über der Zentralarktis höher als normal, mit 1°C bis 2°C über dem Durchschnitt für einen Großteil der Region, mit kleinen Gebieten in der Ost Sibirischen See und nördlich von Grönland, wo die Temperatur 4 °C über dem Durchschnitt lag. Die ungewöhnliche Warmregion verschob sich im August, sodass die wärmste Luft sich über Svalbard konzentrierte und sich bis zum Nordpol erstreckte. Es war ebenfalls sehr warm in Teilen des kanadischen Archipels. Die einzige Region, die kühler als der Durchschnitt war, ist die Beaufort See, mit 1 °C bis 2 °C kühler als das Langzeitmittel von 1981-2010. Diese kälteren Bedingungen setzten sich bis in die Mitte des Augusts fort und waren mit einem erheblichen Gefrieren von Schmelztümpeln verbunden.

Derzeit fällt die Meereisausdehnung unter die von 2010, 2013 und 2014 und bringt die tägliche Ausdehnung auf den viertniedrigsten Wert seit der Satellitendatenaufzeichnung. Die Nordost Passage ist geöffnet, während die Nordwest Passage nach wie vor mit Eis blockiert ist. Einige Kanäle der Nordwest Passage sind geöffnet, insbesondere der Amundsen Route, sodass sie vermutlich doch noch vor Ende der Schmelzperiode geöffnet sein wird.

Da noch ein Monat der Eisschmelze verbleibt, ist es sehr wahrscheinlich, dass die mittlere Septemberausdehnung unter 5 Mio. km² fällt.

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Sea Ice Outlook Bericht für den Monat Juli 2015:

Im Juli wurde der Sea Ice Outlook aus 35 Beiträgen zusammengefasst. Der Median für die Meereisausdehnung im September 2015 beträgt wie im Bericht des Vormonats fünf Millionen Quadratkilometer, mit Quartilen von 4,4 Millionen bis 5,2 Millionen km².

Die Beiträge basieren dabei auf einer Bandbreite von verschiedenen Methoden: Statistischen und nummerischen Methoden, Modellen, Schätzungen basierend auf Trends und subjektiven Informationen (siehe auch Hintergrund). Die Verteilung der Mediane der Vorhersageergebnisse von 3,3 Mio. bis 5,7 Mio. km² sind in Abbildung 1 zu sehen (ein extremer Ausreißer ausgenommen). Sie liegen damit teilweise über dem Median der Juli-Vorhersage für September 2014 von 4,8 Mio. km² aber innerhalb der Beobachtungswerte von 4,3 Mio. km² in 2007, 4,6 Mio. km² in 2011, 3,6 Mio. km² in 2012 sowie 5,3 Mio. km² in 2014.

Der Hauptgrund für die geringe, nicht signifikante Änderung zum Vormonat liegt darin, dass die meisten der Beitragenden in der Vorhersage für Juli keine Änderungen vorgenommen haben. Ein weiterer Grund können fehlende signifikante atmosphärische und ozeanische Antriebe sein, die eine starke Änderung zur Juni-Vorhersage bedingen würden. So hat auch die Diskussion von elf dynamischen Modellbeiträgen keine Hauptunterschiede zum Vormonat ergeben.

Die Vorhersage der mittleren Meereisausdehnung für September 2015 beträgt nach heuristischen Ansätzen 4,1 Mio. km², wohingegen die statistische und dynamische Modellierung eine Ausdehnung von 5,1 Mio. km² vorhersagen.

Während die meisten Gruppen bei ihren Schätzungen blieben, haben 13 der 32 Juni-Beitragenden ihre Vorhersage für September aktualisiert, davon sechs in eine Zunahme und sieben in eine Abnahme der Ausdehnung (Tabelle 1). Die stärkste Zunahme der Meereisausdehnung für September von Juni zu Juli wurde von Morison in der heuristischen Vorhersage vorgenommen, mit einer Zunahme von 700.000 km², von 4,8 Mio. zu 5,5 Mio. km². Diese Änderung basiert auf der Vorhersage der Eisausdehnung von Juni, die innerhalb einer Standardabweichung des Langzeitmittels von 1981 bis 2010 liegt (siehe Abbildung 1, Junibericht) und beruht in etwa auf der mittleren Schmelzteichbedeckung der letzten Jahre. Die stärkste Abnahme der Meereisbedeckung von Juni zu Juli stammt von GFDL NOAA, mit einer Abnahme von 320.000 km², von 5,17 Mio. zu 4,85 Mio. km². Diese Änderung bezieht sich auf Änderungen der ursprünglichen ozeanischen und atmosphärischen Anfangsbedingungen, verglichen mit Juni.

Die Methoden der unterschiedlichen Beiträge setzen sich aus 27 statistischen und 22 dynamischen Modellen zusammen. Ihre Vorhersage sowie die der heuristischen Methoden für die Meereisausdehnung im September 2015 sind in Abbildung 2 dargestellt.

Die interne Standardabweichung der dynamischen Modelle (0,41 Mio. km²) und die abgeschätzte mittlere Standardabweichung einzelner Modellbeiträge (0,49 Mio. km²) bleiben vergleichbar zu den Werten des Juniberichts (0,41 Mio. km² und 0,45 Mio. km²).

Zusammenfassend ist zu sagen, dass es keine wesentlichen Veränderungen zu dem Bericht für den Monat Juni 2015 gibt.

Derzeitige Situation

Insgesamt hat die Meereisausdehnung im Juni weniger stark abgenommen, im Vergleich zum Langzeitmittel von 1981 bis 2010, mit einem Verlust von 1,6 Mio. km² (siehe Meereiseinschätzung Juni). Trotz dieser normalen Eisverlustrate, war der Juni 2015 ein relativ warmer Monat. Die Lufttemperatur (auf 925 hPa Höhenniveau) war um 2,5 °C wärmer nahe dem Nordpol und in der Ostsibirischen See sowie um 4,5 °C wärmer in der Karasee (Abbildung 4).

Die Verteilung der Lufttemperatur resultierte aus Tiefdruckgebieten auf Eurasischer Seite der Arktis und Hochdruckgebieten in der Beringsee, die wiederum Warmluftadvektionen in die Regionen der Tschuktschen See und der Ostsibirischen See begünstigten. Die warmen Verhältnisse in der Karasee waren verbunden mit Tiefdruckgebieten über der Barentssee sowie Hochdruckgebieten über Grönland, die warme Winde aus südlicher Richtung bringen (Abbildung 5).

In der ersten Julihälfte veränderte sich diese Situation zu einem starken Dipolmuster mit Tiefdruckgebieten über der Eurasischen Küste und Hochdruckgebieten über dem Nordpol (Abbildung 6).

Nördlich von Grönland stiegen die Temperaturen während der ersten zwei Juliwochen auf bis zu 6 °C, was wahrscheinlich den Eisverlust in der ersten Julihälfte beschleunigte. Geringe Eiskonzentrationen wurden innerhalb der Beaufort See beobachtet. Die Eisausdehnung in der Kara-, der Barents-, der Tschuktschen und der Ostsibirischen See bleiben unter der des Langzeitmittels. Als Folge der frühen Meereisverluste innerhalb der Tschuktschen See, zeigte sich eine Temperaturanomalie an der Meeresoberfläche größer 5 °C. Dies geht auch aus den NOAA Meeresoberflächentemperatur-Analysen und den „UpTempO Bojen“ (Upper layer temperature of the Polar Oceans) hervor. Das Wasser auf atlantischer Seite war nahe der Eiskante kälter, mit Temperaturen größtenteils zwischen 0,5 und 1 °C.

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Sea Ice Outlook Bericht für den Monat Juni 2015:

Mit 32 Beiträgen für den Juni Bericht wurde im Sea Ice Outlook für den Median der Meereisausdehnung im September 2015 ein Wert von 5 Millionen Quadratkilometern, mit Quartilen von 4,4 und 5,2 Millionen Quadratkilometern vorhergesagt. Die Beiträge basieren dabei auf einer Bandbreite von verschiedenen Methoden: Statistischen und nummerischen Methoden, Modellen, Schätzungen basierend auf Trends und subjektiven Informationen (siehe auch Hintergrund).

Wie in Abbildung 1 zu sehen, zeigen die verschiedenen Beiträge zu dem Sea Ice Outlook für den Monat Juni eine große Schwankungsbreite, was angesichts der breitgefächerten Beobachtungswerte für die Septemberausdehnung der letzten Jahre nicht verwundert. Der Median der Outlookergebnisse schwankte zwischen 3,3 und 5,7 Mio km², der der Beobachtungswerte zwischen 3,3 Mio km³ in 2012 und 5,0 Mio km² in 2014.

Modellgestütze Beiträge

Seit Beginn des Sea Ice Outlooks, hat es eine Verlagerung von weniger quantitativen, heuristischen Methoden hin zu mehr quantitativen Methoden gegeben, die auf statistischen und dynamischen Modellen basieren. Für den Junibericht 2015 gab es zwölf Beiträge, die statistische Methoden verwenden und elf, die dynamische Modelle benutzen. In Abbildung 2 sind die Ergebnisse der Outlooks für die Meereisaudehnungen für September nach den unterschiedlichen Methoden getrennt dargestellt.

Im Vergleich zum Vorjahr ist die Streuung der Werte im Bereich der statistischen Methoden etwa gleich geblieben und im Bereich der dynamischen Modelle gesunken, trotz eines Anstieges in der Anzahl der Beiträge. Die Standardabweichung zwischen den einzelnen Outlook Ergebnissen (Punkte in Abbildung 3) beträgt 0,41 Mio km², was erheblich geringer ist als im letzten Jahr 0,73 Mio km². Insgesamt zeigen die dynamischen Modelle eine größere Meereisausdehnung für September 2015 (Median 5,07 Mio km²) als 2014 (4,65 Mio km²) mit einer geringeren Streuung.

Derzeitige Situation und Ausblick

Die Meereisausdehnung im März 2015 war die niedrigste, seit Beginn der Satellitenaufzeichnungen in 1979 (siehe auch Einschätzung der Meereissituation Arktis 2015). In den letzten Monaten war der Eisverlust ähnlich groß, wie im Mittel der letzten Jahre. Nichtsdestotrotz lagen die Werte der Ausdehnung Ende Mai und bis 9. Juni auf Rekordtiefen, mit unterdurchschnittlichen Meereisbedingungen in der Bering- und Barentssee. Als am 16. Juni die Informationen für diesen September-Outlook gesammelt wurden, hatte sich der Eisverlust verlangsamt und die Ausdehnung übertraf die Ausdehnungen zur selben Zeit in den Jahren 2010, 2011 und 2012. Jedoch ist die Ausdehnung im Juni nur ein schwacher Indikator für die Meereisausdehnung im September.

Flugzeuggetragene Messungen der Meereisdicke vom Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung in Zusammenarbeit mit dem SIZONet Projekt (Seasonal Ice Zone Observing Network) zeigen nördlich von Alaska entlang eines 440 km langen Profils bis zum Nordosten von Point Barrow eine mittlere Gesamtdicke (Schnee und Eis) von 2,29 ± 1,39 m. Während ein Teil des mehrjährigen Eises mit einjährigem Eis vermischt war (siehe Abbildung 4), zeigt die Verteilung der Meereisdickedaten den häufigsten Wert bei einer Gesamtdicke von 1,75 m (vergleichbar der Dicke von einjährigem Eis in den letzten Jahren) und weist keine zweite Mode aus, die dem mehrjährigen Eis entspricht. Das Fehlen einer mehrjährigen Mode der Meereisdicke und eine mittlere Verteilung im unteren Eisdickenbereich im Vergleich zu den letzten Jahren legen nahe, dass das Potential für eine unterdurchschnittliche Meereisausdehnung in der Tschuktschen- und Beaufortsee in diesem Jahr gegeben ist. Dies wird ebenfalls unterstützt von Eisbilanzmessungen des SIOZONet Projektes an der Küste von Barrow, die eine maximale einjährige Meereisdicke 1,45 ± 0,05 m aufweisen, ungefähr 20 cm unter dem letztjährigen Wert.

Meteorologie

Die aktuelle Meereissituation ist in Teilen durch die momentanen atmosphärischen Bedingungen erklärbar. Die 850 haP geopotentielle Höhe (die geopotentielle Höhe ist wie eine topographische Karte der 850 haP Druckfläche, die ungefähr bei 1.500 m über dem Meeresspiegel liegt) zeigt eine Erhöhung über Alaska und der Beaufortsee. Dieses Muster bedingt südliche Winde, die warme Luft aus dem Pazifik in die Tschuktschensee bringen. Im atlantischen Bereich breiten sich warme, westliche Winde über die östliche Barentssee aus. Diese Bedingungen führen in beiden Gebieten zu einer frühen Schmelze und tragen damit zu einer geringeren gesamtarktischen Meereisausdehnung als normalerweise bei. In der Beringsee und der südlichen Tschuktschensee weisen Satellitenmessungen darauf hin, dass das Schmelzen und der Rückzug des Eises  ähnlich früh wie in den letzten ein bis zwei Dekaden eingesetzt haben. Es ist jedoch unklar, ob das frühe Schmelzen in diesen Randmeeren die späteren Sommerbedingungen beeinflusst, da diese mehr von den Eisbedingungen und der im Sommer vorliegenden Meteorologie im zentralen arktischen Becken abhängen. Über der Zentralarktis waren die Temperaturen für den Juni normal und nur ein geringes Schmelzen wurde beobachtet.

Die erweiterte NOAA CFS Vorhersage der geopotentiellen Höhen des 700 haP Niveaus (ca. 3.000 Meter über dem Meeresspiegel) und der Lufttemperatur in 2 m Höhe für Juli bis September deuten auf eine zonale West-Ost-Strömung über der zentralen Arktis hin. Die vorhergesagten Winde resultieren aus positiven Höhenanomalien über den Arktischen Kontinenten von Nordeuropa und der Barentssee, über Ostsibirien bis nach Alaska in das Nordwestliche Kanada hinein und treten in Verbindung mit wärmeren Temperaturen im nördlichen Nordatlantik und über Land auf. Dieses Windmuster deutet auf landwärts gerichtete Wassertransporte von Sibirien  zu den Banks-Inseln hin, was mit kühlen Meeresoberflächentemperaturen verbunden ist. Unter den derzeitigen Juni-Meereisbedingungen im zentralen arktischen Becken und dem Fehlen einer Prognose der atmosphärischen Aktivität (wie einem in den letzten Jahren zu sehenden Dipolmuster mit hohem Druck auf Meeresniveau), gibt es keine Hinweise, die auf ein Rekordverlust des Meereises im Sommer 2015 hindeuten.