Sommer 2017

Für die Meereisentwicklung des Sommers 2017 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.

Einen Vergleich der beiden AWI Beiträge zum Sea Ice-Outlook für den Sommer 2017 haben wir für Sie hier zusammengestellt.

Sea Ice Outlook Bericht für den Monat August 2017:

Der Sea Ice Outlook Bericht enthält im August 2017 37 Beiträge zur Meereisvorhersage in der Arktis. Davon trafen neun Beiträge zusätzlich Vorhersagen über die regionale Meereisausdehnung in Alaska und zehn Beiträge über die Ausdehnung in der Antarktis. Darüber hinaus wurden zwei Arbeiten eingereicht, die sich ausschließlich mit dem Meereisvorkommen in der Arktis beschäftigten, und zwei regionale, beschreibende Beiträge. Die Vorhersagen zur arktischen Meereisausdehnung im September 2017 basieren auf verschiedenen Methoden. In diesem Monat nutzten vier Beiträge heuristische Methoden und fünfzehn Beiträge statistische Methoden. Drei Beiträge stützen sich auf statistische Ansätze, die mit Hilfe heuristischer Methoden bewertet werden. Es wurden außerdem vierzehn Arbeiten eingereicht, welche auf dynamischen Modellen basieren. Dabei simulieren gekoppelte Modelle alle wichtigen Komponenten des Klimasystems (Meereis, Ozean, Atmosphäre und Land), welche innerhalb des Modells interagieren.

Der Median der 37 Beiträge zur Vorhersage der arktischen Meereisausdehnung im September 2017 beträgt 4,5 Millionen km2 (Abbildung 1). Die Quartilsgrenzen liegen hier bei 4,2 und 4,8 Millionen km2. Diese Werte unterscheiden sich nicht von denen des letzten Monats, was mit dem Einfluss des gemäßigten arktischen Sommerwetters in Einklang steht (mittlere Sommerbedingungen). Auch die Bandbreite der Werte bleibt in diesem Monat mit Prognosen zwischen 3,1 und 5,5 Millionen km2 auf dem Stand des Julis 2017 (siehe Abbildung 2). Um diese Vorhersagen in einen Kontext zu setzen: die beobachtete Ausdehnung lag im Jahr 2007 bei 4,3 Millionen km2, in 2012 bei 3,6 Millionen km2 und in 2016 bei 4,7 Millionen km2.

„Es deutet sich an, dass der SIE (Sea Ice Extend: Mittlere Meereisausdehnung) dieses Jahr bei etwa 5 Mio. km² liegen wird. Beide AWI Verfahren liegen hier bei ähnlichen Werten. Auf jeden Fall zeichnet sich schon jetzt ab, dass die Werte über den Werten in den Jahren 2012 und 2007 liegen werden.“, so Frank Kauker vom AWI.

Der niedrigste vorhergesagte Wert stammt in diesem Monat von einem gekoppelten Klimamodell (EC-Earth2.3), welches nicht Bias-korrigiert wurde. Der zweitniedrigste Wert basiert auf einem heuristischen Beitrag, in dem sowohl die Menge des mehrjährigen Eises im Winter 2016/2017, als auch das mittlere atmosphärische Zirkulationsmuster einbezogen wurde. So wie auch bereits im Juli 2017 basieren auch in diesem Monat die vier höchsten Prognosen auf statistischen Ansätzen.

Die atmosphärischen Lufttemperaturen und ein niedriger Luftdruck auf Meeresniveau haben ein schnelles Abschmelzen des Meereises zwischen Juni und Anfang August 2017 gedämpft. Die im Moment vorhergesagten atmosphärischen Wetterbedingungen würden diesen Trend fortsetzen.

Regionale Beobachtungen
Über die Beaufortsee berichten Druckenmiller und Eicken von einer Eiskonzentration, die zwar deutlich unter den Normalwerten liegt, aber dennoch mehr als 20% höher als die extrem abweichenden Werte von 2016. Mehrjähriges Eis kommt in der Beaufortsee wenig oder gar nicht vor. Das Cryosat-2-Team des AWIs berichtete von einem anhaltenden Rückgang des Meereisvolumens in den letzten Jahren, wobei für 2017 das drittniedrigste Volumen der Monate Oktober bis April im zentralarktischen Becken seit Beginn der Cryosat-2 Aufzeichnungen in 2011 vermerkt wurde. Die Region der Analyse beschränkt sich auf Gebiete mit geeigneten Schneebedingungen und vollständiger Datenerfassung bezüglich Meereisdicke. Unterdurchschnittliche Eisdicken in der Tschuktschen- und Beaufortsee und in Gebieten mit mehrjährigem Eis tragen ebenso zu den Volumenergebnissen von 2017 bei, wie überdurchschnittliche Eisdicken zwischen dem Nordpol und der Tschuktschensee und nördlich von Spitzbergen.

 

Vorhersagen zur räumlichen Ausdehnung
In diesem Monat wurden sieben Beiträge mit Meereiswahrscheinlichkeitsvorhersagen (SIP) eingereicht (siehe Abbildung 3). SIP ist definiert als das Verhältnis der Anzahl der Ensemblemitglieder mit einer Eiskonzentration im September größer als 15% zur Gesamtzahl der Ensemblemitglieder an einem bestimmten Ort. Da alle sechs Gruppen dieses Monats bereits im Juni und im Juli SIP Vorhersagen einreichten, ist es möglich, eine Tendenz der SIP-Vorhersagen abzuleiten und eine Veränderung in der Bandbreite der Modelle untereinander zu untersuchen (siehe Abbildung 4). Insgesamt ähneln die Vorhersagen im August den beiden vorangegangenen Monaten, wobei sich die Modelle langsam zu einer etablierten Vorhersagemethode wandeln. Die meisten Modelle prognostizieren eine „Meereiszunge“ in der Ostsibirischen See. Allerdings besteht noch immer eine große Unsicherheit in den SIP-Vorhersagen, wenn die östliche Beaufortsee, der Norden von Ostsibirien und die Kara- und Barentssee betrachtet wird (Abbildung 3).

Es besteht die hohe Wahrscheinlichkeit einer offenen Nordostpassage entlang der Sibirischen Küste (mittlere Meereiswahrscheinlichkeit unter 20%), obwohl die SIP Vorhersagen für diese Region über den Zeitraum der Prognosen hinaus nahezu gleichbleibende Unsicherheiten aufweisen. Eine Öffnung der Nordwestpassage ist auf Grund von mehrjährigem Eis am Kanadischen Archipel unwahrscheinlich (S. Howell, Environment Canada).
Update vom 13. September 2017: Die Nordwestpassage hat sich entlang der Sibirischen Küste inzwischen geöffnet.

Beiträge für die Antarktis
In diesem Monat wurden zwölf Beiträge zur Vorhersage der Meereisausdehnung in der Antarktis eingereicht, darunter ein neuer Teilnehmer (BSC-ES: gekoppeltes dynamisches Modell).

Die Bandbreite der Beiträge vom Juni, Juli und August hat sich mit Annäherung an den Zielmonat September verringert. Die Beiträge der neuen Teilnehmer, welche die Gruppe erst seit kurzem ergänzen, überstiegen die bisherige Bandbreite aller Vorhersagen (Abbildung 6). Wir interpretieren dies als ein Zeichen für größere Sicherheit in den individuellen Vorhersagen mit Annäherung an den Zielmonat, aber auch dafür, dass Modellfehler bei den Vorhersagen für die Antarktis die größte Quelle für Unsicherheiten sind. Eine Nachbereitung wird bei allen Einreichungen durchgängig vollzogen. So hat zum Beispiel BSC-ES Rohdaten eingereicht (keine Korrektur der mittleren Bias), was ihre Position als Ausreißer erklären könnte.

Drei der 12 Beiträge sagen für dieses Jahr ein Rekordminimum in der antarktischen Meereisausdehnung voraus. Die Unsicherheit bei den individuellen Vorhersagen ist grundsätzlich recht hoch – Werte hierfür reichen von 0.9 Millionen km2 zu 1.7 Millionen km2.

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Kontakt:

Frank Kauker (AWI)
Monica Ionita-Scholz (AWI)

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Sea Ice Outlook Bericht für den Monat Juli 2017:

Im Juli 2017 waren am Sea Ice Outlook Bericht 36 Beiträge für das Gebiet der Arktis beteiligt. Acht Beiträge befassten sich mit der regionalen Eisausdehnung Alaskas, während 12 weitere Arbeiten Vorhersagen über die Antarktis trafen. Außerdem wurden zwei informelle Beiträge eingereicht. In diesem Monat wurden drei heuristische Arbeiten, drei Beiträge mit einer Kombination aus heuristischen und statistischen Methoden, 15 statistische Arbeiten und 15 dynamische Modelle berücksichtigt.

Der Median der vorausgesagten Meereisausdehnung der Arktis im September 2017 liegt im Juli bei 4,5 Millionen km2; die Quartilsgrenzen bei 4,2 und 4,8 Millionen km2. Im Vergleich zum Juni dieses Jahres haben sich die Werte um etwa 0,1 erhöht. Die Spannweite der Werte reicht im Juli von 3,1 bis 5,5 Millionen km2. Während der höchste Wert im Juni von einem Modell stammte, finden sich die vier höchsten Werte diesen Monat in statistischen Ansätzen. Die beiden AWI-Beiträge (der dynamische Ansatz „AWI Konsortium“ und der statistische Ansatz „Ionita&Grosfeld“ – mehr Informationen zu den beiden Ansätzen finden sich hier) unterscheiden sich im Juli nur noch leicht (4,93 vs. 4,74 Millionen km2), wobei sich die statistische Vorhersage im Vergleich zum Juni deutlich erhöhte, wohingegen die dynamische Vorhersage sich nur leicht veränderte. Aus den Erfahrungen der beiden AWI-Ansätze in den letzten Jahren ist bekannt, dass die Vorhersage im Juni noch mit weitaus größeren Unsicherheiten behaftet ist, als die Vorhersage im Juli (siehe Abbildung 1).

Im Vergleich der verschiedenen Methoden untereinander ordnen sich die heuristischen Methoden mit einem Median von 4,1 Millionen km2 unter dem Gesamtmedian (4,5 Millionen km2) ein, die statistischen Methoden ordnen sich mit einem Median von 4,7 Millionen km2 darüber ein (siehe Abbildung 2). 

Druckenmiller und Eicken (University of Alaska Fairbanks) berichten von einer Eiskonzentration in der Beaufortsee, die zwar deutlich unter den Normalwerten liegt aber dennoch mehr als 20 % höher ist als die extremen Werte von 2016. Mehrjähriges Eis kommt selten bis gar nicht vor. Zwei weitere Gruppen kommentierten das Meereisvolumen. Das AWI vermerkte im April 2017 das drittniedrigste Meereisvolumen seit Beginn der CryoSat-Aufzeichnungen. Gleichzeitig verzeichnete Viddal einen Anstieg  des Meereisvolumenrückgangs im Jahresdurchschnitt in den Jahren 2015, 2016 und 2017 verglichen mit den vorausgehenden Jahren basierend auf PIOMAS-Berechnungen.

Im Juli 2017 trafen drei Modelle Vorhersagen über den Zeitpunkt der Eisfreiheit (Ice Free Days IFD). In diesem Monat zeigen NESM und NOAA CPC ähnliche Schmelzstrukturen in der Beaufort-, Tschuktschen- und Karasee.

Wie bereits im Juni wurde auch im Juli eine Rekordzahl an Meereiswahrscheinlichkeitsvorhersagen (SIP) eingereicht (elf Teilnehmer – Abbildung 4). Neun der Gruppen, die im Juni eine SIP-Karte einreichten, reichten auch im Juli eine Karte ein, was eine Abschätzung der Tendenz erlaubt. Im Allgemeinen stimmen die SIP-Karten für den Juni und Juli gut überein aber einige Modele sagen eine kleinere Wahrscheinlichkeit für das Vorhandensein von Meereis im Juli in der Beaufortsee voraus. Die Modelle, die im Juni eine sehr diffuse Wahrscheinlichkeit an der Eiskante zeigten (MetOffice und NAOAA CPC), zeigen im Juli dort eine leicht schärfere Wahrscheinlichkeit, was gleichbedeutend mit einer reduzierten Ensemblestreuung ist. Interessanterweise ist auch die Streuung zwischen den Modellen im Juli reduziert, was auf eine langsame Konvergenz der Modellvorhersage hinweist. Nichtsdestotrotz gibt es weiterhin eine starke Streuung zwischen den Modellen in der Beaufortsee und nördlich der Tschukschen-, Kara- und Barentssee. Die Erwartung für eine eisfreie Nordostpassage ist weiterhin hoch (mittlere Wahrscheinlichkeit (SIP) liegt unter 20 %).

In diesem Monat wurden außerdem acht Prognosen über die Alaska-Region (Kombination aus Beringmeer, Tschuktschen- und Beaufortsee) eingereicht. Der Median der vorhergesagten Fläche der Meereisbedeckung liegt bei 0,40 Millionen km2, wobei die statistischen und dynamischen Methoden ähnliche Mittelwerte erreichten. Die Größe der Region variiert leicht zwischen den verschiedenen Beiträgen. Durchschnittlich wird der Region eine Fläche von 3,96 Millionen km2 zugerechnet, sodass die vorhergesagte Meereisbedeckung für den Monat September etwa 10% der Gesamtfläche ausmacht.

Meereisvorhersage für die Antarktis

Im Juli 2017 wurden zwölf Prognosen (eine Nachreichung aus dem Juni) zur Meereisbedeckung in der Antarktis eingereicht. Unter den sieben Gruppen, die bereits im Juni Beiträge in dieser Kategorie eingereicht haben, geht die Wertemenge in diesem Monat weniger weit auseinander, als es im Juni der Fall war. Zwei der neuen Vorhersagen (Navy Earth System Model und Lamont) lassen die Wertemenge im Juli aber mehr streuen als im Juni.

Drei der zwölf Beiträge prognostizieren im September ein Jahresmaximum, das niedriger ist als jemals bisher beobachtet. Die Unsicherheiten der individuellen Vorhersagen gehen allerdings recht weit auseinander (von 0.9 bis 1,7 Millionen km2). Zum Vergleich: die historischen Aufzeichnungen zeigen eine Bandbreite von 2,14 Millionen km2 und die Bandbreite der eingereichten Beiträge beträgt 3.6 Millionen km2.

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Sea Ice Outlook Bericht für den Monat Juni 2017:

Der “Sea Ice Outlook“ Bericht von Juni 2017 enthält insgesamt 42 Beiträge, wobei 33 Vorhersagen das Gesamtgebiet der Arktis, zwei Beiträge Regionen in der Arktis und sieben Vorhersagen erstmals die Antarktis betreffen. Eingereicht wurden drei Beiträge mit heuristischen Methoden, drei Beiträge, die auf einer Kombination aus heuristischen und statistischen Methoden basieren, 13 statistische Ansätze sowie 14 dynamische Modelle – hiervon waren zwölf Beiträge vollständig gekoppelte Klimamodelle.

Der Median beträgt für die im September 2017 vorhergesagte Meereisausdehnung 4,43 Millionen km2, während die Quartilsgrenzen bei 4,10 und 4,71 Millionen km2 liegen (siehe Abbildung 1). Im Vergleich zum Sea Ice Outlook Bericht vom Juni des vergangenen Jahres schwanken die Vorhersagen diesen Juni deutlich stärker. Während die Werte im letzten Juni zwischen 3,40 und 5,23 Millionen km2 lagen, ergaben sich diesen Juni Flächen zwischen 3,40 und 6,0 Millionen km2. Der Median der vorhergesagten Flächenausdehnung liegt dieses Jahr außerdem 135.000 km2 höher als im Juni letzten Jahres. Um diese Vorhersagen in Kontext zu setzen, können die vergangenen Beobachtungen für September angeführt werden: 4,28 Mio. km² in 2007, 3,60 Mio. km² in 2012 und 4,72 Mio. km² in 2016. Nur ein SIO Beitrag geht von einem neuen Rekordminimum in diesem Jahr aus. Die beiden AWI Beiträge (der dynamische Ansatz „AWI-Konsortium“ und der statistische Ansatz „Ionita&Grosfeld“ – mehr Informationen zu den beiden Ansätzen finden sich hier) unterscheiden sich dieses Jahr in der Vorhersage für Juni deutlich (4.82 bzw. 4.12 Millionen km2).

Die Ergebnisse der 14 dynamischen Modelle sagen mit einem Median von 4,39 Millionen km2 und Quartilsgrenzen bei 4,10 und 4,53 Millionen km2 durchschnittlich eine geringere Ausdehnung als die 13 statistischen Ansätze voraus – hier liegt der Median bei 4,69 Millionen km2 und die Quartilsgrenzen liegen bei 4,23 und 4,81 Millionen km2. Die Differenz zwischen den durchschnittlichen Ergebnissen der dynamischen und der statistischen Modelle ist mit 0,28 Millionen km2 höher als im letzten Jahr (0,15 Millionen km2). Die geringste Spannbreite der Werte liegt bei den heuristischen Beiträgen vor. Hier reichen die vorhergesagten Ausdehnungen von 3,4 bis 4,43 Millionen km2; der Median liegt bei 4,08 Millionen km2. Die mit 6,0 Millionen km2 höchste Vorhersage basiert auf einem dynamischen Modell, welches das US Navy Earth System Model (NESM) nutzt. Die niedrigste Prognose von 3,4 Millionen km2 stammt von einem heuristischen Beitrag. Die gesamte Spannweite der Werte (3,4 bis 6,0 Millionen km2) hat sich im Vergleich zum Juni letzten Jahres vergrößert. Hier reichten die Ergebnisse von 3,4 bis 5,23 Millionen km2 (siehe Abbildung 2).

Drei dynamische Modelle trafen in diesem Monat außerdem Vorhersagen über den Zeitpunkt der Eisfreiheit (Ice Free Day IFD). Dieser Punkt wird erreicht, sobald die Konzentration des Meereises an einem bestimmten Ort unter 15 % fällt. Während sich ähnliche Prognosen zur Öffnung der Tschuktschensee und vergleichbare Vorhersagen für die atlantische Arktis (Gebiet um Spitzbergen) ergaben, gehen die Vorhersagen über den Zeitpunkt der Öffnung der Laptew-, Beaufort- und Barentssee auseinander (siehe Abbildung 3). 

Meereiswahrscheinlichkeitsvorhersagen (Sea Ice Probability)

Dieses Jahr wurde eine Rekordzahl an Meereiswahrscheinlichkeitsvorhersagen (“Sea Ice Probability (SIP)“) eingereicht (Abbildung 4). SIP ist definiert als das Verhältnis der Anzahl der Ensemblemitglieder mit einer Eiskonzentration im September größer als 15 % zur Gesamtzahl der Ensemblemitglieder an einem bestimmten Ort. Die meisten Vorhersagen sagen “offenes Wasser“ für den größten Teil der Küsten von Sibirien und Alaska voraus und nennen nur eine kleine Wahrscheinlichkeit dafür, dass die Nordostpassage diesen Sommer eisbedeckt bleibt (mittlere Wahrscheinlichkeit (SIP) liegt bei etwa 20%). Die Eisbedingungen in der Beaufort- und Tschukschen See scheinen (diesen Sommer) sehr schwer hervorsagbar zu sein, da sie sich stark von Vorhersage zu Vorhersage unterscheiden. Die Vorhersagen für die Laptewsee sind hingegen einheitlicher. Es ist interessant, dass die Vorhersage einiger Modelle sehr unscharf an der Eiskante ist (z.B. MetOffice und NAOAA CPC), was eine starke Ensemblestreuung bedeutet, wohingegen andere (z.B RASM und AWI) einen schärferen Übergang zeigen, was eine Vorhersage mit größerem Vertrauen bedeutet.

Meereisvorhersage für die Antarktis

Zum ersten Mal in der jungen Geschichte des Sea Ice Outlook Berichts wurden diesen Monat auch Beiträge zur Meereisentwicklung in der Antarktis angenommen. Da Fehler in der Bestimmung der antarktischen Meereisausdehnung nicht ausgeschlossen werden können und aus den Vorhersagen außerdem kein räumlicher Bezug hervorgeht, ist die Interpretation der Ergebnisse mit Vorsicht vorzunehmen. Eine weitere Unsicherheit ergibt sich daraus, dass die Prognosesysteme für gewöhnlich auf die Bedingungen der Arktis und weniger auf die der Antarktis abgestimmt sind. Die sieben eingereichten Beiträge prognostizieren eine antarktische Meereisausdehnung im September 2017 von 17,4 bis 20,8 Millionen km2. Diese Wertemenge umfasst damit alle beobachteten Ausdehnungen seit 1979. 

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