Schneefall hat signifikanten Einfluss auf satellitengestützte (CryoSat-2) Messungen der Meereisdicke

09. Juni 2015

Die einzige Möglichkeit, umfassende räumliche und zeitliche Messungen der Meereisdicke durchzuführen, besteht mit Hilfe von Satellitenmessungen, in dem  sogenannte Freibordmessungen (die Höhe über dem lokalen Meeresspiegel) unter der Annahme eines hydrostatischen Gleichgewichts in einen Wert für die Meereisdicke umgerechnet werden. 

CryoSat-2 misst die als Freibord bezeichnete Höhe des Meereises über der Wasserlinie, um daraus die Dicke des Eises zu berechnen. Genutzt werden bei den Messungen die unterschiedlichen Eigenschaften von Wasser und Eis. Untersuchungen haben gezeigt, dass die dem Eis auflagernde Schneeschicht nicht vernachlässigbar ist und die CryoSat-2 Messungen erheblich beeinflussen kann. Die im Rahmen dieser Studie durchgeführten Vergleiche zwischen Massenbilanzbojen  und CryoSat-2 Daten im Zeitraum von 2012 bis 2014 untermauern diese Aussagen.

Messungen von CyoSat-2 zeigten im Herbst 2013 eine ungewöhnlichen Anstieg in der Dicke des Meereises im Vergleich zu den Jahren davor, aber auch im Vergleich zum März 2013. Derartige Anstiege über den Zeitraum der Schmelzsaison sind eher ungewöhnlich und wurden daher näher untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass die CryoSat-2 Freibord-Ableitungsalgorithmen von der Schneeakkumulation beeinflusst werden. Hierdurch wird eine Verzerrung in der Berechnung der Freibordhöhe verursacht, die möglicherweise zu einem Anstieg in der daraus resultierenden, berechneten Meereisdicke beim mehrjährigem Eis nördlich von Kanada im November 2013 beigetragen hat.

Weiterhin zeigen die Untersuchungen, dass Schneefall einen signifikanten Einfluss auf die CroySat-2 Messungen hat und damit auf die Bestimmung des Freibords. Die Annahme, dass der CryoSat-2 Haupt-Streuhorizont durch die Eisoberfläche gegeben ist, kann in Regionen mit einer dicken Schneeschicht nicht bestätigt werden.

Der Erstautor der Studie Dr. Robert Ricker vom Alfred-Wegener-Institut in Bremerhaven stellt daher abschließend fest „Um genauere Aussagen über die Meereisdicke in der Arktis aus Satellitendaten ableiten zu können ist es unbedingt notwendig, mehr über die saisonale Entwicklung der Schneeverteilung und der Schneeeigenschaften auf Meereis zu wissen“. Dies ist Teil der Aufgaben und Fragestellungen, die derzeit u.a. durch in-situ Beobachtungen während der gerade stattfindenden Lance-Expedition  untersucht werden. Hier geht es zur Veröffentlichung: "Impact of snow accumulation on CryoSat-2 range retrievals over Arctic sea ice: An observational approach with buoy data".

Dabei wird das Thema in der Wissenschaft durchaus kontrovers diskutiert. Ein weiterer Autor, der ebenfalls die höheren Eisdicken in 2013 analysiert hat, kam zu einem anderen Schluss: Die Ursache läge nach seinen Untersuchungen in der Kompression. ("Variability of Arctic sea ice thickness and volume from CryoSat-2., Kwok R.,  Cunningham G.F.).