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Neuer Datensatz: Dicke von dünnem Meereis

17. Juni 2016

Die Dicke des Meereises steuert den Wärmeaustausch zwischen Ozean und Atmosphäre in den Polargebieten. Auch zur Bestimmung der Gesamtmasse des Meereises ist, neben der Fläche, die Kenntnis der Dicke erforderlich. Während die Ausdehnung des Meereises an Nord- und Südpol seit langem mit Satelliten recht zuverlässig beobachtet wird, ist die Dicke des Meereises viel schwieriger flächendeckend mit Satelliten zu vermessen. Dies gilt insbesondere, wenn das Eis weniger als ein Meter dick ist.

Mikrowellensensoren, die bei niedrigen Frequenzen im sogenannten L-Band bei 1,4 GHz arbeiten, ermöglichen seit  wenigen Jahren dünnes Meereis zu messen.  Hierzu gehört der von der European Space Agency (ESA) 2009 gestartete Satellit SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity/ Bodenfeuchte und Salzgehalt des Ozeans).

In den Daten dieses Satelliten heben sich dickes Meereis und das offene Wasser deutlich voneinander ab, und die Strahlung, welche Satelliten bei dieser Frequenz vom Meereis empfangen, entstammt aus tieferen Schichten des Meereises. Deshalb kann man an den Daten die Dicke von dünnem Meereis ablesen.

Zwei Methoden für die Bestimmung der Dicke von dünnem Meereis, welche die Daten unterschiedlicher Beobachtungswinkel benutzen, wurden an der Uni Hamburg¹ und der Uni Bremen² entwickelt. Die in meereisportal.de bereitgestellten Daten basieren auf einem empirischen Fit der Uni Bremen mit modellierten Eisdicken für die SMOS-Daten in der Kara- und Barents-See unter einem Beobachtungswinkel von 40° bis 50°. Diese Methode funktioniert zuverlässig in vollständig eisbedeckten Gebieten bis circa 50 cm Eisdicke. Diese Methode zeigt eine Sensitivität bis ca. 50 cm Eisdicke mit einem Fehler von etwa 30 %, ohne zusätzliche Daten zu nutzen. Hierbei gilt die Annahme, dass der Bereich entweder vollständig von Meereis bedeckt ist oder vollständig meereisfrei ist.

Der Sensor hat je nach Einfallswinkel eine Auflösung von 30-50 km. Die Daten liegen in einem feiner aufgelösten Gitter von 12.5 km in polarstereographischer Projektion vor. Sie werden für sowohl für die Arktis (Oktober bis April) als auch für die Antarktis (September bis März) jeweils während der lokalen Gefrierperiode abgeleitet und zur Verfügung gestellt. Im Sommer ist die Bestimmung der Eisdicke mit dieser Methode nicht sinnvoll, weil die Eisdicke lokal stark variiert und weil nasser Schnee und Schmelztümpel das Signal zu stark beeinflussen.

Auf meereisportal.de  steht der vollständige Satz von täglichen Karten der Dicke des dünnen Meereises für den Zeitraum von Oktober 2010 bis heute zur Verfügung. Er wird täglich mit den von der Universität Bremen berechneten Daten ergänzt. Die Karten dienen der statistischen Analyse der Meereisbedeckung, der Weiterentwicklung von Wettervorhersage und Klimamodellen sowie der eisgehenden Schifffahrt.

Hier geht es zu den Meereisdickekarten aus SMOS Daten.

Ansprechpartner:

Dr. Georg Heygster (IUP Bremen)
Dr. Marcus Huntemann (IUP Bremen)

¹ Tian-Kunze, X., Kaleschke, L., Maaß, N., Mäkynen, M., Serra, N., Drusch, M., and Krumpen, T.: SMOS-derived thin sea ice thickness: algorithm baseline, product specifications and initial verification, The Cryosphere, 8, 997-1018, doi:10.5194/tc-8-997-2014, 2014.
² Huntemann, M., Heygster, G., Kaleschke, L., Krumpen, T., Mäkynen, M., and Drusch, M.: Empirical sea ice thickness retrieval during the freeze-up period from SMOS high incident angle observations, The Cryosphere, 8, 439-451, doi:10.5194/tc-8-439-2014, 2014.

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info(at)meereisportal.de