Arktische Eisdicken in der Framstraße und nördlich von Grönland im Sommer 2022: Erste Ergebnisse der IceBird Flugzeugkampagne

7. September 2022

Der Sommer in der Arktis neigt sich dem Ende entgegen und im Monat September wird die Meereisdecke in der Arktis ihre geringste Ausdehnung des Jahres erreichen, das sogenannte September Minimum. Das Meereis-Minimum ist ein wichtiger Indikator des globalen Klimawandels und beschreibt, ob die arktische Meereisfläche insgesamt schrumpft, wächst oder aber in etwa gleichbleibt. Während sich die Fläche der arktischen Meereisdecke relativ einfach per Satellit bestimmen lässt, ist die Bestimmung der Dicke des Meereises aus dem Weltall zumindest im Sommer auf Grund der schmelzenden Eisoberfläche schwierig und fehlerbehaftet. Seit vielen Jahren versucht das Alfred Wegener Institute für Polar- und Meereisforschung daher, die fehlenden Satellitendaten zur Eisdicke im Sommer durch direkte Messungen mit den Forschungsflugzeugen Polar-5 und Polar-6 zu kompensieren. Das Meereisüberwachungsprogramm mit dem Namen IceBird konzentriert sich dabei auf Eiserkundungen in Regionen wie der Framstraße, der zentrale Arktis und auf Bereiche mit einem hohen Vorkommen von altem Meereis (nördlich von Kanada und Grönland).

Auch in diesem Sommer ist eins der beiden Polarflugzeuge, die Polar-6, wieder in der Arktis unterwegs gewesen um Daten zur Variabilität und Änderungen der Meereisdicke und Oberflächeneigenschaften zu sammeln. Dr. Thomas Krumpen, Meereisphysiker am Alfred-Wegener-Institut und Leiter der diesjährigen Messkampagne „IceBird Summer 2022“ fasst hier die Ergebnisse für das Meereisportal zusammen.

Für die Vermessungsaufgaben werden die Forschungsflieger mit einer Vielzahl unterschiedlichster, modular aufgebauter und komplexer Sensoren bestückt. So wird die Dicke des Meereises während des Fluges mit Hilfe eines elektromagnetischen Messsystems (EM-Bird) gemessen. Die Sonde hängt an einem etwa 70 m langem Seil und wird auf 15 Meter Höhe über das Eis geschleppt (Abbildung 1). Parallel erstellt ein Laserscanner ein hochgenaues Geländemodel der Meereisoberseite. Optische Sensoren erfassen zudem die Verteilung von Schmelztümpeln auf der Meereisoberfläche.

In diesem Sommer wurden alle Messflüge über Meereis von Station Nord aus durchgeführt, eine dänische Militärbasis im Nordosten von Grönland. Die Kampagne startete am 4. August von Longyearbyen, Spitzbergen aus. Die letzten Messungen wurden am 20. August durchgeführt (Abbildung 2). In der Mitte der Kampagne, am 16. August, betrug die arktisweite Meereisausdehnung 6,01 Millionen Quadratkilometer (Abbildung 3). Sie lag damit unter dem Durchschnitt der Jahre 1981 bis 2010, ist aber höher als in den Rekord-Minimumjahren 2007, 2012 und 2016. Die Meereisausdehnung in der Framstraße war im Vergleich zu früheren Jahren leicht erhöht. Ungünstige Wetterbedingungen wie Nebel und geringe Sichtweiten dominierten die Flugaktivitäten in weiten Teilen der IceBird Kampagne. Erst im zweiten Kampagnendrittel sorgten ablandige Winde zur Bildung eines nebel- und wolkenfreien Korridors an der Nordspitze Grönlands, welches sich in den kommenden vier Tagen langsam nach Osten bewegte. Infolgedessen konnten zwischen dem 12. und 15. August vier Messflüge in der Mitte des Korridors durchgeführt werden. Das letzte Drittel der Kampagne war erneut durch ungünstige Flugbedingungen geprägt.

Insgesamt wurden trotz widriger Flugbedingungen rund 830 km Eisdickenprofildaten aufgenommen. Die Abbildung 4 zeigt die Lage der durchgeführten Messflüge (in rot) gemeinsam mit früheren Flügen aus den Jahren 2001 bis 2021 (schwarz). Auf Basis von Satellitendaten wurde das vermessene Eis im Anschluss an die Befliegung zu seinem Entstehungsort zurückverfolgt. Mit Hilfe dieses Verfahrens lassen sich die beobachteten Eisdicken und Oberflächeneigenschaften mit dessen Alter und anderen Prozessen, die zwischen Entstehung und Überfliegung auf das Eis eingewirkt haben, in Beziehung setzen (Krumpen et al. 2020). In Abbildung 5 werden die mit Hilfe der Satellitendaten ermittelten Drifttrajektorien und das Alter des überflogenen Eises präsentiert. Die Region, in der die Flüge stattgefunden haben, ist überwiegend durch zwei- oder dreijähriges Eis geprägt. Oberflächentemperaturen abgeleitet aus Reanalysedaten (NCEP, Kanamitsu et al. 2002) zeigen, dass das Eis im Laufe seines Lebens eher durchschnittlichen Temperaturen im Winter und Sommer ausgesetzt war (nicht gezeigt). Ein deutlicher Unterschied zu früheren Jahren ist, dass das Eis welches sich im August in der Framstraße und direkter Umgebung befand, nicht, wie sonst häufig üblich, aus der russischen Arktis stammt, sondern größtenteils in der zentralen Arktis gebildet wurde.

Abbildung 6 zeigt die Variabilität und Änderungen der Meereisdicke in der Framstraße und Umgebung. Die Abbildung beinhaltet die Daten aller Kampagnen der vergangenen zwei Jahrzehnte, in denen Messungen innerhalb der Region (rote Box nach Belter et al. 2021) in den Sommermonaten Juli und August gewonnen werden konnten. Die im August 2022 gemessenen modalen (rund 1.5 m) und mittleren (rund 2.1 m) Eisdicken entsprechen demnach in etwa dem Durchschnitt der vergangenen 11 Jahre (2010 – 2021). Als modale Eisdicke werden diejenigen Werte bezeichnet, die am Häufigsten in der Messreihe vorkommen. Diese unterscheiden sich von der mittleren Eisdicke, die dem arithmetischen Mittelwert aller Eisdickenwerte entspricht.  Somit fällt auch die Eisdickenabnahme, ähnlich wie die Meereisbedeckung im August 2022, in diesem Jahr verhältnismäßig moderat aus. Die Tendenz hin zu einer stetig abnehmenden mittleren und modalen Eisdicke setzt sich allerdings auch in 2022 fort.

Die Auswertung von Laserabstandsmessungen, mit deren Hilfe sich Aussagen über die Häufigkeit von Presseisrücken (Segel) treffen lassen, zeigen ebenfalls keine auffälligen Werte: Im Schnitt wurden pro Flugkilometer 8.6 Presseisrücken identifiziert. Das mittlere Presseisrückenvorkommen der vergangenen 11 Jahre beträgt 8.2 Rücken pro km. Auffällig in 2022 war ein verhältnismäßig geringes Vorkommen von Schmelztümpeln auf der Eisoberseite entlang der Flüge. Eine genaue Quantifizierung des Bedeckungsgrades und Einordnung in den Kontext vergangener Jahre steht noch aus.

Neben der Eisausdehnung ist die Entwicklung der Eisdicke ein bestimmender Faktor in der Massenbilanz des polaren Meereises. Beide Größen zeigen einen abnehmenden Langzeittrend in der Arktis, der den zunehmenden Einfluss und die Auswirkungen des Klimawandels sichtbar macht. Daher sind kontinuierliche Monitoringprogramme dieser Größen ein wichtiges Instrument, den Zustand der Arktis zu betrachten und die Folgewirkungen der Veränderungen abzuschätzen. Auch im kommenden Winter (April 2023) und Sommer (August 2024) sollen im Rahmen des IceBird Monitoring Programms erneut Messflüge in der zentralen Arktis durchgeführt werden. Das Meereisportal wird im Anschluss an die Kampagnen berichten. Eine ausführliche Zusammenfassung und Bewertung der Eissituation zum Meereisminimum 2022 wird Ende September erscheinen.  

Zitierte Artikel:

NCEP-DOE AMIP-II Reanalysis (R-2): M. Kanamitsu, W. Ebisuzaki, J. Woollen, S-K Yang, J.J. Hnilo, M. Fiorino, and G. L. Potter. 1631-1643, Nov 2002, Bulletin of the American Meteorological Society.

Krumpen, T., Birrien, F., Kauker, F., Rackow, T., von Albedyll, L., Angelopoulos, M., Belter, H. J., Bessonov, V., Damm, E., Dethloff, K., Haapala, J., Haas, C., Harris, C., Hendricks, S., Hoelemann, J., Hoppmann, M., Kaleschke, L., Karcher, M., Kolabutin, N., Lei, R., Lenz, J., Morgenstern, A., Nicolaus, M., Nixdorf, U., Petrovsky, T., Rabe, B., Rabenstein, L., Rex, M., Ricker, R., Rohde, J., Shimanchuk, E., Singha, S., Smolyanitsky, V., Sokolov, V., Stanton, T., Timofeeva, A., Tsamados, M., and Watkins, D.: The MOSAiC ice floe: sediment-laden survivor from the Siberian shelf, The Cryosphere, 14, 2173–2187, doi.org/10.5194/tc-14-2173-2020, 2020.

Belter, H. J., Krumpen, T., von Albedyll, L., Alekseeva, T. A., Birnbaum, G., Frolov, S. V., Hendricks, S., Herber, A., Polyakov, I., Raphael, I., Ricker, R., Serovetnikov, S. S., Webster, M., and Haas, C.: Interannual variability in Transpolar Drift summer sea ice thickness and potential impact of Atlantification, The Cryosphere, 15, 2575–2591, doi.org/10.5194/tc-15-2575-2021, 2021.



Ansprechpartner:
Dr. Thomas Krumpen (AWI)


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