Weiterhin sehr warme Bedingungen in der Arktis!

14. November 2016

Mit dem einsetzenden Herbst in der Arktis, beginnt die Gefriersaison und das arktische Meereis dehnt sich wieder aus. Seit Oktober liegt die Meereisausdehnung jedoch weit unterhalb des langjährigen Mittelwertes (unterhalb der zweifachen Standardabweichung - siehe Abbildung 1). Im November erreichte die mittlere Meereisausdehnung 8,8 Mio. km², den niedrigsten Novemberwert seit es Satellitenaufzeichnungen gibt. Der Wert in 2016 liegt circa 757.000 km² unter dem 2012 im November erreichten Wert (siehe Abbildung 2).

Im Vergleich zu 2007 und 2012 (die Jahre mit den bisher geringsten sommerlichen Meereisausdehnungen), ist die Eiskonzentration im November 2016 in großen Gebieten in der Beaufort-, Tschuktschen-, Kara- und Ostsibirischen-See deutlich geringer (siehe Abbildung 3, rot gefärbte Bereiche). Die Eiswachstumsrate im November lag bei durchschnittlich circa 93.000 km² pro Tag. Ende Oktober wie auch Mitte November nahm die Meereisausdehnung sogar um circa 0,3 Mio. km² ab, ein bisher nie beobachtetes Ereignis im November (siehe Abb. 1).

Mögliche Faktoren, die diese Situation hervorgerufen haben
Im Jahr 2016 begann die Schmelzperiode des arktischen Meereises ungewöhnlich früh. Dadurch kann theoretisch über einen längeren Zeitraum Wärme aus der Atmosphäre und durch solare Einstrahlung in die Randmeere des arktisches Ozeans eingetragen werden, die zu Beginn des Winters wieder an die Atmosphäre abgegeben wird. Dies kann zu einer Verlängerung der eisfreien Periode führen. Vorhandene Daten reichen jedoch nicht aus, um diese Prozesse zu quantifizieren.

Die warmen atmosphärischen Bedingungen des Oktobers haben sich im November fortgesetzt. Die Temperaturen lagen im 925 hPa Druckniveau weit über dem langjährigen Mittel von 1981-2010 über dem zentralen Arktischen Ozean. Nahe dem Nordpol traten lokal Werte von bis zu 10 Grad Celsius über dem langjährigen Mittel auf. Dies steht im starken Gegensatz zum nördlichen Eurasien, wo die Temperaturen im November zwischen 4 und 8 Grad Celsius unter dem langjährigen Mittel lagen (siehe Abbildung 4 links). Auch an der Messstation Ny-Ålesund auf Spitzbergen wurden bis Ende November Temperaturen weit über dem langfristigen Mittelwert gemessen (siehe Abbildung 5). Diese lokal auf Spitzbergen beobachtete Erwärmung der Arktis ist 2016 besonders ausgeprägt und räumlich über die gesamte Arktis ausgedehnt, wie eine Betrachtung aller Oktobermittelwerte der SST seit 1981 zeigt(siehe Abbildung 6). Es muss hierbei angemerkt werden, dass die SST auf Satellitendaten beruht und nicht auf direkten Messungen wie auf Spitzbergen.

Oberflächentemperaturanomalien werden im Herbst und frühen Winter oft von Luftmassen aus Gebieten mit Meereisanomalien gesteuert. Die in diesem Jahr starken Anomalien der Meereiskonzentration in der Barents- und Karasee befinden sich in einer idealen Position, um ein kaltes eurasisches und eine warmes arktisches Muster zu begünstigen. Sie fördern die Verstärkung des Sibirischen Hochs, das sich in diesem Jahr ungewöhnlich früh ausgebildet hat (siehe Abbildung 4 rechts).

Die Bildung des Sibirischen Hochs beginnt üblicherweise im Oktober, im November ist das Hoch dann voll ausgebildet. 2016 war es bereits im Oktober sehr stark ausgeprägt und war gleichzeitig recht weit nach Skandinavien ausgedehnt, so dass bereits im Oktober viel warme Luft vom Nordatlantik in Richtung Arktischer Ozean transportiert wurde. Einhergehend mit der frühen Ausbildung des Hochdruckgebietes wurden Rekordschneefälle Anfang November aus Schweden und aus ganz Sibirien gemeldet. Der meiste Schneefall fand südlich von 60 °N statt. Dieser, über dem Mittelwert liegende Schneezuwachs, kann nach einigen Hypothesen die Verstärkung des Sibirischen Hochs, kalte Temperaturen über dem nördlichen Eurasien und eine Abschwächung des Polarwirbels/negative Arktische Oszillation im bevorstehenden Winter bedingen und möglicherweise zu kalten Temperaturen über den Kontinenten der nördlichen Hemisphäre führen.

Tiefdruckgebiete gelangen im Herbst und Winter typischerweise auf einem Weg von Island, über die Norwegische See in Richtung Barentssee. In diesem November entwickelte sich ein ungewöhnlicher Jetstream (Strahlstrom) in der Atmosphäre aus und die Stürme führten über die Framstraße (zwischen Spitzbergen und Grönland) in den Arktischen Ozean. Zum einen bringen diese Stürme selbst warme Luftmassen in die Arktis, zum anderen führte die anormale Lage des Jetstreams zur Bildung eines Musters von südlichen Winden in der Framstraße, der eurasischen Arktis und der Barentssee. Diese Winde können warme Luft vom Atlantik auf direktem Weg in die Arktis bringen. Dies spiegelt sich auch in der Karte der Bodenluftdruckanomalie wieder (Abb. 4b). Sie zeigt in der Arktis ein stark ausgebildetes Hochdruckgebiet über Sibirien und ein Tiefdruckgebiet über der Westarktis.

Die Strömung verläuft entlang der Isobaren (Linien gleichen Drucks) und leitet so die Luft vom Nordatlantik in die Arktis (siehe Pfeil in Abb. 4b). Die in diesem November vorherrschenden Windbedingungen unterstützen auch eine nordwärts gerichtete Meereisdrift, welche das Eis in der Barents- und Karasee, sowie auf dem sibirischen Schelf zusätzlich zurückdrängen kann. Insbesondere die anormalen Sturmereignisse, deren mitgebrachte Wärme und abweichende Windbedingungen können auch eine mögliche Erklärung dafür sein, warum sich das Meereis in der Barentssee im November episodisch zurückgezogen hat.

Zusammenfassend ist festzustellen, dass das Eiswachstum im November in der Arktis ungewöhnlich niedrig war. Dies wurde durch verschiedene mögliche Faktoren verursacht. Unter anderem sind die  Atmosphärentemperaturen über der  Arktis lange wärmer als das langjährige Mittel gewesen. Es bleibt also sehr spannend zu beobachten, wie sich diese Entwicklung im Winter 2016/2017 fortsetzt. Ob die momentanen Verhältnisse im November Auswirkungen auf die großräumigen Zirkulationsmuster und das Winterwetter in Europa haben können, ist Bestandteil großer Forschungsvorhaben, wie beispielsweise dem europäischen Forschungsprojekt APPLICATE (Advanced Prediction in Polar regions and beyond: modelling, observing system design and LInkages associated with a Changing Arctic climaTE), das Wetter- und Klimaprognosen angesichts rascher Veränderungen in der Arktis verbessern soll. Die Europäische Union fördert das Projekt  im aktuellen Forschungsprogramm Horizon 2020 in den kommenden vier Jahren mit acht Millionen Euro. Es wird koordiniert vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) und vereint 16 Partnerinstitutionen aus neun Ländern (Belgien, Frankreich, Deutschland, Island, Norwegen, Russland, Spanien, Schweden und Großbritannien).