Meereisausdehnung in der Arktis auf besonders niedrigem Kurs

Donnerstag 17. September 2020

Die arktische Eisausdehnung im September zeigt im Jahresverlauf den niedrigsten Stand an und ist ein Maß für die Schmelzprozesse während der vorangegangenen Sommersaison seit Einsetzen der Schmelze im März. Seit Beginn der kontinuierlichen Erfassung der Eisausdehnung durch Satelliten im Jahre 1979 ist die sommerliche Eisausdehnung im September rückläufig und weist einen Trend von fast 14 % pro Dekade im September auf, also etwa 50% insgesamt. Die historisch niedrigste Eisausdehnung wurde 2012 mit 3,49 Millionen km² im Monatsmittel erreicht (siehe Tabelle 1), gefolgt von 2019 und 2007. Die globale Klimaerwärmung findet in der Arktis durch Eis-Rückkopplungseffekte eine besondere Ausprägung, was zu einer mehr als doppelt so starken Erwärmung und zu einem starken Meereisrückgang führt. In diesem Jahr erreicht die Meereisausdehnung in der Arktis erneut einen besonders niedrigen Wert (siehe Abbildung 5).

Nachdem bereits die Sommermonate Juni und Juli 2020 Minimumwerte in der 42-jährigen Zeitreihe der Eisausdehnungen gezeigt hatten, setzt sich dieser Trend auch im September fort, der die Bedeutung der arktischen Erwärmung als Frühwarnsystem für den globalen Klimawandel hervorhebt. Der Monatsmittelwert für August lag bei 5,03 Millionen km², war damit nach 2012 und 2019 die dritt-niedrigste Ausdehnung seit 1979 (Abb. 2) und lag circa 2,1 Millionen km2 unter dem August-Durchschnitt der Jahre 1981 bis 2010. Die Eisausdehnung am 31. August betrug 4,19 Millionen km² und hat allein im Laufe dieses Monats um etwa 1,85 Millionen km² abgenommen, was einer Fläche 5-mal Deutschlands entspricht. Nachdem Ende Juli und Anfang August der Eisrückgang etwas langsamer verlief, beschleunigte er sich jedoch ab dem 6. August wieder. Insbesondere im Kanadischen Becken war ein deutlicher Eisrückgang festzustellen, der speziell in der zweiten Monatshälfte zu großen Flächenverlusten in der Meereisbedeckung führte.

Mit-Ursache für diesen starken Meereisrückgang sind die meteorologischen Bedingungen, die im Juli und August auftraten und eine ausgeprägte Wärmeanomalie über der zentralen Arktis zeigten. Sie führte über den Sommer zu Abweichungen der Lufttemperaturen auf 925 hPa (ca. 760 m Höhe) von über 6° Celsius gegenüber dem Langzeitmittel der Jahre 1981 bis 2010 (Abb. 3, obere Reihe). Diese Bedingungen in der zentralen Arktis wurden durch eine stabile, ausgeprägte Luftdruckanomalie vor allen Dingen im Juli manifestiert, als das Hochdruckgebiet über Sibirien und der zentralen Arktis lag. Mit den damit verbundenen Windströmungen wurden die warmen kontinentalen Luftmassen Sibiriens in die zentrale Arktis getrieben (Abb. 3, mittlere Reihe). Da das Eis zu dieser Jahreszeit an den Rändern bereits dünn war, könnte dies die Eisschmelze forciert haben. Ebenfalls beeinflusst wurde die Eisschmelze durch die warmen Meeresoberflächentemperaturen (siehe Abbildung 3, untere Reihe). Diese lagen in Barents-, Kara- und Laptewsee sowie in der Sibirischen See über dem langjährigen Mittelwert. „Es kann davon ausgegangen werden, dass bedingt durch das stabile Hochdruckgebiet über der zentralen Arktis im Juli und August es deutlich mehr wolkenlose Tage gab und somit die sonst durch Wolken verringerte einfallende Sonneneinstrahlung eine zusätzliche Rolle bei der Eisschmelze in diesem Jahr gespielt hat“, kommentiert Dr. Monica Ionita-Scholz, Klimatologin am Alfred-Wegener-Institut, Bremerhaven die Situation (siehe Abbildung 4).

Darüber hinaus hatte ein Sturm das Eis nördlich von Alaska sehr stark auseinandergetrieben, das dadurch sehr anfällig für Schmelzprozesse geworden ist. Hier ist insbesondere in der zweiten Augusthälfte ein starker Eisrückgang zu verzeichnen gewesen. Die hohen Atmosphärentemperaturen haben sich darüber hinaus auch auf die Meeresoberfläche ausgewirkt, die die Wärme speichert und zu einer verstärkten Schmelze in der Eisrandzonen führt. Die Anomalie der Meeresoberflächentemperatur erreichte Werte über 4° Celsius und ist neben der Erwärmung durch die Atmosphäre auch durch Zuströme warmen Wassers durch die Bering See in die Tschuktschen See sowie über den Atlantischen Sektor in die Barentssee angereichert worden (Abb. 3, untere Reihe). Eine als „Atlantifikation“ bezeichnete Entwicklung beschreibt einen zunehmenden Wärmeeintrag aus dem Nordatlantik in die Arktis, der sich bisher in Tiefen von bis zu 150 m Wassertiefe befindet, jedoch zunehmend auch bis in 80 m Wassertiefe aufsteigt und die Zirkulation und den Wärmeaustausch in den Arktischen Wassermassen mitbestimmt und verändert (siehe hierzu auch Studie von Paul Vossen, Climate, Environment).

In den kommenden Tagen erwarten wir das diesjährige sommerliche Meereisminimum in der Arktis. Die Meereisausdehnung (Meereiskonzentration > 15 %) lag  am 16. September bei 3,84 Millionen km² und erreichte damit einen der bislang geringsten Werte in diesem Jahr  (Abb. 1). Ob dieser Wert noch unterschritten wird bleibt abzuwarten (siehe Tabelle 1). Das sommerliche Meereisminimum wird erfahrungsgemäß zur Mitte des Monats September erreicht, manchmal aber auch erst in der zweiten Monatshälfte. Dies hängt sehr von den vorherrschenden Wetter- und Windverhältnissen ab.

Unsere meereisportal.de-Daten zeigen eine Meereisausdehnung, die zwischen den Jahren 2012 und 2019 entlangläuft und somit wahrscheinlich die zweitniedrigste Eisausdehnung seit 1979 darstellt. In Abbildung 5 ist die Kurve der Septembermittelwert bis 2019 gezeigt, sowie die vom Sea Ice Outlook  vorhergesagte mögliche mittlere Eisausdehnung im Jahr 2020. Andere Auswertealgorithmen, wie beispielsweise die des National Snow and Ice Data Centre (NSIDC), können hiervon leicht abweichen. „Diese geringen Unterschiede ergeben sich aus der höheren Auflösung unserer Daten und den leicht unterschiedlichen Methoden, die verschiedene Datenzentren zur Berechnung der Eiskonzentration benutzen. Sie zeigen die Unsicherheiten, die selbst moderne Satellitenbeobachtungen des Meereises haben können“, erklärt Dr. Gunnar Spreen vom Institut für Umweltphysik der Universität Bremen (IUP), der sich derzeit auch auf dem letzten Fahrtabschnitt der MOSAiC-Expedition befindet. Es werden beispielsweise Sensoren auf unterschiedlichen Satelliten benutzt, die auch in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen messen und somit unterschiedliche räumliche Auflösung haben. Der Auswertealgorithmus des IUP arbeitet hier mit einer sehr hohen Auflösung der Daten von 6,5 km x 6,5 km. Auch die Behandlung der Küstenlinien im Auswerteverfahren ist ein wichtiger Faktor in der Berechnung der eisbedeckten Fläche, da die Satellitendaten natürlich auch Landflächen abdecken (sog. Retrieval-Algorithmus; mehr Informationen hierzu auch hier in einem Nature Correspondence Artikel).

Die diesjährige, zweitniedrigste je gemessene sommerliche Eisausdehnung in der Arktis, macht eines sehr deutlich: „Acht der zehn niedrigsten Eisausdehnungen sind seit 2010 aufgetreten! Die globale Klimaerwärmung zeigt sich in der Arktis besonders stark mit Auswirkungen auf das gesamte Klima- und Ökosystem dort. Die Abnahme der Eisausdehnung im Sommer lässt eine eisfreie sommerliche Arktis bis Mitte des Jahrhunderts, oder sogar noch früher erwarten, was dramatische Auswirkungen auf den Lebensraum Arktis, aber auch auf die Entwicklungen des Wetters und Klimas auf der Nordhalbkugel und insbesondere auch auf Europa haben kann" (siehe Beitrag hier). “Die auf Wissenschaft gestützten Handlungsempfehlungen sind klar: Nur eine möglichst international, mit Dringlichkeit verfolgten Abkehr von Treibhausgasemissionen kann hier noch einen ungezügelten Temperaturanstieg mit all seinen negativen Folgen vermeiden helfen.“, so Dr. Gunnar Spreen Sektionsleiter "Fernerkundung von Meereis" an der Universität Bremen.

Kontakt
Dr. Renate Treffeisen (AWI)

Dr. Klaus Grosfeld (AWI)
Dr. Christian Melsheimer (IUP Bremen)
Dr. Monica Ionota-Scholz (AWI)
Prof. Dr. Christian Haas (AWI)
Dr. Gunnar Spreen (IUP Bremen)

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