Sommer 2020

Für die Meereisentwicklung des Sommers 2020 in der Arktis wird die monatliche Arbeit des Sea Ice Outlooks zusammenfassend mitverfolgt und dargestellt. Dazu werden hier im Folgenden die Monatsberichte in verkürzter Fassung aufgeführt. Für die vollständigen Berichte verweisen wir auf die englisch sprachige Seite des Sea-Ice Outlooks.

2020: Sea Ice Outlook Nach-Saison-Zwischenbericht

Übersetzung des Nach-Saison-Zwischenberichts der internationalen Vergleichsstudie „Sea Ice Prediction Network“

Originaltext verfügbar über: https://www.arcus.org/sipn/sea-ice-outlook/2020/interim

Zusammenfassung

Die Arktis hat das Ende der Sommersaison 2020 erreicht. Die Meereisausdehnung im September Mittel basierend auf dem Sea Ice Index (SII) des National Snow and Ice Data Center (NSIDC) betrug 3,92 Millionen km². Dies ist die zweitniedrigste Ausdehnung seit Beginn der Satellitenaufzeichnung (die passive Mikrowellen-Satellitenaufzeichnung begann 1979) und ist gleichzeitig niedriger als der Mittelwert aller September 2020 Vorhersagen drei Monate der Vorhersagen (Ende Mai, Ende Juni und Ende Juli). Die mittleren Vorhersagen für Juni, Juli und August betrugen 4,33, 4,36 und 4.30 Millionen km2. Die Beobachtung lag auch außerhalb des Interquartils der drei Vorhersagen, welche von 4.06 bis 4,6 Millionen km2 reichten.

Dieser Zwischenbericht ist als eine kurze Information nach der Saison gedacht. Er fasst zusammen, wie sich die Aussichten im Vergleich zum beobachteten monatlichen Mittelwert im September entwickelten. Ein vollständiger Nach-Saison-Bericht, der im Februar 2021 veröffentlicht werden soll, wird eine eingehende Analyse der Faktoren enthalten, die das Meereis im vergangenen Sommer beeinflusst haben u.a. weitere Diskussionen über die Vorhersagen, Kommentare zu regionalen Beobachtungen, vorhergesagte räumliche Felder, Beiträge zur Antarktis und eine Zusammenfassung der Experimente zur Vorhersage der arktischen Meereisdrift.

Dieser Zwischenbericht zur Meereisvorhersage wurde von Hauptautor Walt Meier, NSIDC (Überblick und Diskussion der aktuellen Bedingungen), Uma Bhatt, Geophysical Institute, University of Alaska Fairbanks (UAF) und John Walsh, International Arctic Research Center (IARC), UAF, erstellt; mit Beitraegen von Rick Thoman, Alaska Center for Climate Assessment and Policy, IARC, UAF (Diskussion der aktuellen Bedingungen); Molly Hardman, NSIDC (Statistiken und Grafiken); Betsy Turner-Bogren, Helen Wiggins, und Stacey Stoudt, ARCUS (Koordination und Redaktion des Berichts); und der Rest des SIPN2-Führungsteams.

Zwischenbericht

Die Mediane der SIO-Beiträge für Juni, Juli und August betrugen 4,33, 4,36 und 4,30 Millionen km2. Keiner der monatlichen Beiträge lag in Bezug auf die Mediane besonders nahe an der beobachteten Meereisausdehnung und zwischen den drei Beiträgen schwankte der Median kaum. Die Vorhersagen für August, die der beobachteten Eisausdehnung am nächsten kamen, stammten von NSIDC (Meier) und dem McGill-Team (siehe Abbildung 1 und SIO-August-Bericht 2020). Bei den ersten Einreichungen Ende Mai/Anfang Juni (siehe SIO-Juni-Bericht 2020) lagen Simmons und Charles, CPOM und das Climate Prediction Center den Beobachtungen am nächsten. Für den Juli (siehe SIO-Juli-Bericht 2020) waren die Vorhersagen des McGill-Teams, UTokyo (Kimura et al.) und ANSO IAP-LASG am nächsten an der Beobachtung.

Insgesamt schwankte der Interquartilsbereich (IQR) der Vorhersagen über die drei Vorhersagen nicht sehr stark (von 4,06 bis 4,6 Millionen km², Abbildung 2). Die vom NSIDC im September beobachtete Eisausdehnung lag während des gesamten Prognosezeitraums außerhalb des IQR der Vorhersagen -  ein kürzerer Vorhersagezeitraum war also dieses Jahr nicht hilfreich. Ein Teil der Ursache hierfür könnte der variable Eisverlust mit abwechselnden Perioden von schnellem und relativ langsamen Eisverlust in diesem Sommer sein. Mit anderen Worten, das Fehlen eines eindeutigen Trends bei den Eisverlustraten machte es für die Vorhersagen schwierig, ihre Prognosen von Vorhersagemonat zu Vorhersagemonat anzupassen. Dies ist das erste Jahr seit 2017, in dem die im September beobachtete Eisausdehnung außerhalb des Juli-IQR aller SIO-Beiträge lag (Abbildung 3), und das erste Mal seit 2014, in dem es erheblich (> 100.000 km2) außerhalb des IQR lag.

Bedingungen im Sommer

Die Schmelzsaison 2020 des arktischen Meereises war von extremen Bedingungen geprägt. Die saisonalen 2-Meter-Lufttemperaturen (Lufttemperatur in 2 Metern Höhe über der Oberfläche) über Eurasien, Grönland und der nördlichen kanadischen Arktis von Juni bis August lagen weit über der Norm (Abbildung 5). Über der Tschuktschen-, Barents- und Karasee herrschten Temperaturen von über 2 Grad über dem Normalwert. Es gab positive Anomalien auf der atlantischen Seite des Arktischen Ozeans und schwache oder negative Anomalien auf der pazifischen Seite der Arktis. Die frühe Schmelzperiode von Mai bis Juni war warm, insbesondere über dem sibirischen Sektor, wo die Oberflächenlufttemperaturen in Werchowjansk, Sibirien, 38˚C (100˚F) erreichten - die wärmste jemals aufgezeichnete Temperatur nördlich des Polarkreises. Diese extreme Wärme und ablandige Winde öffneten die Laptewsee besonders früh, was bereits im Juni zu rekordverdächtig niedrigen Eisausdehnungen in dieser Region führte. Insgesamt waren die 2-Meter-Temperaturen in der Arktis (nördlich des 70. Breitengrades) den ganzen Sommer über extrem warm. Auf der Grundlage von NCEP/NCAR-Reanalysedaten, (erstellt von Zach Labe (Colorado State University)), waren Mai, Juli und August 2020 die wärmsten seit 1979; Juni und September 2020 lagen auf dem 2. und 3. Platz. Insgesamt ist 2020 für die Monate Mai- bis September der wärmste arktische Sommer seit mindestens 1979. Die Region mit den wärmsten Temperaturen variierte während des Sommers. Im Mai herrschten besonders warme Temperaturen über Zentralsibirien und der Beaufortsee. Der Juni war durch die sehr hohen Temperaturen in Ostsibirien (in der Nähe von Werchowjansk) gekennzeichnet. Der "Hot Spot" im Juli befand sich in der Mitte der Arktis - über dem Nordpol. Im August waren die Temperaturen nicht so stark ungewöhnlich warm, aber weiterverbreitet und sie bedeckten den größten Teil des Arktischen Ozeans. An dieser Stelle muss darauf hingewiesen werden, dass die 2-Meter-Lufttemperaturanomalien in Abbildung 5 bis zu einem gewissen Grad durch das Vorhandensein oder Fehlen von Meereis beeinflusst werden. In der Kara- und Laptewsee zum Beispiel trug das anomale offene Wasser zweifellos zu den anomal warmen Lufttemperaturen nahe der Oberfläche bei, während die fast normalen Lufttemperaturen über der Beaufortsee mit einer fast normalen Eisausdehnung übereinstimmen. Die Temperaturanomalien in der Höhe (z. B. in 850 hPa, Abbildung 6) waren über den eurasischen Schelfmeeren nicht groß, obwohl sie über dem zentralen Arktischen Ozean 4 - 5˚ C betrugen.

Die saisonalen Luftdruckanomalien auf Meeresspiegelniveau im Juni bis August waren positiv. Sie erstreckten sich von Ostkanada /Grönland über die Arktis bis nach Westsibirien. In Alaska und Westkanada waren sie anomal niedrig (Abbildung 6). Auch in der Arktis verschoben sich die Luftdruckmuster wie die Temperatur von Monat zu Monat. Bei der saisonalen Luftdruckanomalie fällt das Hoch in der zentralen Arktis und das Tief über der Kara-Barentssee auf. Dieses Druckmuster steht in Verbindung mit Winden, die in der Laptew- und Karasee von der Küste her in die zentrale Arktis bliesen und zu einem bemerkenswerten Meereisrückgang in den eurasischen Meeren führten (Abbildung 7). Das Druckmuster stimmt auch mit der südwärts gerichteten Advektion von dickerem, mehrjährigem Eis in die Beaufortsee überein, die eine der wenigen Regionen mit einer Eisausdehnung im September nahe ihrem historischen Mittelwert war.

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Sea Ice Outlook Bericht für den Monat August 2020

Übersetzung der Einschätzung zur Vorhersage August 2020 der internationalen Vergleichsstudie „Sea Ice Prediction Network“

Originaltext verfügbar über: www.arcus.org/sipn/sea-ice-outlook/2020/august

Zusammenfassung

Der Sea Ice Outlook (SIO) Bericht für August 2020 erhielt 39 Vorhersage Beiträge (33 im Juni, 38 im Juli). Diese Beiträge basieren auf verschiedenen Methoden, darunter dynamische (physikbasierte) Modelle, statistische Ansätze, heuristische (qualitative) und maschinelle Lernverfahren. Neben Vorhersagen der gesamten arktischen Meereisausdehnung für September erhielt das SIO sieben Vorhersagen (acht im Juni, sieben im Juli) der antarktischen Gesamteisausdehnung und 10 Vorhersagen (acht im Juni, zehn im Juli) der Eisausdehnung im Sektor Alaska, der die Bering-, Tschuktschen- und  Beaufort See umfasst. Die Meereiswahrscheinlichkeit (engl. Bez.: sea ice probability, SIP) für 13 Modelle und neun erste Meereisfreie Zeitpunkte (engl. Bez.: ice-free date, IFD) sind im August SIO 2020 enthalten. Neu für den SIO-Bericht vom August war die Aufforderung an die Teilnehmenden, Vorhersagen für den Zeitpunkt anzugeben, ab dem das Meereis wieder zu wachsen beginnt (engl. Bez.: Ice Advance Date, IAD) unter Verwendung einer Meereiskonzentrationsschwelle von 15% und 80%.

Der mittlere Vorhersagewert des Pan-Arctic August Berichts für die Meereisausdehnung im September 2020 beträgt 4,3 Millionen km2, mit Quartilen von 4,1 und 4,5 Millionen km2. Der Median der August Vorhersagen liegt nahe an dem von Juli (4,36 Millionen km2) und Juni (4,33 Millionen km2). Basierend auf dem Sea Ice Index (SII) des National Snow and Ice Data Center (NSIDC) beträgt der arktische Meereisausdehnungsindex 4,43 Millionen km2 (Stand: 25. August 2020). Die Ausdehnung des arktischen Meereises bleibt im Jahr 2020 deutlich unter dem klimatologischen Median und folgt über weite Teile des Sommers den Werten von 2012. Die Vorhersagen gehen jedoch weiterhin davon aus, dass die mittlere Meereisausdehnung im September 2020 kein neues Rekordtief erreichen wird.

Sieben Vorhersagen wurden für die antarktische Gesamtausdehnung des Meereises im September eingereicht, welche eine starke Streuung aufweisen. Die beobachtete Ausdehnung der Antarktis hat seit Anfang August relativ schnell zugenommen und liegt nun über der mittleren Ausdehnung von 1981 – 2010 für diese Jahreszeit.

Für die regionale Meereisausdehnung Alaskas wurde aus den 20 Beiträgen auf der Grundlage statistischer Methoden und dynamischer Modelle ein Medianwert von 0,5 Millionen km2 vorhergesagt. Die Vorhersagen reichen von 0,05 Millionen km2 bis 0,98 Millionen km2, was unter dem beobachteten Medianwert der mittleren Meereisausdehnung im September in den Seegebieten Alaskas im Zeitraum 1981 – 2010 von 1,04 Millionen km2 liegt. Die am 22. August beobachtete Meereisausdehnung in den Meeren Alaskas beträgt 0,66 Millionen km2.

Übersicht

Der August-Bericht basiert auf insgesamt 39 Beiträge (Abbildung 1), von denen 25 neue Einreichungen für August sind, während die restlichen 14 aus Juni und Juli übernommen wurden. Der Medianwert des August-Berichts für die Meereisausdehnung im September 2020 beträgt 4,30 Millionen km2, mit Quartilen von 4,1 und 4,5 Millionen km2. Von den 39 Beiträgen vom August 2020 basieren 16 auf dynamischen Modellen, 17 auf statistischen Methoden, vier auf heuristischen Ansätzen sowie zwei auf Methoden, die auf maschinellem Lernen basieren. Der Median der im August eingereichten Beiträge, liegt nahe an dem von Juli (4,36 Millionen km2) und Juni (4,33 Millionen km2). Der Median des August-Berichts 2020 ist höher als der von 2019 (4,22 Millionen km2) und niedriger als der von 2018 (4,57 Millionen km2).

Der Medianwert beträgt 4,3 Millionen km2 für die statistischen, dynamischen und heuristischen Vorhersagen in der Augustausgabe, während der aus maschinellem Lernen basierende Median 4,2 Millionen km2 beträgt. Von den vier Ansätzen haben die auf maschinellem Lernen basierenden Vorhersagen (in Abbildung 1 als „andere“ bezeichnet) den kleinsten Quartilen Bereich von Null (beide haben 4,3 Millionen km2 eingereicht), gefolgt von den heuristischen Vorhersagen, die einen Quartilen Bereich von 4,3 bis 4,4 Millionen km2 haben. Die entsprechenden Bereiche sind 4,0 bis 4,6 Millionen km2 für die dynamischen Modellvorhersagen und 4,1 bis 4,5 Millionen Quadratkilometer für die statistischen Vorhersagen. Wie aus Abbildung 2 hervorgeht, sind die Quartilen Bereiche der im August veröffentlichten statistischen und dynamischen Modellvorhersagen wesentlich kleiner als die entsprechenden Bereiche der Vorhersagen vom Juli, was auf eine Verringerung der Unsicherheiten innerhalb jeder Quelle hindeutet. Dies war auch im August Bericht 2019 der Fall. Die Quartilenspanne für heuristische Modelle war im August 2020 wesentlich kleiner als im August 2019.
 
Abbildung 3 stellt die Beiträge jeder Gruppe für Juni bis August zusammen, wobei die mittlere Eisausdehnung der Arktis im September 2019 als Referenz dargestellt ist. Dynamische Modelle lieferten sowohl die niedrigste (2,26 Millionen km2 im August) als auch die höchste (6,2 Millionen km2 im Juni) mittlere Meereisausdehnung im September. Ähnlich wie bei den vergangenen Berichten variieren die Beiträge einzelner Gruppen zwischen Juli und August bei dynamischen Vorhersagen stärker als bei den anderen Methoden. Für jede Gruppe, die Vorhersagen für alle Monate erreichte, wurden Standardabweichungen berechnet und dann je nach Methodentyp gemittelt. Die gemittelte Standardabweichung betrug 0,28 Millionen km2 für dynamische Vorhersagen und 0,28 Millionen km2 für statistische Vorhersagen.

Meereiswahrscheinlichkeitsvorhersagen (SIP), die Voraussage des ersten Meereisfreien Zeitpunkts (IFD) und der Eisvorlauf Zeitpunkte basierend auf räumlichen Feldern

Im Folgenden werden die Vorhersagen zur Meereiswahrscheinlichkeit im September (SIP) und zum ersten meereisfreien Zeitpunkt (IFD) gezeigt und diskutiert. Neu für den SIO im August 2020 wurden Beitragende eingeladen, Vorhersagen für das Ice Advance Date (IAD) einzureichen, wobei sowohl ein Schwellenwert von 15% als auch ein Schwellenwert von 80% der Meereiskonzentration verwendet wird (siehe Metriken für den SIO für eine detaillierte Beschreibung der Metriken). Darüber hinaus berechnet SIPN2 jetzt SIP, IFD and IAD anhand von Vorhersagen der Meereiskonzentration (engl. Bez.: sea-ice concentration, SIC), die direkt von den Beitragenden eingereicht wurden. Alle Gruppen sind ermutigt worden, wann immer möglich flächenhafte SIC-Vorhersagen einzureichen. Des Weiteren wurde keine Bias-Korrektur von Feldern vorgenommen.

SIP ist definiert als der Anteil der Ensemble-Vorhersagen, die für September eine Eiskonzentration von mehr als 15% vorhersagen (wenn z.B. nur vier von acht Mitglieder einer Ensemble-Vorhersage mehr als 15% Meereis vorhersagen, beträgt der SIP 50%). IFD ist das erste Datum in der Schmelzsaison, an dem die Eiskonzentration an einem bestimmten Ort erstmals unter einen bestimmten Schwellenwert fällt - in diesem Jahr bieten wir Vorhersagen von IFDs für zwei Schwellenwerte, 15% und 80% Meereiskonzentration. Es gibt 13 Vorhersagen von SIP (neun dynamisch, vier statistisch) siehe (Abbildung 4), neun Vorhersagen von IFD bei 15% (7 dynamisch, 2 statistisch) siehe (Abbildung 5) und acht Vorhersagen von IFD bei 80% (sieben dynamisch, eine statistisch) (siehe Abbildung 6).

Vorhersage der Meereiswahrscheinlichkeit (SIP)

Die SIP Vorhersagen sind niedriger als im vergangenen Monat, was wahrscheinlich auf die starke Schmelze und die warmen Bedingungen im Juli zurückzuführen ist. Besonders auffällig ist dies direkt an der Meereiskante. Die Vorhersageunsicherheit bei mehreren Modellen, die durch die Standardabweichung zwischen den Modellen quantifiziert wird, ist ebenfalls geringer, was darauf hindeutet, dass die Vorhersagen stärker übereinstimmen als im Juli. Das Multimodell-Ensemble (die durchschnittliche Vorhersage über alle Beiträge) liegt unter der Klimatologie der letzten 10 Jahre.

Vorhersage des ersten eisfreien Zeitpunkts (IFD)

Einige Modelle zeigen Schmelzbedingungen entlang der Eisrandzone bis weit in den September hinein (z.B. CanSIPSv2), während andere Modelle die Schmelzsaison einen Monat früher beenden, mit spätesten ersten meereisfreien Zeitpunkten Ende August (z.B. NOAA GFDL). Dies ist ein Hinweis darauf, wie schwierig es für die Vorhersagen ist, das Minimum im September und den Zeitpunkt des Eisrückgangs zu bestimmen. Interessant ist auch die Spanne der Vorhersagen von IFD80 im zentralen Packeis: Hier sagen einige Modelle für den gesamten Zeitraum eine Meereiskonzentration von über 80% voraus (z.B. RASM), während andere Modelle überall eine Meereiskonzentration von unter 80% vorhersagen (z.B. NOAA GFDL).

Vorhersage der Zeitpunkte, an denen das Eiswachstum beginnt

Es wurden zwei Vorhersagen der IAD eingereicht und zwei weitere IAD-Vorhersagen anhand von Vorhersagen der täglichen Meereiskonzentration erstellt. Abbildung 7 zeigt die IADs für alle vier Beiträge.

Im Allgemeinen sagen Modelle, die niedrigere Meereisverhältnisse im September vorhersagen, auch spätere Zeitpunkte für den Beginn des Eiswachstums voraus (z.B. NOAA GFDL). Die Nordostpassage wird laut Prognosen von NOAA GFDL und CanSIPSv2 bis Anfang November offenbleiben (bei weniger als 80% SIC), laut Prognosen von RASM wird sie jedoch bis Mitte/Ende Oktober zufrieren.

 

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Sea Ice Outlook Bericht für den Monat Juli 2020

Übersetzung der Einschätzung zur Vorhersage Juli 2020 der internationalen Vergleichsstudie "Sea Ice Prediction Network"

Originaltext verfügbar über: www.arcus.org/sipn/sea-ice-outlook/2020/july

Zusammenfassung

Der Sea Ice Outlook (SIO) Bericht für Juli 2020 erhielt insgesamt 38 Beiträge zur Vorhersage der September-Meereisausdehnung, die gesamtarktischen Vorhersagen beinhalteten (zum Vergleich: im Bericht für Juni 2020 waren es 33 Beiträge). Von diesen Beiträgen beinhalteten 10 Vorhersagen für die Alaska-Region (Beringmeer, Tschuktschensee, Beaufortsee) während sieben Einsendungen auch Vorhersagen für die Gesamt-Antarktis enthielten. Zusätzlich wurden 13 Beiträge zu Meereiswahrscheinlichkeitsvorhersagen (engl. Bez.: sea ice probability, SIP) und noch einmal 13 bezüglich des ersten meereisfreien Zeitpunkts (engl. Bez.: ice-free date, IFD) eingereicht. Neu in diesem Jahr ist, dass die Linie der September-Meereiskonzentration in der Region der Framstraße hinzugefügt wurde, was durch die MOSAiC Expedition motiviert ist (acht Einreichungen). Ebenfalls neu in diesem Jahr: es wurden all diejenigen gebeten, die zu den Vorhersagen beitragen, die Ausgangsbedingungen ihrer Vorhersagen (Meereiskonzentration und Meereisdicke) einzureichen, um besser zu verstehen, wie Beobachtungsdaten in ihren Vorhersagen verwendet werden. Für die Juli 2020 SIO wurden vier Beiträge über Ausgangsbedingungen mit eingereicht (drei von dynamischen Modellen und einer von einem statistischen Modell; dieselben wie die im Juni-Bericht).  

Das Fazit des Juni-Berichts widerspiegelnd, zeigen die Einsendungen, dass die Modelle im Allgemeinen in ihren Ausgangszuständen für die Meereiskonzentration übereinstimmen, wenn auch die Ausgangsbedingungen bezüglich der Meereisdicke stark streuen. Ein Abschnitt über ergänzende Materialien (aus zwölf Gruppen) wurde hinzugefügt, welcher Informationen zur Methodik der Vorhersagen und zusätzliche Grafiken enthält.

Für die Arktis liegt der Median der Juli Vorhersagen für die Meereisausdehnung im September 2020 bei 4,36 Millionen km² - im Wesentlichen identisch mit der Medianvohersage des Juni-Berichts - mit Quartilen von 4,1 und 4,6 Millionen km². Um den diesjährigen Ausblick in einen Zusammenhang zu stellen: das historische Rekordtief für September seit der Periode der Satellitenbeobachtungen wurde 2012 mit 3,57 Millionen km² erreicht, und der zweitniedrigste Rekord lag 2007 bei 4,27 Millionen km². Die diesjährige Prognose liegt nahe der beobachteten September-Meereisausdehnung von 4,32 Millionen km² für das Jahr 2019. Wie auch im Juni-Bericht sagen für September 2020 nur zwei der Vorhersagen eine Meereisausdehnung unterhalb des historischen Tiefstandes von 2012 vorher. Das Konsensurteil gegen ein neues Rekordtief der Meereisausdehnung im September bleibt daher unverändert. Interessanterweise befindet sich das beobachtete Ausmaß seit diesem Bericht auf einem Rekordtief für diese Jahreszeit.

In Bezug auf die vorhergesagte Meereisausdehnung für September 2020 besteht, wie es auch im Juni-Bericht der Fall war, eine starke Übereinstimmung zwischen den Medianwerten von 4,3 und 4,4 sowie 4,3 Millionen km² aus den jeweiligen dynamischen, statistischen und heuristischen Ansätzen. Wie im SIO für Juni bereits angemerkt, unterscheidet sich dies von dem, was wir in der Vergangenheit gesehen haben dahingehend, dass die heuristischen Konzepte im Allgemeinen niedrigere Medianwerte aufwiesen und die dynamischen Modelle im Allgemeinen höhere September-Meereisausdehnungswerte im Vergleich zum Gesamtmedian zeigten. Nicht überraschend ist dabei jedoch, dass die Streuung der Juli-Vorhersagen im Vergleich zu den Juni-Vorhersagen über die September-Meereisausdehnung in jeder Methode geringer ist. In Bezug auf die Meereiswahrscheinlichkeit besteht eine allgemeine Übereinstimmung zwischen den Modellen darüber, dass die Nord-Ost-Passage im September offen sein wird; in diesem Bericht indizieren Satellitendaten, dass die Nordostpassage bereits jetzt offen ist.

Für die Region Alaska (Beringmeers, Tschuktschen- und Beaufortsee) basieren sechs Vorhersagen der September-Meereisausdehnung auf dynamischen Modellen und vier auf statistischen Methoden. Die Vorhersagen reichen von 0,08 Millionen km² bis zu 0,98 Millionen km², was unter dem in der Region Alaska im Zeitraum 1981–2010 ermittelten Median der mittleren Meereisausdehnung im September von 1,04 Millionen km² liegt.

Für die Hudson Bay beinhaltet der 2020 SIO Juni Bericht eisfreie Zeitpunkte (engl. Bez.: ice-free dates, IFD). Da jedoch das meiste Eis in der Hudson Bay bis Ende Juli verschwunden ist, wurde eine neue Reihe von IFD-Vorhersagen für erforderlich erachtet. Was die jüngsten Bedingungen betrifft, so lag die Gesamteisausdehnung in der Hudson Bay am 22. Juli bei 190.764 km2 und damit deutlich unter dem langfristigen Durchschnitt von 398.540 km2, aber über dem Rekordtief von 139.913 km2, das 2006 beobachtet wurde. Das verbleibende Eis am 22. Juli befand sich vor der Küste von Churchill.

Für die Framstraße
wurde, motiviert durch die MOSAiC-Expedition an Bord des deutschen Eisbrecher FS Polarstern, zu Beiträgen über die 80 % Meereikonzentrationskontur im September in der Framstraßen-Region gebeten. Von den acht Vorhersagen stimmen die meisten über die Lage der 80 %-Linie, die (zufälligerweise) in der Nähe der Position der Polarstern Mitte Juli liegt, überein, jedoch besteht Uneinigkeit über die Ausdehnung der 80 % Linie nach Süden in die Ostgrönlandsee.

Für die Antarktis erreicht die Meereisbedeckung ihre maximale Ausdehnung im September. Für diesen Juli-Bericht wurden sieben Vorhersagen über die gesamte Meereisausdehnung der Antarktis im September eingereicht (einschließlich einer erneuten Einreichung für den Juni-Bericht). Ein Juni-Bericht (BSC) wurde nicht erneut eingereicht. Dieser Bericht war das Modell, das im Juni-Bericht die geringste Ausdehnung vorhersagte. Die Vorhersagen für Juli weisen eine sehr starke Streuung auf, welche im Vergleich zum Juni-Bericht nur aufgrund des Wegfalls dieses Ausreißer Modells reduziert ist.

Übersicht

Die 28 Beiträge des Juni-Berichts für die Vorhersagen der Meereisausdehnung für September 2020 basieren auf verschiedenen Ansätzen (siehe Abb. 1). Darunter sind drei Beiträge, welche einen heuristischen oder qualitativen Ansatz verfolgen, 18 Beiträge, die auf statistischen Methoden beruhen sowie 16 Beiträge unter Verwendung dynamischer Modelle, d. h. basierend auf physikalischen Gleichungen. Der für dieses Jahr vorhergesagte Medianwert von 4,33 Millionen km2 aus den Juli Vorhersagen ist im Wesentlichen identisch mit dem Medianwert aus den Prognosen vom Juni. Die Quartilen betrugen 4,1 und 4,6 Millionen km2. Wie auch im Juni sagen nur zwei Vorhersagen, beide von dynamischen Modellen, ein neues Rekordtief, unter der im Jahr 2012 gesetzten Marke von 3,57 Millionen km2, vorher. Im Vergleich zu zwei Vorhersagen im Juni Bericht, sagt nur ein dynamisches Modell die Meereisausdehnung im September auf über 5,0 Millionen km2 vorher. Mit Ausnahme der Beiträge, mit den höchsten und den zwei niedrigsten Vorhersagen, liegen alle Schätzungen nahe beieinander und die Spannbreite ist kleiner als bei den Juni-Vorhersagen der Eisausdehnung im September. Abgesehen davon weisen Vorhersagen aus dynamischen Modellen die größte Streuung der beigetragenen Prognosen auf, wie es im Juni der Fall war, von einem Tiefstwert von 3,4 Millionen km2 bis zu einem Höchstwert von 5,2 Millionen km2. Die Spanne zwischen den Vorhersagen der vier heuristischen Methoden ist besonders gering, und alle liegen sehr nahe am Median der 38 Modelle von 4,3 Millionen km2. Die Medianwerte der drei Methodengruppen liegen wiederum nahe beieinander: 4,3 (dynamisch), 4,4 (statistisch) und 4,3 (heuristisch) Millionen km2 (Abb. 2).

Insgesamt hat sich die Situation gegenüber dem Bericht vom Juni kaum verändert. Es herrscht die allgemeine Meinung, dass die Eisausdehnung im September ziemlich nahe an der beobachteten linearen Trendlinie liegen wird, was bedeutet, dass es bis zum Rest des Sommers keine rasche Abnahme der arktischen Meereisausdehnung geben wird, die zu einem neuen Rekordtief führen würde. Die extremen September-Minimumwerte in den Jahren 2007 und 2012 scheinen singuläre Ereignisse zu sein, die durch hohe Temperaturen und von ungewöhnlichen Windmustern angetrieben wurden. Zum Zeitpunkt der Erstellung des vorliegenden Berichts befindet sich die Meereisausdehnung jedoch auf einem Rekordtief für Ende Juli, was weitgehend auf das ausgedehnte offene Wasser auf der russischen Seite der Arktis zurückzuführen ist (siehe Diskussion der aktuellen Bedingungen). Die meisten Vorhersagen gehen von einer offenen Nordostpassage im September aus, und Satellitendaten zeigen, dass die Nordostpassage zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Berichts bereits offen ist. Die Ausdehnung im September für die Arktis als Ganzes wie auch regional wird stark von den Wetterbedingungen während des restlichen Sommers abhängen.

Meereiswahrscheinlichkeitsvorhersagen (SIP) und die Voraussage des ersten Meereisfreien Zeitpunkts (IFD) basierend auf räumlichen Feldern

Wie auch in den letzten Jahren, wurde erneut dazu eingeladen, Vorhersagen für die September-Meereiswahrscheinlichkeit (SIP) sowie für den ersten Meereisfreien Zeitpunkt (IFD) einzureichen. Zusätzlich produziert das SIPN2 jetzt auch SIP- und IFD-Vorhersagen direkt aus den Meereiskonzentrationsvorhersagen (SIC) der Beitragenden. Des Weiteren werden alle Gruppen ermutigt, wann immer möglich, umfassende SIC-Vorhersagen einzureichen. Diese werden keiner Bias-Korrektur unterzogen.

Die SIP ist definiert als der Anteil der Ensemblevorhersagen, die eine Eiskonzentration von mehr als 15 % im September vorhersagen (wenn z. B. nur vier von acht Ensemblevorhersagen eine Eiskonzentration von mehr als 15 % vorhersagen, dann beträgt das SIP hierbei 50 %). Die IFD-Vorhersage beschreibt das erste Datum der „Schmelz-Saison“, an welchem die Meereiskonzentration an einem gegebenen Ort unter einen bestimmten Schwellenwert fällt – in diesem Jahr werden IFD-Vorhersagen für zwei Grenzwerte angegeben, darunter 15 % und 80 % Meereiskonzentration. Es gab 13 Vorhersagen zum SIP (zehn dynamische, drei statistische) und zehn IFD-Vorhersagen (acht dynamische, zwei statistische).

Vorhersage der Meereiswahrscheinlichkeit (SIP)

Die SIP-Vorhersagen (siehe Abb. 3) zeigen im Allgemeinen niedrige Meereiswahrscheinlichkeiten entlang der Laptewsee und Ostsibirischen See (mit hoher Sicherheit einer offenen Nordostpassage). Jedoch ist die Unsicherheit in der Modellvorhersage, wie bereits im Juni SIO, signifikant – beachtet man den Unterschied z. B. zwischen den Niedrig-Meereisvorhersagen von NOAA GFDL, UW APL, RASM und IAP LASG sowie den höheren SIP-Vorhersagen des britischen MetOffice und der Navy ESPC. Ein Vergleich mit den SIO-SIP-Vorhersagen vom Juni zeigt die Konsistenz der Modelle, die einen hohen oder niedrigen SIP zwischen Juni und Juli SIOs vorhersagen. Wie auch in den vergangenen Jahren stimmen die Modelle in den Regionen Spitzbergen / Barentssee / Karasee besser überein. Im Vergleich mit den mittleren SIP-Vorhersagen der Modelle zwischen Juni und Juli SIOs, zeigt sich eine leichte Tendenz zu einem höheren SIP in den Regionen Beaufort-, Tschuktschen- und Ostsibirische See und zu einem niedrigeren SIP in den Regionen Barents-, Kara- und Laptewsee. Wie bereits erwähnt, zeigen Satellitendaten, dass die Nordostpassage zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Berichts bereits offen ist. Nur wenige Modelle deuten auf eine offene Nordwest-Passage (die südliche oder Amundsen-Route) hin.

Vorhersage des ersten eisfreien Zeitpunkts (IFD)

Die Abbildungen 4 und 5 zeigen die IFD-Metriken aus den Prognosen und Klimatologie unter Verwendung von zwei SIC-Schwellenwerten, 15 % und 80 %. Bei beiden Schwellenwerten besteht eine signifikante Modellunsicherheit hinsichtlich des Zeitpunkts der IFD. Interessanterweise befinden sich die Regionen mit hoher Prognose-Unsicherheit bei 15 % IFD und 80 % nicht am selben Ort.

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Sea Ice Outlook Bericht für den Monat Juni 2020

Zusammenfassung

Der Sea Ice Outlook (SIO) Bericht für Juni 2020 erhielt insgesamt 33 Beiträge zur Vorhersage der September-Meereisausdehnung, die gesamtarktische Prognosen beinhalteten. Von diesen Beiträgen enthielten acht Einsendungen auch Vorhersagen für die Gesamt-Antarktis und die Alaska-Region (Beringmeer, Tschuktschensee, Beaufortsee). Zusätzlich wurden 13 Beiträge zu Meereiswahrscheinlichkeitsvorhersagen (engl. Bez.: sea ice probability, SIP) und 10 bezüglich des ersten meereisfreien Zeitpunkts (engl. Bez.: ice-free date, IFD) eingereicht. Neu in diesem Jahr ist, dass eisfreie Bedingungen für die Region Hudson Bay (acht Einreichungen) sowie die Kontur der September-Meereiskonzentration in der Region der Framstraße hinzugefügt wurden, die durch die MOSAiC Expedition motiviert waren (acht Einreichungen). Ebenfalls neu in diesem Jahr wurden all diejenigen, die zu den Prognosen beitragen gebeten, die Ausgangsbedingungen ihrer Prognosen (Meereiskonzentration und Meereisdicke) einzureichen, um besser zu verstehen, wie Beobachtungsdaten in ihren Prognosen verwendet werden. Für die Juni 2020 SIO wurden vier Beiträge über Ausgangsbedingungen mit eingereicht (drei von dynamischen Modellen und einer von einem statistischen Modell). Die Einsendungen zeigen, dass die Modelle im Allgemeinen in ihren Ausgangszuständen für die Meereiskonzentration übereinstimmen, wenn auch die Ausgangsbedingungen bezüglich der Meereisdicke stark streuen.

Für die Arktis liegt der Median der Juni Vorhersagen für die Meereisausdehnung im September 2020 bei 4,33 Millionen km² mit Quartilen von 4,06 und 4,59 Millionen km². Um den diesjährigen Ausblick in einen Zusammenhang zu stellen: das historische Rekordtief für September wurde 2012 mit 3,57 Millionen km² erreicht und der zweitniedrigste Rekord lag 2007 bei 4,27 Millionen km². Die diesjährige Prognose liegt nahe dem Juni 2019 Ausblick, der 4,40 Millionen km² betrug, und somit auch nahe der beobachteten September-Meereisausdehnung von 4,32 Millionen km² für das Jahr 2019. Für September 2020 prognostizieren nur zwei der Vorhersagen eine Meereisausdehnung unterhalb des historischen Tiefstandes von 2012.

In Bezug auf die vorhergesagte Meereisausdehnung für September 2020 besteht eine starke Übereinstimmung zwischen den Medianwerten von 4,35 und 4,26 sowie 4,35 Millionen km² aus den jeweiligen dynamischen, statistischen und heuristischen Ansätzen. Dies unterscheidet sich dahingehend von dem, was wir in der Vergangenheit gesehen haben: dass die heuristischen Konzepte im Allgemeinen niedrigere Medianwerte aufwiesen und die dynamischen Modelle im Allgemeinen höhere September-Meereisausdehnungswerte im Vergleich zum Gesamtmedian zeigten. Beispielsweise betrugen die Medianwerte der dynamischen, statistischen und heuristischen Konzepte im Juni 2019 SIO je 4,57 sowie 4,40 und 4,09 Millionen km², mit einem Unterschied von 0,48 Millionen km² zwischen der dynamischen und der heuristischen Methode.

Für die Region Alaska liegen die Aussichten für die kombinierte Meereisausdehnung des Beringmeers, der Tschuktschen- und Beaufortsee in der 2020 Rückzugssaison bislang geringfügig unter dem Median von 1981-2010 und deutlich unterhalb der Meereissaison von 2019. Von den acht Beiträgen basieren fünf auf dynamischen Modellen und drei auf statistischen Methoden. Der multimodale Median für die Juni 2020 SIO Prognosen beträgt 0,50 Millionen km². Um diese Prognosen in eine historische Perspektive zu rücken: die durchschnittliche Meereisausdehnung im September für die Alaska-Meere (Beringmeer, Tschuktschensee und Beaufortsee) beträgt über die Jahre von 2007 bis 2019 im Durschnitt 0,44 Millionen km².

Für die Hudson Bay wurde zum ersten Mal eine Vorhersage über eisfreie Zeitpunkte (engl. Bez.: ice-free dates, IFD) bereitgestellt. Bei den insgesamt acht Beiträge kamen sieben von dynamischen und einer von einem statistischen Modelle. Die Multimodel-Durchschnittsprognose eines eisfreien Zustandes bei einem Schwellwert von 15% Meereiskonzentration legt nahe, dass der südliche Teil der Bucht nicht vor Mitte Juli eisfrei sein wird, mit einigen Küstenregionen, die ihr Festeis nicht vor Ende Juli/Anfang August verlieren.  
Für die Framstraße wurden, wie bereits erwähnt motiviert durch die MOSAiC-Expedition mit dem deutschen Forschungseisbrecher FS Polarstern, Beiträge zur Lage der Konturlinie der 80%igen Meereiskonzentration im September in der Framstraßen-Region erbeten. Es wurden acht Beiträge eingereicht. Die meisten dieser Prognosen stimmen darin überein, dass die 80 %-Kontur nahe der Position der FS Polarstern zum Zeitpunkt Juni 2020 liegt.

Für die Antarktis erreicht die Meereisbedeckung ihre maximale Ausdehnung im September. Dieses Jahr wurden acht Vorhersagen zur mittleren Meereisausdehnung für September eingereicht, wohingegen es im Vorjahr noch sechs waren. Die acht Prognosen überspannen eine Reichweite von 15,7 bis 21,3 Millionen km², was die Reichweite des beobachteten Satellitenrekords übertrifft.

Beiträge zum „2020 SIPN/Year of Polar Prediction community forcast experiment, the Sea Ice Drift Forcast Experiment (SIDFEx)“, gehen weiterhin ein und werden soweit verfügbar diskutiert.

Übersicht

Die 33 Beiträge des Juni-Berichts für die Vorhersagen der Meereisausdehnung für September 2020 basieren auf verschiedenen Ansätzen (siehe Abb. 1). Darunter sind drei Beiträge, welche einen heuristischen oder qualitativen Ansatz verfolgen (einer weniger als in 2019), 14 Beiträge, die auf statistischen Methoden beruhen (einer mehr als in 2019) sowie 16 Beiträge unter Verwendung dynamischer Modelle, d.h. basierend auf physikalischen Gleichungen (zwei mehr als 2019). Der für dieses Jahr projizierte Medianwert von 4,33 Millionen km² lässt sich mit den prognostizierten 4,4 Millionen km² für 2019 und 4,6 Millionen km² für 2018 vergleichen. Zwei Projektionen, beide nach dynamischen Modellen, sagen ein neues Rekordtief unterhalb der 2012 festgelegten Marke von 3,60 Millionen km² voraus. Umgekehrt prognostizieren vier dynamische Modelle die Meereisausdehnung im September auf über 5,0 Millionen km².

Für die Arktis liegt der Median der Juni-Vorhersagen für die Meereisausdehnung im September 2020 bei 4,33 km² mit Quartilen von 4,06 und 4,60 Millionen km². Die Voraussagen der dynamischen Modelle haben die größte Spanne der eingereichten Vorhersagen mit einem Mittelwert von 4,35 Millionen km² und Quartilen von 4,20 und 4,90 Millionen km². Diese Streuung ist größer als die Beiträge statistischer Methoden mit Quartilen von 3,96 und 4,57 Millionen km². Die Medianwerte aller drei Methoden liegen nahe beieinander: 4,35 (dynamisch), 4,26 (statistisch) und 4,35 (heuristisch) Millionen km² (siehe Abb. 2).

Abgesehen von den Beiträgen mit der höchsten und den zwei niedrigsten Vorhersagen liegen alle Schätzungen nahe beieinander. Folglich ergibt sich hieraus als Gesamtbild aus allen Gruppen, dass die Vorhersagen (basierend auf den jüngsten Beobachtungen) eine Persistenz zu den Vorjahren enthalten und gegen eine rapide Abnahme des arktischen Sommermeereises sprechen. Abbildung 3 zeigt die historischen Daten für die Ausdehnung des Meereises im September. Die Ausdehnung der letzten Jahre liegt nahe der linearen Trendlinie. Die extremen Minima in den Jahren 2007 und 2012 scheinen einzigartige Ereignisse zu sein, die durch hohe Temperaturen und ein ungewöhnliches Windmuster hervorgerufen wurden.

 

Meereiswahrscheinlichkeitsvorhersagen (SIP) und die Voraussage des ersten Meereisfreien Zeitpunkts (IFD) basierend auf räumlichen Feldern

Wie auch in den letzten Jahren, wurde erneut dazu eingeladen, Prognosen für die September-Meereiswahrscheinlichkeit (SIP) sowie für den ersten meereisfreien Zeitpunkt (IFD) einzureichen. Zusätzlich produziert das SIPN2 jetzt auch SIP- und IFD-Vorhersagen direkt aus den Meereiskonzentrationsvorhersagen (SIC) der Beitragenden. Weiterhin werden alle Gruppen ermutigt, jederzeit umfassende SIC-Vorhersagen einzureichen. Diese werden keiner Bias-Korrektur unterzogen.

Die SIP ist definiert als der Anteil der Ensemblevorhersagen, die eine Eiskonzentration von mehr als 15 % im September prognostizieren, geteilt durch die Gesamtanzahl der Ensemblemitglieder (wenn z.B. nur vier von acht Ensembleprognosen eine Eiskonzentration von mehr als 15 % vorhersagen, dann ist das SIP hierbei 50 %). Die IFD-Vorhersage beschreibt das erste Datum der „Schmelz-Saison“, an welchem die Meereiskonzentration an einem gegebenen Ort unter einen bestimmten Schwellenwert fällt – dieses Jahr geben wir IFD-Prognosen für zwei Grenzwerte an, darunter 15 %  und 80 % Meereiskonzentration. Es werden 13 Vorhersagen zum SIP (zehn dynamische, drei statistische) und zehn IFD-Vorhersagen (neun dynamische, eine statistische) gezeigt.

 

Vorhersage der Meereiswahrscheinlichkeit (SIP)

Die SIP-Prognosen (siehe Abb. 4) zeigen im Allgemeinen niedrige Meereiswahrscheinlichkeiten entlang der Laptewsee und Ostsibirischen See (mit hoher Sicherheit einer offenen Nordostpassage). Jedoch ist die Unsicherheit in der Modellprognose signifikant – beachten Sie den Unterschied z.B. zwischen den Niedrig-Meereisvorhersagen von NOAA GFDL, UW APL, RASM und IAP LASG sowie den höheren SIP-Vorhersagen des UK MetOffice und der Navy ESPC. Wie auch in den vergangenen Jahren zu sehen war, stimmen die Modelle in den Regionen Spitzbergen / Barentssee / Karasee besser überein.

 

Vorhersage des ersten eisfreien Zeitpunkts (IFD)

Die Abbildungen 5a und 5b zeigen die IFD-Metriken aus den Prognosen und der Klimatologie unter Verwendung von zwei SIC-Schwellenwerten, 15 % und 80 %. Bei beiden Schwellenwerten besteht eine signifikante Modellunsicherheit hinsichtlich des Zeitpunkts der IFD. Interessanterweise befinden sich die Regionen mit hoher Prognose-Unsicherheit bei 15 % IFD und 80 % IFD nicht am selben Ort, sondern bewegen sich charakteristisch mit der Region in Näherung der 15 % und 80 % September Meereiskonzentration (SIC) in der Natur.

Kontakt
Renate Treffeisen (AWI)
Klaus Grosfeld (AWI)

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