Sommer 2021

Für die Meereisentwicklung des Sommers 2021 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.

Sea Ice Outlook Bericht für den Monat August 2021

Überblick

Der August Ausblick basiert auf insgesamt 45 Vorhersagen (Abbildung 1), von denen 32 neue August Vorhersagen sind, während sechs vom Juli und sieben vom Juni Ausblick übernommen wurden. Der Medianwert für die Meereisausdehnung im September 2021 des August Ausblicks beträgt 4,39 Millionen km2, mit Quartilen von 4,1 und 4,5 Millionen km2. Von den 45 Beiträgen für den August 2021 basieren 12 auf dynamischen Modellen, 21 auf statistischen Methoden, vier auf heuristischen Ansätzen (qualitativen Analysen) und acht auf maschinelles Lernen (Machine Learing (ML)) oder anderen Methoden. Der Median der August Beiträge ist etwas größer als der vom Juli (4,36 Millionen km2) und Juni (4,37 Millionen km2) und auch höher als die Mediane der Augustausblicke 2020 (4,30 Millionen km2) und 2019 (4,22 Millionen km2), jedoch niedriger als der Medianwert 2018 (4,57 Millionen km2).

Für den SIO August Bericht 2021 haben sieben Gruppen zusätzliche Materialien eingereicht (siehe vollständige Berichte der Teilnehmenden und zusätzliches Material unten). Der Inhalt des Zusatzmaterials variiert von Beitrag zu Beitrag. Es enthält Informationen zur Methodik, u.a.: (1) wie die Vorhersagen erstellt werden; (2) Anzahl der Ensemble-Mitglieder, die in den Vorhersagen verwendetet werden; (3) ob und wie Bias-Korrekturen angewendet werden; (4) Ensemble-Spread, Bereich der Vorhersagen, Unsicherheiten und andere Statistiken; und (5) ob ein Post-Processing durchgeführt wurde.

Die Medianwerte variieren zwischen den im August 2021 für den Ausblick verwendeten Methoden und betragen (in Millionen km2 für alle): 4,45 für die statistische, 4,31 für die dynamische, 4,37 Millionen km² für ML/Sonstige Methode. Von den vier Ansätzen haben die ML/Sonstige-Vorhersagen den kleinsten Interquartilbereich von 0,23, gefolgt von den heuristischen Vorhersagen mit 0,4 Millionen km2. Die entsprechenden Spannen betragen 4,0 bis 4,4 für die dynamischen Modellvorhersagen und 4,3 bis 5,0 Millionen km2 für die statistischen Vorhersagen. Wie aus Abbildung 2 hervorgeht, sind die Quartilsbereiche der statistischen und dynamischen Modellvorhersagen im August gleich oder größer als die entsprechenden Bereiche der Juli Vorhersagen, was auf eine Zunahme der Unsicherheiten innerhalb jeder Quelle hindeutet. Im Gegensatz dazu verringerte sich der Quartilsbereich der statistischen und dynamischen Prognosen für den 2020 SIO von Juni bis August. Die ML/Sonstige - Methoden weisen in der August Vorhersage einen geringeren Quartilsbereich auf als im Juni und Juli.

In Abbildung 3 sind die Vorhersagen der einzelnen Gruppen für 2021 der drei einzelnen Monaten Juni, Juli und August zusammengestellt, wobei die mittlere arktische Eisausdehnung im September 2020 als Referenz angegeben ist. Die dynamischen Vorhersagen für Juni bis August 2021 zeigen eine geringere Varianz und die statistischen Vorhersagen eine größere Varianz als im Jahr 2020. Die Standardabweichung für die Vorhersagen von Juni bis August betrug 0,30 für dynamische Vorhersagen, 0,29 für statistische Vorhersagen, 0,43 für heuristische Vorhersagen und 0,33 Millionen km² für ML/Sonstige Vorhersagen.

 

Ozeanwärme

Die Meereisoberflächentemperatur (SST) Ende August 2021 ist in vielen Gebieten des Arktischen Ozeans warm, wenn auch im Allgemeinen nicht so warm wie in den vergangenen Jahren mit Rekordmarken niedriger Meereisausdehnung. Abbildung 4 zeigt ein Beispiel für den 23. August 2020 im Vergleich zum gleichen Datum in diesem Jahr. Wie im Jahr 2020 beginnt sich im hohen Norden ein sehr kaltes Temperaturband zu bilden, da sich das Eis als Reaktion auf das Schmelzen durch warmes Meerwasser zurückzieht. Der Ozean hat im Laufe des Sommers Wärme von der Sonne und (in einigen Gebieten) auch von nach Norden fließenden Meeresströmungen erhalten. Die Erwärmung durch die Sonne ist zu diesem späten Zeitpunkt des Sommers sehr gering, aber die Wärme des Ozeans geht jetzt durch die Eisschmelze verloren und hinterlässt Wasser, das nahe an der Gefriertemperatur liegt.

Der Eisrückgang in der Laptewsee und der westlichen Ostsibirischen See erfolgten in diesem Jahr relativ früh, was zu warmen, aber nicht historischen maximalen SST-Werten in diesen Gebieten führte. Wie im Juli SIO erörtert, könnten andere Faktoren die Erwärmung der Meeresoberfläche behindert haben (Wolken, Waldbrandrauch usw.).

Im Kanada-Becken (westlicher Arktischer Ozean) gibt es ein großes Gebiet mit geringer Meereiskonzentration. Ein kleiner Fleck mit offenem Wasser ist bei etwa ~76ºN, 150ºW zu erkennen, der sich in den kommenden Wochen vergrößern könnte. Im Jahr 2020 war zu diesem Zeitpunkt ein größeres Gebiet offenen Wassers vorhanden; Anfang August 2020 war es jedoch eisbedeckt. Daher könnte es in dieser Region immer noch zu einem raschen Zerfall des Packeises kommen (wie von einigen Modellen vorhergesagt, siehe Diskussion über Vorhersagen aus räumlichen Feldern weiter unten), obwohl die Zeit bis zum traditionellen Meereis-Minimum Mitte September und dem Einsetzen der atmosphärischen Abkühlung knapp wird.

 

 

Meereiswahrscheinlichkeitsvorhersagen (SIP) und die Voraussage des ersten Meereis-freien Zeitpunkte (IFD) basierend auf räumlichen Feldern

Vorhersage der Meereiswahrscheinlichkeit (SIP):

Abbildung 5 zeigt die Prognosen für den SIP im September für die August-Beiträge. Im Vergleich zu den August SIP Vorhersagen der vergangenen Jahre besteht eine relativ gute Übereinstimmung zwischen den verschiedenen Modellen. Es besteht jedoch eine große Unsicherheit bezüglich der SIPs in der Kara-, Laptew-, und Ostsibirischen See. Fünf von neun Modellen sagen voraus, dass die Nordostpassage möglicherweise nicht vollständig frei von Meereis ist. Besonders unsicher ist der Fortbestand der Meereiszunge in der Karasee. Wie viel Meereis in der Beaufort-/Tschuktschen-Region nördliche von Alaska verbleiben wird, ist ebenfalls ungewiss, wobei einige Modelle das Überleben des Meereises vorhersagen (ECCC-CanSIPSv2 oder NSIDC-Horvath et al.), andere nur Teilbereiche (z.B. Sun) und wieder andere ein erhebliches Abschmelzen (SYSU/SML-KNN oder RASM/NPS).

Vorhersage des ersten eisfreien Zeitpunktes (IFD)

Abbildung 6 und 7 zeigen die Vorhersagen der eisfreien Tage unter Verwendung der Schwellenwerte für die Meereiskonzentration von 15% und 80%. Einige Modelle zeigen einen begrenzten Eisrückgang im August und September, der im Allgemeinen auf die Meereisrandregionen beschränkt ist (z.B. AWI oder RASM/NPS), während andere Modelle einen umfangreichen Eisrückgang bis weit in den September hinein zeigen (z.B. ECCC-CanSIPSv2 und NSIDC CU Boulder). Die Modellunsicherheit in der IFD80-Vorhersage ist wesentlich größer, was wahrscheinlich auf die größere Unsicherheit der Anfangsbedingungen bei den Meereiskonzentrationswerten im inneren Packeis zurückzuführen ist (siehe Abbildung 9 unten). Wenn ein Modell beispielsweise Anfang August mit einem SIC-Wert von unter 80% initialisiert wird, hat der IFD80 per Definition bereits vor der Vorhersage stattgefunden (was für das AWI der Fall zu sein scheint).

Eis Vorvorstoßdatum (ice advance date, IAD):

Nur zwei Modelle haben Vorhersagen zum Datum des ersten Eisvorstoßes (ice advance date, IAD) für die Gefriersaison 2021 vorgelegt. In Abbildung 8 sind die Eisvorstoßtermine bei einem SIC-Grenzwert von 15% und einem SIC-Grenzwert von 80% dargestellt. Beide Prognosen unterscheiden sich in der IAD je nach Region. ECCC-CanSIPSv2 sagt im Vergleich zu RASM@NPS frühere IADs in der Tschuktschen- und Ostsibirischen See voraus, aber spätere IADs in der Kara- und Barentssee. Interessanterweise sind die Vorhersagen mit beiden Metriken sehr ähnlich, was für einen schnellen Übergang zu einer nahezu vollständigen Meereisbedeckung spricht, sobald das Gefrieren an einem Ort beginnt.

Anfangsbedingungen

In Abbildung 9 sind die Anfangsbedingungen gezeigt, die für die Vorhersage von Meereiskonzentration und -dicke verwendet wurden.

Die Anfangsbedingungen für die Meereiskonzentration zeigen im Allgemeinen eine gute Übereinstimmung entlang des Meereisrandes (mit Ausnahme des AWI), obwohl es innerhalb des inneren Packeises eine gewisse Diskrepanz gibt, wobei einige Modelle mit einem SIC-Wert nahe 100% und andere mit deutlich niedrigeren Werten beginnen. Es lohnt sich, darauf hinzuweisen, dass es bei den Beobachtungsprodukten für die SIC im Sommer erhebliche Unsicherheiten gibt. Die prognostizierten Anfangsbedingungen für die Meereisdicke weisen eine erhebliche Streuung zwischen den Modellen auf. Während alle Modelle mit dickem Meereis nördlich von Grönland und dem kanadischen Arktischen Archipel beginnen, weichen sie in der Verteilung der Dicke in der Beaufort-/Tschuktschen-See und nördlich der Kara-See erheblich voneinander ab.

Anomalien der arktischen Meereisausdehnung

Dies ist das erste Jahr, in dem der SIO um Anomalien der mittleren September-Meereisausdehnung gebeten hatte. Diese Anfrage entstand auf dem SIO Contributor’s Forum im Januar 2021. Der Grund für dieses Vorhaben ist die große Streuung in den SIO-Vorhersagen der mittleren Meereisausdehnung im September, und es sollte untersucht werden, ob sich die Streuung verringert, wenn die Spanne zwischen den Modellen beseitigt werden. Die Anomalie der pan-arktischen Meereisausdehnung ist die Abweichung des September-Ausdehnungsausblicks der Beitragenden vom Basistrend der Beitragenden (z.B. der Trend in historischen Beobachtungen, Modell-Hindcast usw.). Die 15 Beiträge zur Anomalie der mittleren Meereisausdehnung im September reichen von -0,19 bis +0,83 Millionen km2, wobei 12 Prognosen über und zwei unter der Basislinie der Beitragenden liegen (Abbildung 10). Die beobachteten Anomalien eines linearen Trends über den Zeitraum 2005 – 2020 sind in der Abbildung 11 zu sehen. Die beobachteten Anomalien des Trends reichen von -1,22 (2012) bis 0,74 (2006) Millionen km2. Die SIO-Anomalievorhersage für August hat eine Standardabweichung von 0,25 Millionen km2, was im Gegensatz zu den größeren Streuungen in den SIO Berichten für Juni und Juli steht (d.h. die Standardabweichung im Juli betrug 0,27 und im Juni 0,29 Millionen km2). Der Mittelwert der Anomalievorhersage stieg mit jeder Vorhersage der SIO Saison im Sommer 2021 an (Juni= +0,15, Juli= +0,21 und August= 0,26) (Abbildung 12). Tabelle 1 zeigt einen vorläufigen Vergleich der Standardmaße der Prognosenspanne für die Anomalie- und Vollprognosen. Die Verwendung von Anomalievorhersagen führt nicht zu einer deutlichen Verringerung der Streuung zwischen den Modellen.

Beiträge aus der Antarktis

Acht Vorhersagen wurden ursprünglich im Juni eingereicht, sieben wurden für den Auf-ruf im Juli aktualisiert und dieselben sieben wurden auch für den Aufruf im August ak-tualisiert (Abbildung 13). Wie bei den Vorhersagen für Juni und Juli konzentriert sich der Großteil der Vorhersageverteilung auf die klimatologische Vorhersage und die Vor-hersage der Anomaliepersistenz. Diese bestehen im Wesentlichen aus statistischen Vor-hersagen. Die beiden Ausreißer sind dynamische Vorhersagen. Eine Übersicht der Au-gust Vorhersagen der antarktischen Meereisausdehnung im September ist in Abbildung 14 gegeben.
Die ersten Ergebnisse des SIPN-Süd-Projekts deuten darauf hin, dass die statistischen Vorhersagen der Meereiskonzentration für die Sommersaison besser sind als die dyna-mischen Vorhersagen. Wenn dies auch für den Winter gilt, dann sollten wir im Septem-ber annähernd durchschnittliche Bedingungen erwarten, die den seit Anfang des Jahres beobachteten Durchschnitt fortsetzen.

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Sea Ice Outlook Bericht für den Monat Juni 2021

Zusammenfassung:

Der Sea Ice Outlook (SIO) für Juni 2021 erhielt insgesamt 38 Beiträge zur Vorhersage der Meereisausdehnung für September 2021, welche mit unterschiedlichen Methoden untersucht wurde (Abbildung 1). Vier dieser Beiträge verwendeten heuristische- oder qualitative Analyseansätze (einer mehr als 2020), 18 verwendeten statistische Methoden (vier mehr als 2020) und zehn nutzen dynamische Modelle (basierend auf Modelle der Strömungs- und Thermodynamik, sechs weniger als 2020). In diesem Jahr gibt es fünf Beiträge, die durch künstliche In-telligenz (Artificial Intelligence (AI) / maschinellen Lernverfahren (Machine Learning (ML)) generiert wurden, gegenüber zwei in den vorherigen zwei Jahren und einem mit Methoden-Mix (eine dynamische Ensemble-Vorhersage mit Biaskorrektur unter der Verwendung der Fehlerschätzung von 2020). Der diesjährige prognostizierte Median beträgt 4,37 Millionen km2 mit Quartilien von 4,07 und 4,61 Millionen km2. Diese Zahl ist größer als die vom SIO im Jahr 2020 vorhergesagten 4,33 Millionen km2, aber geringer als der Wert von 4,40 Millionen km2 im Jahr 2019 und 4,6 Millionen km2 im Jahr 2018. Neun Beiträge projizierten die Meereisausdehnung im September 2021 auf weniger als vier Million km2 und zwei prognostizierten eine Meereisausdehnung von über fünf Millionen km2. Auch in diesem Jahr ist der Median der dynamischen Modelle der niedrigste aller Methoden. Keine der Prognosen sagte ein neues Rekordtief voraus (d. h. unter 3,57 Millionen km2, gemessen in 2012).

Die Prognosen, die auf Methoden des maschinellen Lernens basieren (lilafarbene Box), zeigen die größte Streuung (fünf Beigeträge), mit einem Median von 4,63 und Quartilen von 4,04 bis 4,63 Millionen km2. Die dynamischen Modelle besitzen die zweitgrößte Streuung (zehn Beiträge), mit einem Median von 4,20 Millionen km2 und Quartilen von 3,90 und 4,38 Millionen km2. Diese Streuung ist größer als die der statistischen Methoden (achtzehn Beiträge), welche Quartile von 4,26 und 4,61 Millionen km2 aufweist. Die vier heuristischen Methoden weisen Quartile von 4,16 und 4,59 Millionen km2 auf. In diesem Jahr ist eine größere Streuung des Medians zwischen den vier Methoden (Abbildung 2) zu erkennen als bei den SIO vom Juni 2020.

Für den Juni 2021 SIO Report, reichten zehn Gruppen Zusatzmaterialien ein (siehe: vollständige Berichte der Mitwirkenden und ergänzende Materialien; www.arcus.org/sipn/sea-ice-outlook/2021/june). Die ergänzenden Materialien variieren zwischen den Beiträgen, können jedoch auch Informationen zur Methodik beinhalten: (1) wie die Vorhersagen entstehen, (2) Anzahl der Ensemblemitglieder in den Prognosen, (3) ob und wie Bias-Korrekturen angewendet werden, (4) Ensemble-Streuung, Bereich der Vorhersagen, Unsicherheiten und andere Statistiken, und (5) ob eine Nachprozessierung durchgeführt wurde.
Die diesjährige Prognose von 4,37 Millionen km2 liegt auf der linearen Trendlinie, basierend auf historischen Daten für die Meereisausdehnung im September (Abbildung 3). Alle Schät-zungen liegen in einem engen Bereich (von 3,73 bis 5,23 Millionen km2). Aus diesem Grund besteht die allgemeine Meinung, dass die Projektionen nahe an der Persistenz liegen sollten (basierend auf den aktuellsten Beobachtungen). Dies spricht gegen einen schnellen starken Rückgang der Meereisausdehnung im arktischen Sommer.


Meereiswahrscheinlichkeitsvorhersagen (SIP) und die Voraussage des ersten Meereis-freien 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 50 %). Die IFD-Vorhersage beschreibt den Zeitpunkt des Anfangs 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 zehn Vorhersagen zum SIP (sieben dynamische, drei statistische) und acht IFD-Vorhersagen (sechs dynamische, zwei statistische).

Vorhersage der Meereiswahrscheinlichkeit (SIP):

Die SIP-Vorhersagen (siehe Abbildung 3) zeigen einstimmig niedrige Meereiswahrscheinlichkeiten für September im Vergleich zu den Prognosen der letzten Jahre. Es werden niedrige SIPs in der Tschuktschen- und Laptew-See erwartet und alle Vorhersagen zeigen eine offene Nordostpassage. Allgemein ist die Prognoseunsicherheit im Vergleich zu den vergangenen Jahren geringer, jedoch ist festzustellen, dass die Anzahl der SIP Prognosen für den Juni 2021 SIO etwas geringer ist als in den Jahren zuvor.

Vorhersage des ersten eisfreien Zeitpunktes (IFD):
Die Abbildungen 4 und 5 zeigen Vorhersagen des ersten eisfreien Zeitpunktes mit den Schwellwerten für die Meereiskonzentration von 15 % und 80 %. Wie auch in den vergange-nen Jahren besteht bei beiden Schwellenwerten eine signifikante Modellunsicherheit hinsichtlich des Zeitpunkts der IFD. Zum Beispiel, zeigen einige Vorhersagen eisfreie Bedingungen in der Laptewsee im Juni (Abbildung 4, SYSU, Sun, CanSIPv2), während andere Vorhersagen eine deutlich spätere Schmelze anzeigen (z. B. AWI). Auch die Prognosen für das geschlosse-ne Packeis in der zentralen Arktis gehen auseinander (Abbildung 5: 80 % SIP).

Vorhersage der Anfangsbedingungen:

Seit 2020 können von den Beteiligten ihre prognostizierten Anfangsbedingungen (ICs) für die Meereiskonzentration und die Meereisdicke eingereicht werden, um ein besseres Verständnis dafür zu bekommen, wie Beobachtungen in den Vorhersagen verwendet werden. Für den SIO im Juni 2021 haben wir von vier Beiträgen die Anfangsbedingungen erhalten. Alle stammen von dynamischen Modellen (APL; CanSIPSv2, RASM, AWI), wie der Abbildung 6  entnommen werden kann.
Die vorhergesagten Anfangsbedingungen der Meereiskonzentration zeigen allgemein eine gute Übereinstimmung zwischen den verschiedenen Modellen, mit Konzentrationen nahe 100 % über dem Großteil des Arktischen Ozeans. Im Gegensatz dazu zeigen die Anfangsbedingungen der Meereisdicke weniger Übereinstimmungen zwischen den Modellen. Während alle Modelle dickes Meereis nördlich von Grönland und dem kanadisch- arktischer Archipel auf-zeigen, unterscheiden sie sich signifikant in der Dickenverteilung in der pazifischen Arktis. Allgemein ist das Muster der besseren Übereinstimmung der Anfangsbedingungen der Meereiskonzentration im Vergleich zur Meereisdicke konsistent mit dem, was im Jahr 2020 gefunden wurde.

Diskussion über arktische Meereisanomalien:

Dies ist das erste Jahr, in dem der SIO um Anomalien der mittleren September Meereisausdehnung ergänzt wurde. Dies ist durch die große Streuung in den SIO-Vorhersagen der mittleren September-Meereisausdehnung motiviert und untersucht, ob die Streuung reduziert wird, wenn der Bias  zwischen den Modellen (Inter-Model-Bias) entfernt wird. Die Anomalie der panarktischen Meereisausdehnung ist die Abweichung des September-Ausdehnung relativ zum Basistrend der einzelnen Beiträge (z. B. der Trend in historischen Beobachtungen, Modell-Hincasts, usw.). Die 14 Beiträge zur Anomalie der mittleren Meereisausdehnung im September reichen von -0,28 bis +0,57 Millionen km2, wobei zehn Prognosen über und vier unter der Basislinie liegen (siehe Abbildung 7). Die beobachteten Anomalien aus dem Trend reichen von -1,22 (2012) bis 0,74 (2006) Millionen km2, während die Juni SIO Anomalie-Vorhersage eine Standardabweichung von 0,51 Millionen km2 hat.

Diskussion über die Motivation von SIO Beitragenden:

Die SIO dient als eine Art Hub für die Meereisvorhersage-Community, um sich auszutauschen und den Fortschritt ihrer Arbeit zu beurteilen. Gleichzeitig können Stakeholder oder die interessierte Öffentlichkeit Einblicke in wichtige Ansätze der Meereisvorhersage gewinnen. In Vorbereitung auf das SIO Contributors‘ Forum im Januar 2021 führten Mitglieder des SIPN2-Teams eine Online-Umfrage unter den Mitwirkenden durch, um die Arbeit zwischen der SIO und ihren Mitgliedern zu verbessern. Etwa 40 SIO-Mitwirkende wurden eingeladen, an der Umfrage teilzunehmen, und insgesamt 23 von haben sich an der Umfrage beteiligt. In der Umfrage wurden den Teilnehmern grundlegende Fragen zu ihrer Organisation, den verwendeten Prognosemethoden, den Beweggründen für ihre Beiträge zur SIO und wie SIPN2 die SIO verbessern könnte, gestellt. Die Antworten zeichnen ein Bild davon, wer zum SIO beiträgt und warum er dies tut. Wichtig ist, dass die von den Befragten mitgeteilten Informationen genutzt werden können, um den SIO als Informationswerkzeug zu verbessern, was nicht nur der Forschungsgemeinschaft dient, sondern auch eine Reihe von Benutzeranforderungen unterstützen kann. Betrachtet man, wer zum SIO beiträgt, so sind die meisten Befragten Mitglieder von akademischen Institutionen (59 %) oder Regierungsbehörden (22 %). Für das Jahr 2020 gaben die Befragten an, insgesamt 127 monatliche Prognosen aller Arten (d. h. SIE, SIP, IAD, IGD) eingereicht zu haben. Insgesamt wurden 51 monatliche Vorhersagen für die pan-arktische Meereisausdehnung und 24 Vorhersagen für den SIP von den Befragten gemeldet. Um besser zu verstehen, welche Rolle der SIO bei der Unterstützung der Forschung spielt, wurden die Befragten gebeten, die Gründe zu nennen (es konnten mehrere Gründe angegeben werden), warum sie Vorhersagen eingereicht haben. Von den 23 Befragten gaben 16 an, dass sie ihre Prognosen bei der SIO eingereicht haben, um sie mit denen anderer Community-Mitgliedern zu vergleichen, und 14 Befragte (60,9 %) gaben an, dass sie eine Prognose einreichten, um den Bekanntheitsgrad ihrer Organisation zu erhöhen. Die weitere Entwicklung des SIO hängt von den Rückmeldungen der an der Meereisvorhersagen Beteiligten ab. Die gewonnen Erkenntnisse geben Aufschluss über wertvolle Bereiche, die für die Verbesserung der Reichweite in der Zukunft genutzt werden können.

Vorhersagen prognostizieren: Ein sich abzeichnendes Muster im Meereisausblick:
Betrachtet man die 13-jährige Historie (2008-2020) aller Juni Meereisausblicke (Abbildung 8), fällt die fehlende Übereinstimmung zwischen dem Median aller Vorhersagen und dem tatsächlichen beobachteten Wert im September auf: Die beiden Zeitreihen korrelieren mit r = 0,24, was auf eine mangelnde Fähigkeit zur Vorhersage der zwischenjährlichen Schwankungen der Meereisausdehnung hinweist. Hamilton und Stroeve (2016) haben die Idee vorgeschlagen, dass der SIO in der Lage ist, die Änderungen der Meereisausdehnung (d. h. Werte nahe der Trendlinie oder des lokalen Durchschnitts) vorherzusagen, während die Vorhersage anomaler Bedingungen wie im Jahr 2012 oder 2013 extrem schwierig bleibt. In den Jahren, in denen die September Meereisausdehnung deutlich vom Vorjahreswert abweicht, sind die Fehler tendenziell größer (Abbildung 5 von Hamilton und Stoeve 2016) , was diese Intuition bestätigt.

Während es keinen signifikanten Zusammenhang zwischen vorhergesagten und beobachteten Zeitreihen gibt, weist Abbildung 8 (links) auf die Tatsache hin, dass die beiden Zeitreihen eine um ein Jahr verzögerte Kovarianz aufweisen. Tatsächlich korrelieren die beobachtete und die vorhergesagte Zeitreihe signifikant (r = 0,86), wenn eine einjährige Verzögerung eingeführt wird. Das heißt, die beobachtete September Ausdehnung eines bestimmten Jahres ist ein sehr guter Prädiktor für die Vorhersage des Sea Ice Outlooks für das nächste Jahr. Dieser Zusammenhang ist in der Abbildung 8 (rechts) dargestellt.

Wie lässt sich dieses Verhältnis erklären? Eine Möglichkeit ist, dass die Gesamtheit der SIO-Prognosen sich daran erinnert, wie ungewöhnlich das letzte Jahr war. Nach dem Rekord-Minimum 2012 könnten zum Beispiel mehrere Gruppen ihr Vorhersagesystem aktualisiert haben (bewusst oder unbewusst), da ein so niedriger Wert nun eine eindeutige Möglichkeit darstellt. Während diese Vorgehensweise prinzipiell gerechtfertigt ist, ist eine besorgniserregende Realität, dass die beobachteten Anomalien der September Meereisausdehnung kein signifikantes Ein-Jahr-Gedächtnis aufweisen (r = 0,03 für die um ein Jahr verzögerte Zeitreihe 2007 – 2020), so dass die Verwendung des letztjährigen Beobachtungswerts als Prognose für das nächste Jahr gleichbedeutend mit einer klimatologischen Prognose ist.


Kontakt:
Frank Kauker (AWI)
Renate Treffeisen (AWI)