Mit Hilfe von Satelliten beobachtet das Norwegian Meteorological Institute kontinuierlich den Arktischen Ozean. Jeden Tag werden Informationsprodukte bereitgestellt, die die Lebenswelt des arktischen Meereises beschreiben: zum Beispiel Informationen über die Position des Eisrandes, über die Dichte des Eises sowie darüber, wie schnell es sich bewegt (sog. Driftgeschwindigkeit). Die Daten, die für die Ocean and Sea Ice Satellite Application Facility (OSI SAF) bereitgestellt werden, sind frei zugänglich (auf sie kann hier zugriffen werden). Dort kann das Archiv durchgesehen und mehr darüber erfahren werden, wie die Daten erstellt werden. Die folgende Analyse betrifft die letzten vier Monate der MOSAiC-Expedition. Ein Forscherteam aus Mitgliedern des Norwegian Meteorological Institute und des Norwegian Polar Institute haben satellitenbasierte Meereisbewegungsdaten genutzt, um die Reise der MOSAiC-Scholle zu rekonstruieren. Ihr Ziel: herauszufinden, ob die Driftgeschwindigkeit tatsächlich schneller war als sie vor ein paar Jahren gewesen wäre. Eine erste Fassung dieses Artikels wurde bereits als gemeinsamer Newseintrag des Norwegian Meteorological Institute und des Norwegian Polar Institute veröffentlicht.
Driftanalyse der MOSAiC-Expedition: Januar – April 2020
Ganz im Sinne von Fridtjof Nansen und seiner Fram-Expedition vor mehr als einhundert Jahren ist der Forschungseisbrecher FS Polarstern seit Oktober 2019 im arktischen Meereis festgefroren und driftet durch den Arktischen Ozean Richtung Svalbard und der Framstraße. In den Jahren 1893-1896 brauchte Nansens Fram fast drei Jahre, um den Arktischen Ozean zu durchqueren; MOSAiC hat es in weniger als einem Jahr geschafft.
Seit dem 1. Januar ist die FS Polarstern mit einer wesentlich höheren Geschwindigkeit gedriftet als das Meereis in den letzten zehn Jahren. Im gleichen Zeitraum von vier Monaten (Januar-April) ist 1896 Nansens Fram nur halb so weit gedriftet. „Wahrscheinlich liegt das am schwächeren Packeis. Das Eis im Arktischen Ozean ist nicht nur erheblich dünner, sondern auch viel jünger geworden als noch vor ein paar Jahrzehnten. Somit kann es viel leichter von Winden und Meeresströmungen verschoben werden,“ erklärt Thomas Lavergne vom NMI die Analyse.
Die Animation zeigt die Trajektorie der MOSAiC-Driftkampagne (rot) seit ihrem Anfang im Oktober 2019 und 10 simulierte Trajektorien (restliche Farben) für die letzten Jahre (s. Abbildung 1). Die Drift-Trajektorie für Nansens Fram von Januar bis April 1896 wird auch dargestellt. Die simulierten Trajektorien, die bei der Position der MOSAiC-Scholle am 1. Januar 2020 beginnen und bis 1. Mai 2020 andauern, beruhen auf Daten des EUMETSAT OSI SAF-Meereisdriftproduktes (OSI-405).
Abbildungen 2 und 3 zeigen die Driftgeschwindigkeit (Tagesdurchschnitt) und die Gesamtstrecke für die simulierten MOSAiC-Trajektorien. Wir sehen, dass die Drift-Trajektorie im Jahr 2020 oft schneller war als die anderen Trajektorien, insbesondere von Mitte März bis Anfang April. In diesem Zeitraum überschritt die durchschnittliche Driftgeschwindigkeit mehrmals 15 cm/s (~0,5 km/h), was in den Jahren zuvor selten passiert ist.
Technische Informationen zur Analyse
Die simulierten Trajektorien werden anhand von Daten aus dem Archiv der Meereisdriftprodukte der EUMETSAT OSI SAF (Ocean and Sea Ice Satellite Application Facility) erstellt und beruhen auf Lagrangian-Meereistracking. In der Praxis beginnen die Trajektorien an der Position der MOSAiC-Scholle am 1. Januar 2020 und werden Schritt für Schritt berechnet, indem die Drift-Trajektorien von der OSI SAF-Produkte bis zu den letzten Apriltagen miteinander verknüpft werden.
In Abbildung 4 unten zeigen wir die simulierte Trajektorie für das Jahr 2020 (blau) und die tatsächliche Drift der MOSAiC-Scholle (rot). Die simulierte Trajektorie beginnt am 1. Januar. Die tatsächlichen und die simulierten Trajektorien stimmen sehr gut überein, was für die Zuverlässigkeit der Ergebnisse spricht. Das OSI SAF-Meereisdriftprodukt wird regelmäßig anhand von in-situ-Bojendaten (darunter die Bojendaten, die auf dem Datenportal meereisportal.de bereitgestellt werden) validiert.
Die OSI SAF-Meereisdrift-Trajektorien werden täglich anhand von Satellitenbildern erzeugt, unter Einsatz eines maßgeschneiderten Bewegungstracking-Algorithmus, wie er in Lavergne et al. (2010) beschrieben ist. Zurzeit werden Satellitenbilder des JAXAs Advanced Microwave Scanning Radiometer 2 (AMSR2), des Special Sensor Microwave Imager Sensor (SSMIS, USA) und des Advanced SCATterometer (ASCAT, ESA) dafür verwendet. Die OSI SAF-Produktdaten (und dazugehörige Benutzerdokumentation und Validierungsberichte) sind hier verfügbar. Sie können auch täglich neue Karten der Meereisdrift-Trajektorien durchsehen.
Die an der OSI SAF durchgeführten Meereisanalysen werden gemeinsam vom Norwegian Meteorological Institute und vom Danish Meteorological Institute bereitgestellt.
Weitere Informationen
Lavergne, T., S. Eastwood, Z. Teffah, H. Schyberg, and L.-A. Breivik (2010), Sea ice motion from low-resolution satellite sensors: An alternative method and its validation in the Arctic. J. Geophys. Res., 115, C10032, doi:10.1029/2009JC005958.
Kontaktpersonen für die Analyse oben
- Dr. Thomas Lavergne (Norwegian Meteorological Institute)
- Dr. Mats Granskog (Norwegian Polar Institute)
- Dr. Mari Anne Killie (Norwegian Meteorological Institute)
Driftexperten am AWI
Grafiken
