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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