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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