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Am 10. September 2016 erreichte die Ausdehnung des arktischen Meereises ein Minimum von 4,14 Millionen Quadratkilometern. Das ist der zweitniedrigste Wert seit Beginn der Messungen. Den Rekord hält weiterhin das Jahr 2012, als die Eisausdehnung auf das unglaubliche Minimum von 3,39 Millionen Quadratkilometer schrumpfte. Aber eine Vorhersage, wann die Arktis ihren ersten eisfreien Sommer erlebt, ist schwieriger als ursprünglich angenommen.

Das arktische Meereis spielt eine wichtige Rolle im Klimasystem der Erde. Es kühlt die Polargebiete, mäßigt das Klima und wirkt wie ein Sonnenschirm. Eis hat eine helle Oberfläche, die 80 Prozent des Sonnenlichtes in den Weltraum reflektiert. Wenn das Meereis schmilzt, wird es durch eine dunkle Ozeanoberfläche ersetzt, die Wärme absorbiert. Bild: Katja Riedel,
Das arktische Meereis spielt eine wichtige Rolle im Klimasystem der Erde. Es kühlt die Polargebiete, mäßigt das Klima und wirkt wie ein Sonnenschirm. Eis hat eine helle Oberfläche, die 80 Prozent des Sonnenlichtes in den Weltraum reflektiert. Wenn das Meereis schmilzt, wird es durch eine dunkle Ozeanoberfläche ersetzt, die Wärme absorbiert. Bild: Katja Riedel,

Wie gut können wir vorhersagen, wann die Arktis zum ersten Mal eisfrei ist? Mit Hilfe von Klimamodellen haben Forscher unter der Leitung von Alexandra Jahn, Privatdozentin an der Universität von Colorado in Boulder in der Abteilung für Atmosphärische und Ozeanische Wissenschaften, versucht, diese Frage zu beantworten. Sie untersuchten verschiedene Szenarien mit hohen und mittleren Kohlendioxid-Emissionen, mussten aber feststellen, dass es nicht möglich ist, exakt vorherzusagen, wann die Arktis zum ersten Mal im Sommer eisfrei sein wird. Diese Unsicherheit der Vorhersage beträgt 25 Jahre und lässt sich nicht weiter reduzieren, aufgrund der chaotischen Natur des Klimasystems und der Unsicherheit, wie schnell wir gegen den Klimawandel vorgehen.

Die Grafik zeigt die Ausdehnung des arktischen Meereises zusammen mit täglichen Eisausdehnungsdaten für die letzten vier Jahre. Das Jahr 2016 ist in Blau, 2015 in Grün, 2014 in Orange, 2013 in Braun und 2012 in Violett dargestellt. Der Durchschnitt von 1981 bis 2010 ist in Dunkelgrau eingezeichnet. Die graue Fläche um die Linie zeigt die zweifache Standardabweichung der Daten. Bild: National Snow and Ice Data Center
Die Grafik zeigt die Ausdehnung des arktischen Meereises zusammen mit täglichen Eisausdehnungsdaten für die letzten vier Jahre. Das Jahr 2016 ist in Blau, 2015 in Grün, 2014 in Orange, 2013 in Braun und 2012 in Violett dargestellt. Der Durchschnitt von 1981 bis 2010 ist in Dunkelgrau eingezeichnet. Die graue Fläche um die Linie zeigt die zweifache Standardabweichung der Daten. Bild: National Snow and Ice Data Center

Wie ist ein „eisfreier“ arktischen Sommer definiert? Wissenschaftler sprechen in der Regel von einer „eisfreien Arktis“, wenn weniger als 1 Millionen Quadratkilometern von Eis bedeckt sind. Das bedeutet, dass der Arktische Ozean praktisch eisfrei ist, während einige Gebiete im nördlichen Kanada und Grönland weiterhin eisbedeckt sind. „Wenn es um die Vorhersage des Zeitpunktes einer eisfreien Arktis geht, zeigen verschiedene Klimamodelle eine große Bandbreite von über 100 Jahren. Viele Studien haben versucht, diese Spannbreite zu reduzieren, in einigen Fällen auf weniger als fünf Jahre“, sagt Alexandra Jahn.

Nach Erreichen der maximalen Ausdehnung am Ende des Winters, schmilzt das arktische Meereis bei steigenden Temperaturen im Frühjahr und Sommer. Es erreicht seine minimale Ausdehnung im September. Die Grafik zeigt die Entwicklung der durchschnittlichen monatlichen Meereisausdehnung im September von 1979, als die Satellitenbeobachtung begann, und 2016. Derzeit nimmt sie 13,3 % pro Jahrzehnt ab. Bild: National Snow and Ice Data Center
Nach Erreichen der maximalen Ausdehnung am Ende des Winters, schmilzt das arktische Meereis bei steigenden Temperaturen im Frühjahr und Sommer. Es erreicht seine minimale Ausdehnung im September. Die Grafik zeigt die Entwicklung der durchschnittlichen monatlichen Meereisausdehnung im September von 1979, als die Satellitenbeobachtung begann, und 2016. Derzeit nimmt sie 13,3 % pro Jahrzehnt ab. Bild: National Snow and Ice Data Center

Es gibt drei Hauptquellen, die für die Unsicherheit bei der Vorhersage des ersten eisfreien arktischen Sommers verantwortlich sind: natürliche Variabilität des Klimasystems, wie schnell wir Treibhausgasemissionen reduzieren können und die Leistungsfähigkeit des verwendeten Modells. Für die neueste Studie, prüften die Wissenschaftler zunächst, wie sich die natürliche Variabilität auf die langfristige Vorhersagefähigkeit auswirkt. Mit Hilfe eines Erdsystemmodells führten sie 40 Modellsimulationen für das Klima des 21. Jahrhunderts durch. Die Ergebnisse zeigten, dass die Unsicherheit der arktischen Meereisvorhersage durch die natürliche Klimavariabilität rund 20 Jahre beträgt. Dies bedeutet, dass sie in erster Linie begrenzt, wie genau der Zeitpunkt des ersten eisfreien Sommers vorhergesagt werden kann.

Das Alter ist ein weiterer Indikator für den Zustand des Meereises, da älteres Eis in der Regel dickeres Eis bedeutet. Das Bild zeigt das Meereisalter für die Woche des 2016 Meereisminimums. Das Balkendiagramm zeigt die Ausdehnung der einzelnen Altersklassen (in Millionen Quadratkilometer); die grünen Linien im Balkendiagramm verdeutlichen frühere höhere Werte im Satellitendatensatz für die Minimum-Woche dar. Bild: NASA Scientific Visualization Studio
Das Alter ist ein weiterer Indikator für den Zustand des Meereises, da älteres Eis in der Regel dickeres Eis bedeutet. Das Bild zeigt das Meereisalter für die Woche des 2016 Meereisminimums. Das Balkendiagramm zeigt die Ausdehnung der einzelnen Altersklassen (in Millionen Quadratkilometer); die grünen Linien im Balkendiagramm verdeutlichen frühere höhere Werte im Satellitendatensatz für die Minimum-Woche dar. Bild: NASA Scientific Visualization Studio

Die Geschwindigkeit mit der das Meereis in der Arktis schmilzt hängt auch davon ab, wie schnell wir in der Lage sind, die globalen Emissionen zu reduzieren und den Temperaturanstieg zu verlangsamen. Die Untersuchung von Modellszenarien mit hohen und mittleren Kohlendioxidemissionen zeigte, dass dies zu einer zusätzlichen Unsicherheit von fünf Jahre bei der Vorhersage eines eisfreien Sommers führt. Berücksichtigt man zwei der drei wichtigsten Unsicherheiten der Modellvorhersagen ergibt sich einer Vorhersageunsicherheit von rund 25 Jahren.

 Das arktische Meereis ist nicht nur wichtig für das Klima der Erde, sondern ist auch ein wichtiges Ökosystem. Alles Leben in der Arktis hängt vom Meereis ab. Dies umfasst Organismen wie Phytoplankton, Zooplankton, Fische und Meeressäuger, aber auch Vögel, Landtiere, Pflanzen und Menschen.
Das arktische Meereis ist nicht nur wichtig für das Klima der Erde, sondern ist auch ein wichtiges Ökosystem. Alles Leben in der Arktis hängt vom Meereis ab. Dies umfasst Organismen wie Phytoplankton, Zooplankton, Fische und Meeressäuger, aber auch Vögel, Landtiere, Pflanzen und Menschen.

Während die natürlichen Schwankungen von Wetter und Klima beeinflussen, wann der erste eisfreie arktischer Sommer eintritt, so können wir uns sein, dass er kommen wird, voraussichtlich noch vor Ende des Jahrhunderts, wenn die Treibhausgasemissionen nicht deutlich gesenkt werden. Die Simulationen dieser Studie sagt den ersten eisfreien Sommer zwischen 2032 und 2053 für das hohe Emissionsszenarium, und zwischen 2043 und 2058 für das mittlere Szenarium voraus. Beim hohen Emissionsszenarium könnten konsekutive Sommer nach 2060 eisfrei sein, während dies für das mittlere Emissionsszenarium die Ausnahme darstellt. „Insgesamt zeigen unsere Ergebnisse, dass man vorsichtig sein muss, wenn man die langfristigen Meereisvorhersagen von Klimamodellen eingrenzen will“, so Jahn.

Quelle: CU Boulder Today and Alexandra Jahn in CarbonBrief