Dokumentation der Erklärung Deutscher Forschungsinstitute zum Meereis-Rekord

Das Meereis der Arktis ist in diesem Jahr so stark geschrumpft wie nie zuvor seit Beginn zuverlässiger Satellitenmessungen im Jahr 1973. Das bisherige Minimum  vom 16.  September 2012 mit 3.37 Millionen Quadratkilometern Fläche könnte in den nächsten Tagen noch geringfügig weiter unterboten werden.

Arktischer Meereisrückgang 2012
Meereis-Bedeckung am 17. September 2012 im Vergleich zu den Vorjahren. Die rote Linie zeigt den Mittelwert der Eisausdehnung der Jahre 1992-2006 im August. Daten: Mikrowellensensoren SSM/I und SSMIS; NASA Blue Marble. Grafik: UHH/KlimaCampus/Kaleschke ©

Anderen Abschätzungen zufolge ist dies sogar der geringste Wert seit etwa 1500 Jahren. Der vor wenigen Wochen vorhergesagte Negativ-Rekord wird damit nochmals deutlich unterschritten, bevor mit dem Ende des arktischen Sommers das Eis anschließend wie jedes Jahr wieder wächst.

In den vergangenen drei Jahrzehnten ist die Eisdecke damit um mehr als die Hälfte geschrumpft. Gleichzeitig nimmt auch die Dicke der Eisschicht ab. Aktuelle Studien zeigen übereinstimmend, dass dieser extreme Eisrückgang in seiner ganzen Ausprägung nur durch den menschengemachten Klimawandel erklärt werden kann.

Das arktische Meereis ist ein Frühwarnsignal und gilt als kritisches Element im Erdsystem: Wenn weniger helles Eis das Sonnenlicht ins All zurückstrahlt und mehr dunkle Ozeanflächen Wärme aufnehmen, treibt das die globale Erwärmung voran. Das Schmelzen hat aber auch für uns in Deutschland konkrete Auswirkungen, etwa indem es Luftströmungen so verändert, dass es bei uns häufiger zu sehr kalten Wintern kommen könnte. Für die Zukunft erwarten Klimaforscher einen noch stärkeren Rückgang des Meereises, sodass der Arktische Ozean schon in wenigen Jahrzehnten im Sommer weitgehend eisfrei sein könnte.


Eisbedeckung der Arktis seit 1972 (September-Minimum). Monatsmittelwerte von 1972 bis 2011 und Prognose für September 2012. Die grüne Kurve zeigt eine gleichmäßige Abnahme der Eisbedeckung. Genauer beschrieben wird die derzeitige Entwicklung aber durch die rote Kurve, welche seit 2005 eine beschleunigte Abnahme der Eisbedeckung zeigt. Daten: Cavalieri et al. (2003); NSIDC. Grafik: UHH/KlimaCampus/Kaleschke ©


Rückgang der eisbedeckten Fläche

Seit Anfang der 1970er Jahre messen Satelliten zuverlässig und kontinuierlich die Ausdehnung von Meereis in den polaren Ozeanen der Erde. Die Daten zeigen einen klaren Rückgang der arktischen Meereisfläche, der sich im vergangenen Jahrzehnt deutlich beschleunigt hat. Das bisherige Rekordminimum einer Meereisausdehnung von 4,3 Millionen km² im Sommer 2007 überraschte damals Öffentlichkeit und Klimaforscher gleichermaßen, weil die Eisfläche sehr viel schneller schrumpfte, als von Klimamodellen prognostiziert worden war. Mit 3.37 Millionen km2 (Stand 18. Sept.) ist in diesem Jahr dieser bisherige Rekord deutlich in den Schatten gestellt worden.


Rückgang der Eisdicke

Das arktische Meereis ist ein besonders sensibler Indikator für Klimaänderungen, da sich diese in der Arktis früher und stärker auswirken als in südlicheren Breiten. „Neben der reinen Flächenmessung sind aber auch Änderungen im Eisvolumen von großer Bedeutung. Der Trend zeigt eindeutig: Das dicke mehrjährige Eis der Arktis wird zunehmen durch dünnes erstjähriges Eis ersetzt“, sagt Lars Kaleschke von der Universität Hamburg am KlimaCampus. Die Eisdicke flächendeckend mit Satelliten zu erfassen ist technisch allerdings erst seit knapp zehn Jahren möglich. Die entsprechenden Messzeitreihen sind also deutlich kürzer. Abschätzungen der Dicke ergeben, dass sie sich zum Ende der arktischen Schmelzsaison in den vergangen Jahrzehnten mehr als halbiert hat: von etwa 2,5 Meter auf heute rund 1 Meter. Aktuelle Daten der ESA Satellitenmissionen SMOS und CryoSat-2 deuten darauf hin, dass das Meereis im Sommer 2012 im Vergleich zum Vorjahr großflächig dünner geworden ist.


Unsicherheiten der Messreihen

Da die eingesetzte Satelliten-Technik noch relativ jung ist, müssen entsprechende Messungen der Eisdicke zurzeit noch zusätzlich durch direkte Beobachtungen bestätigt werden. Messungen vom Forschungsschiff Polarstern aus ergeben in der zentralen Arktis eine aktuelle mittlere Meereisdecke von nur noch etwa 90 Zentimetern – was gut mit den Satellitendaten übereinstimmt.

Auch die Messreihen zur Ausdehnung des Eises sind mit Unsicherheiten behaftet. Zum Beispiel interpretieren Satelliten Gebiete mit Meereis teilweise als offenes Wasser, wenn sich im Sommer auf der Oberfläche größere Tümpel mit Schmelzwasser bilden. Um diese Fehler abzuschätzen, werden verschiedene Algorithmen auf die Satelliten-Messwerte angewendet. „Es ist nicht erstaunlich, dass bei einem Objekt von mehreren Millionen Quadratkilometern die Messungen etwas differieren. Aber ausnahmslos alle Zeitreihen zeigen in diesem Jahr eine rekord-niedrige Eisbedeckung – insbesondere auch jene eher konservativen Algorithmen, die zur Einschätzung offener Schifffahrtsrouten verwendet werden“ sagt Georg Heygster von der Universität Bremen.


Ursachen des Eisrückgangs

Der beobachtete Eisrückgang lässt sich nach derzeitigem Forschungsstand in seiner ganzen Ausprägung nur durch den menschengemachten Klimawandel erklären. "Erdgeschichtlich gesehen gibt es eine Vielzahl von Faktoren, die in der Vergangenheit das Arktiseis reduziert haben. Für den derzeitigen Rückgang können diese jedoch weitgehend ausgeschlossen werden", sagt Dirk Notz vom Hamburger Max-Planck-Institut für Meteorologie am KlimaCampus. Zum Beispiel führten Schwankungen in der Erdumlaufbahn vor 6.000 bis 10.000 Jahren dazu, dass die Arktis im Sommer mehr Sonneneinstrahlung erhielt als heute: Das Meereis ging ebenfalls stark zurück. In den letzten Jahrzehnten ist die Sonneinstrahlung in der Arktis aber eher schwächer geworden, so dass sich das Meereis eigentlich hätte ausdehnen müssen. Auch natürliche Schwankungen in den Windströmungen können das Meereis reduzieren, wie zuletzt in den 1930er Jahren. Ein durch Windänderungen hervorgerufener Eisrückgang ist aber jeweils lokal begrenzt und betraf damals insbesondere die Gewässer nördlich von Europa und vor West-Russland. Für den derzeitigen – arktisweiten – Rückgang kommt ein ähnlicher Mechanismus daher kaum in Frage. Auch weitere Faktoren wie Änderungen in der kosmischen Strahlung oder natürliche Schwankungen in der Ozeanzirkulation konnten von entsprechenden Studien als Erklärung für den Eisrückgang ausgeschlossen werden.


Folgen des Eisrückgangs

Die Folgen eines dauerhaften Eisrückgangs können aufgrund der komplexen Wechselbeziehungen nur exemplarisch dargestellt werden. „Durch den Flächenverlust des weißen Meereises wird unter anderem weniger Sonnenenergie ins Weltall reflektiert“, sagt Anders Levermann vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung. „Dies hat sowohl globale als auch konkrete regionale Auswirkungen, zum Beispiel für das Schmelzen des Grönländischen Eisschildes." Möglicherweise tauen die Permafrostböden schneller. Messungen und Simulationen zeigen außerdem, dass sich die vorherrschenden Luftdrucksysteme verändern könnten. "Der Eisrückgang erhöht den Wärmeaustausch zwischen Ozean und Atmosphäre. Das hat nicht nur regional große Auswirkungen sondern beeinflusst auch die großräumigen Windfelder. Extreme Winter in Europa können dadurch häufiger werden", sagt Rüdiger Gerdes vom Alfred-Wegener-Institut in Bremerhaven. Die gleichzeitige Erwärmung des Meerwassers beeinflusst das arktische Ökosystem und wird dadurch auch die Lebensgrundlage der indigenen Bevölkerung verändern. Ökonomisch ist der Eisrückgang bedeutsam, weil sich die Schiffbarkeit der Arktis erhöht. Eine Nutzung der Bodenschätze auf dem Meeresboden des Arktischen Ozeans rückt jedoch in greifbare Nähe. Die Arktis bekommt damit gleichzeitig wachsende geopolitische Bedeutung, die in den letzten Jahren durch eine Reihe von Eingaben zur nationalen Aufteilung des Arktischen Ozeans deutlich wurde.


Die weitere Entwicklung

Seit Beginn der 1960er Jahre  wird der Kohlendioxid-Gehalts der Atmosphäre regelmäßig gemessen. Seitdem geht der kontinuierlich steigende CO2-Gehalt mit einer weiter abnehmenden Meereisbedeckung einher. Diesen  Zusammenhang bestätigen auch Klimasimulationen. Deshalb erwarten wir, dass das arktische Meereis bei steigenden CO2-Konzentrationen noch weiter zurückgehen wird. Natürliche Schwankungen können dabei für einige Jahre zwar immer wieder zu einer vorübergehenden Zunahme von Meereis führen – umgekehrt können solche Schwankungen das Abschmelzen des Eises jedoch auch beschleunigen. Neuste Klimasimulationen zeigen, dass die Arktis bis Mitte dieses Jahrhunderts im Sommer komplett eisfrei sein könnte, wenn die globalen CO2-Emissionen nicht bis dahin drastisch reduziert werden.

Downloads:
Film zur Veränderung der Eisdicke

Weiße Flächen zeigen dickes Eis, rote Flächen dünnes Eis und blaue Flächen noch dünneres Eis. Genaue Maße gibt die im Film sichtbare Skala an.

Film zur Veränderung des Arktiseises

Mittlere Meereiskonzentration im September. Das Klimamodell des MPI vergleicht die Meereisentwicklung bis 2300 unter zwei verschiedenen Szenarios. RCP 2.6 ist ein Szenario mit einer raschen Verminderung des globalen CO2-Ausstoßes. (+2.6 W/m² zusätzliche Wärmestrahlung bis 2100) RCP 8.5 ist ein Szenario weitestgehend ohne Maßnahmen zur Verringerung des CO2-Ausstoßes. (+8.5 W/m² zusätzliche Wärmestrahlung bis 2100). W= Watt; W/m² ist die Einheit zur Messung von Wärmestrahlung an der Erdoberfläche.

Zuerst erschienen: Klimacampus