Ozeanzyklen steuern antarktisches Meereis

Im Jahr 2016 begann eine Entwicklung, die wohl alle überrascht hat: Das antarktische Meereis begann plötzlich zu schrumpfen, ohne dass es irgendjemand vorhergesagt hätte. Während es 2015 noch im 12-Monatsdurchschnitt mehr als 13 Millionen Quadratkilometer umfasste, liegt der Wert heute bei weniger als 11 Millionen km2. Ole Humlum hat den Verlauf auf Basis von NSIDC-Daten aufgezeichnet (Abb. 1, rote Kurve):

Abbildung 1: Entwicklung der arktischen (blau) und antarktischen (rot) Meereisbedeckung. Abbildung: Climate4You. Daten: NSIDC.

 

Noch immer befindet sich das antarktische Eis im freien Fall, wie weit geht der Absturz noch? Da es sich um ein laufendes 12-Monatsmittel handelt, schauen wir auch auf den tagesgenauen Verlauf (Abb. 2). Die dicke graue Kurve zeigt den Median 1981-2010 an, die rote Kurve 2016 und die hellblaugrüne Kurve 2017. Interessant: Seit diesem Oktober könnte der Absturz beendet sein. Momentan haben wir ähnliche Eisausdehnungswerte wie im Vorjahr. Kommt jetzt bald die Trendwende?

Abbildung 2: Entwicklung des antarktischen Meereises. Abbildung: NSIDC.

 

Was ist hier passiert? Turner et al. 2017 fassten das Geschehen im Juli 2017 in den Geophysical Research Letters zusammen:

Unprecedented springtime retreat of Antarctic sea ice in 2016
During austral spring 2016 Antarctic sea ice extent (SIE) decreased at a record rate of 75 × 103 km2 d−1, which was 46% faster than the mean rate and 18% faster than in any previous spring season during the satellite era. The decrease of sea ice area was also exceptional and 28% greater than the mean. Anomalous negative retreat occurred in all sectors of the Antarctic but was greatest in the Weddell and Ross Seas. Record negative SIE anomalies for the day of year were recorded from 3 November 2016 to 9 April 2017. Rapid ice retreat in the Weddell Sea took place in strong northerly flow after an early maximum ice extent in late August. Rapid ice retreat occurred in November in the Ross Sea when surface pressure was at a record high level, with the Southern Annular Mode at its most negative for that month since 1968.

Die Autoren geben den ersten Hinweis auf mögliche Gründe: Der SAM-Ozeanzyklus – der auch als Antarktische Oszillation bekannt ist – nahm zur Zeit der rapiden Eisschmelze einen extrem negativen Wert an. Der Absturz könnte also rein natürliche Gründe im Zusammenhang mit der natürlichen Klimavariabilität haben. Im Jahr 1968, als die SAM zuletzt einen Tiefstand erreichte, gab es noch keine Satelliten, die die Eisausdehnung hätten messen können. Auch Paul Homewood erklärt die Eisänderungen in einem Artikel mit der SAM:

So, what’s happening in Antarctica? According to Paul Homewood, the simple answer was weather. Changing wind patterns, Homewood wrote on his site, caused by the Southern Annular Mode flipping negative allowed winds to penetrate from the north. That elevated temperatures while “pushing sea ice towards the coast.”

Nun ist es so, dass die globalen Ozeanzyklen über die sogenannte “Stadionwelle” sensu Judith Curry miteinander zeitversetzt verbunden sind. Insofern wundert es nicht, dass es auch Zusammenhänge mit den pazifischen Ozeanzyklen gibt, wie von Meehl et al. in Nature Geoscience im Juli 2016 beschrieben wurden:

Antarctic sea-ice expansion between 2000 and 2014 driven by tropical Pacific decadal climate variability
Antarctic sea-ice extent has been slowly increasing in the satellite record that began in 19791, 2. Since the late 1990s, the increase has accelerated, but the average of all climate models shows a decline3. Meanwhile, the Interdecadal Pacific Oscillation, an internally generated mode of climate variability4, transitioned from positive to negative5, with an average cooling of tropical Pacific sea surface temperatures5, a slowdown of the global warming trend6, 7, 8 and a deepening of the Amundsen Sea Low near Antarctica1, 9, 10, 11, 12 that has contributed to regional circulation changes in the Ross Sea region and expansion of sea ice10. Here we show that the negative phase of the Interdecadal Pacific Oscillation in global coupled climate models is characterized by anomalies similar to the observed sea-level pressure and near-surface 850 hPa wind changes near Antarctica since 2000 that are conducive to expanding Antarctic sea-ice extent, particularly in the Ross Sea region in all seasons, involving a deepening of the Amundsen Sea Low. These atmospheric circulation changes are shown to be mainly driven by precipitation and convective heating anomalies related to the Interdecadal Pacific Oscillation in the equatorial eastern Pacific, with additional contributions from convective heating anomalies in the South Pacific convergence zone and tropical Atlantic regions.

Die Autoren weisen darauf hin, dass das antarktische Meereis bis 2016 gewachsen sei, die Modelle aber fälschlicherweise eine Abnahme simuliert haben. Die Interdekadische Pazifische Oszillation habe sich mittlerweile in den negativen Bereich entwicklelt, was einen Rückgang des antarktischen Eises nach sich führen würde. Potzblitz – genau das ist eingetreten. Gerald Meehl und Kollegen hatten es richtig geahnt. Nun muss es in die Modelle eingebaut werden.

Aber es ist dann doch etwas komplexer: In einigen Bereichen wächst das Eis, in einigen schrumpft es, im Rhythmus des El Nino. Pope et al. erläuterten die Zusammenhänge im Juni 2017 in den Geophysical Research Letters:

The impacts of El Niño on the observed sea ice budget of West Antarctica
We assess the impact of El Niño-induced wind changes on seasonal West Antarctic sea ice concentrations using reanalysis data and sea ice observations. A novel ice budget analysis reveals that in autumn a previously identified east-west dipole of sea ice concentration anomalies is formed by dynamic and thermodynamic processes in response to El Niño-generated circulation changes. The dipole features decreased (increased) concentration in the Ross Sea (Amundsen and Bellingshausen Seas). Thermodynamic processes and feedback make a substantial contribution to ice anomalies in all seasons. The eastward propagation of this anomaly is partly driven by mean sea ice drift rather than anomalous winds. Our results demonstrate that linkages between sea ice anomalies and atmospheric variability are highly nonlocal in space and time. Therefore, we assert that caution should be applied when interpreting the results of studies that attribute sea ice changes without accounting for such temporally and spatially remote linkages.

Ein bedeutender Ost-West-Dipol: Viel Eis im Osten, wenig im Westen und andersherum. Erst wenn diese Muster ordentlich von den Modellen nachvollzogen werden können, sollte man den Zukunftprognosen auch trauen.