Antarktische Meereisausdehnung in einem sich erwärmenden Klima

Das antarktische Meereis hat sich über den Zeitraum der kontinuierlichen Satellitenüberwachung ausgebreitet, was scheinbar der anhaltenden globalen Erwärmung durch steigende Konzentrationen von Treibhausgasen widerspricht. In einer Studie, veröffentlicht in Natur KlimawandelEin internationales Team von Wissenschaftlern der University of Hawaiʻi at Mānoa, der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) und Südkorea zeigt, dass ein multidekadischer Wechsel der tropischen Meeresoberflächentemperaturen und ihre Fähigkeit, die atmosphärische Zirkulation über große Entfernungen hinweg zu verändern, besteht zum großen Teil verantwortlich für die beobachtete Meereisausdehnung seit Ende der 1970er Jahre.

Meereis, das einen beträchtlichen Teil der Meeresoberfläche in den Polarregionen bedeckt, spielt eine wichtige Rolle bei der Kontrolle der globalen Temperaturen, indem es die einfallende Sonnenstrahlung reflektiert. Es wird daher erwartet, dass die Abnahme der Meereisbedeckung die durch Treibhausgase verursachte globale Erwärmung verstärken wird. Veränderungen im Meereis beeinflussen auch den Energieaustausch zwischen Ozean und Atmosphäre, die Kohlenstoffaufnahme durch den Ozean, Ökosysteme und die thermohaline ozeanische Zirkulation.

Es ist von großer Bedeutung, langfristige Veränderungen des globalen Meereises zu überwachen und sicherzustellen, dass physikalische Prozesse, die zu diesen Veränderungen führen, in Klimavorhersagemodellen genau abgebildet werden.

Unterschied zwischen Computermodellsimulationen und Beobachtungen

Kontinuierliche Satellitenbeobachtungen, die Ende der 1970er Jahre begannen, weisen auf eine deutliche Abnahme des arktischen Meereises im Laufe des Satellitenzeitalters hin, was mit dem Trend der globalen Erwärmung übereinstimmt. Im Gegensatz dazu wurden in der südlichen Hemisphäre kleine, aber zunehmende Trends beobachtet, insbesondere im Zeitraum 1979–2014. Während Klimamodelle in der Lage sind, den beobachteten Rückgang des arktischen Meereises weitgehend zu reproduzieren, sind die meisten von ihnen nicht in der Lage, die antarktische Meereisausdehnung im Zeitraum 1979–2014 zu erfassen.

„Die beobachtete Ausdehnung des Meereises in der Antarktis und die Diskrepanz von Modellbeobachtungen haben Klimawissenschaftler über mehr als ein Jahrzehnt verwirrt“, sagte Hauptautor Eui-Seok Chung vom Korea Polar Research Institute.

„Verschiedene Hypothesen, wie erhöhte Süßwasserflüsse aufgrund des Abschmelzens des Schelfeises unter dem Schelfeis, Veränderungen der atmosphärischen und ozeanischen Zirkulation im Zusammenhang mit dem vom Menschen verursachten Abbau der stratosphärischen Ozonschicht und tropischen Fernverbindungen, wurden vorgeschlagen, um die beobachtete Ausdehnung des antarktischen Meereises zu erklären, aber das Problem bleibt eine der größten Herausforderungen in der Klimawissenschaft“, sagte Professor Axel Timmermann, Direktor des IBS Center for Climate Physics an der Pusan ​​National University und Mitautor dieser Studie.

Die beobachteten Veränderungen des antarktischen Meereises werden nicht nur durch steigende Konzentrationen von Treibhausgasen und/oder stratosphärischen Ozonabbau verursacht, sondern sind auch mit der natürlichen Variabilität des Klimasystems verbunden, die ohne direkten Zusammenhang mit menschlichen Aktivitäten auftritt.

Um die Hauptursachen für die beobachtete Ausdehnung des antarktischen Meereises und die Diskrepanz zwischen Modellbeobachtungen zu bestimmen, richteten die Wissenschaftler ihre Aufmerksamkeit auf eine längere Aufzeichnung der Meeresoberflächentemperaturen des Südlichen Ozeans als Stellvertreter für antarktisches Meereis und führten umfassende Analysen von großen Multimodellen durch Ensemble-Klimamodellsimulationen.

Diskrepanz aufgrund natürlicher Variabilität und regionaler Modellverzerrungen

Über einen bestimmten Zeitraum hinweg können die Abkühlung des Südlichen Ozeans und die damit verbundenen Veränderungen der atmosphärischen und ozeanischen Zirkulation, die mit der natürlichen Variabilität in den Tropen verbunden sind, vorübergehend die gegenläufigen, vom Menschen verursachten Veränderungen überwiegen, was zu einer vorübergehenden Ausdehnung des Meereises führt. Dies erklärt jedoch nicht die Modell-Beobachtungs-Diskrepanz.

Malte Stuecker, Co-Autor und Assistenzprofessor für Ozeanographie an der UH Mānoa School of Ocean and Earth Science and Technology (SOEST) erklärte: „Die multidekadische Variabilität des Südlichen Ozeans ist auch eng mit der tropischen natürlichen Variabilität in Klimamodellsimulationen verbunden, aber die Verknüpfungen sind wesentlich schwächer als in den Beobachtungen. Daher dominiert in Modellsimulationen die vom Menschen verursachte Erwärmung der Meeresoberfläche im Südlichen Ozean.“