Das Jahr 2023 ist weltweit das wärmste Jahr seit Beginn der Aufzeichnungen, begleitet von den höchsten gemessenen Meerestemperaturen. Inmitten dieser extremen und ungewöhnlichen klimatischen Bedingungen erholte sich die antarktische Meereisausdehnung (SIE), nachdem sie im Februar 2023 den zweiten per Satellit aufgezeichneten Tiefststand in Folge durchbrochen hatte, in den Herbst- und Wintermonaten nicht mit durchschnittlicher Geschwindigkeit.
Stattdessen hat die Meereisbedeckung seit Mai sechs Monate in Folge immer wieder neue monatliche Rekordtiefs erreicht. Am 6. Juli 2023 erreichte die antarktische SIE-Anomalie eine beispiellose Größe von -2,809 Millionen Quadratkilometern, was fast der gesamten Landfläche Argentiniens entspricht.
Der anhaltende Bruch historischer Tiefststände im antarktischen Meereis hat international zu Besorgnis und Prüfung hinsichtlich des bevorstehenden SIE im Sommer im Jahr 2024 geführt. Im November 2023 hat ein Forschungsteam an der Sun Yat-sen-Universität und dem Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory (Zhuhai) damit begonnen eine Einschätzung der Möglichkeit neuer Rekordtiefs im Februar 2024 nach dem „Jahr mit dem geringsten Meereis“.
Um diese Frage zu beantworten, verwendeten sie ein Convolutional Long Short-Term Memory (ConvLSTM) neuronales Netzwerk, um ein Vorhersagemodell für das antarktische Meereis im saisonalen Maßstab zu erstellen. Mithilfe von Deep-Learning-Methoden führte das Team prädiktive Untersuchungen zum sommerlichen Meereis der Antarktis für die Saison 2023/24 durch.
Ihre neueste Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift Fortschritte in den Atmosphärenwissenschaftenzeigt den Erfolg des Modells bei der Erfassung der zwischenjährlichen und intersaisonalen Variabilität in SIE über ein achtjähriges Neuprognoseexperiment.
Das Modell reproduzierte außerdem drei historische Sommertiefstwerte in den Jahren 2017, 2022 und 2023 genau, mit kleineren Fehlern als die Vorhersagen des Europäischen Zentrums für mittelfristige Wettervorhersage (ECMWF).
Was erwartet das antarktische Meereis im Jahr 2024? Die Vorhersagen des Deep-Learning-Modells für den Zeitraum Dezember 2023 bis Juni 2024 deuten darauf hin, dass das antarktische Meereis in der Nähe historischer Tiefststände bleiben wird. Es ist jedoch höchst unwahrscheinlich, dass im Februar 2024 ein neues Rekordtief erreicht wird. Die prognostizierte SIE für Februar 2024 wird voraussichtlich bei 2,105 ± 0,453 Millionen Quadratkilometern liegen und damit leicht über dem historischen Tiefststand von 2023 liegen.
Den neuesten Satellitenbeobachtungen zufolge lag der SIE im Dezember 2023 und Januar 2024 im Bereich einer Standardabweichung vom vorhergesagten Wert. Insbesondere weicht die prognostizierte SIE im Januar 2024 nur um 0,0015 Millionen Quadratkilometer vom beobachteten Wert ab, was auf die Zuverlässigkeit der Vorhersage hinweist.
Die Ergebnisse wurden beim internationalen SIPN-South-Call für die Saison 2023/24 eingereicht und sind damit einer der 15 teilnehmenden Beiträge. Die Studie unterstreicht das große Potenzial von Deep-Learning-Methoden bei der Vorhersage des antarktischen Meereises.
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Xiaoran Dong et al., Deep Learning zeigt Potenzial für saisonale Vorhersage des antarktischen Meereises in einem Szenario mit schnellem Rückgang, Fortschritte in den Atmosphärenwissenschaften (2024). DOI: 10.1007/s00376-024-3380-y