Written by Kenneth Richard

Es wird oft behauptet, dass die heutigen Veränderungen des Meereises "beispiellos", alarmierend und weit außerhalb des Bereichs der natürlichen Variabilität liegen.

Doch Wissenschaftler stellen zunehmend fest, dass Biomarker-Proxies, die seit dem frühen Holozän zur Rekonstruktion der arktischen und antarktischen Meereisbedingungen verwendet wurden, zeigen, dass die heutigen Meereisveränderungen nicht nur nicht ungewöhnlich sind, sondern dass es in den letzten Jahrzehnten mehr arktisches und antarktisches Meereis gab als in den letzten 10.000 Jahren.

Eisausdehnung im antarktischen Meer

Im Südlichen Ozean um die Antarktis herum kühlt sich die Meeresoberfläche seit 1979 ab.

Image Source: Jones et al., 2016

Image Source: Fan et al., 2014

Purich et al., 2018 "Beobachtete Veränderungen im Südlichen Ozean in den letzten Jahrzehnten beinhalten eine Oberflächenerfrischung (Durack und Wijffels 2010; Durack et al. 2012; de Lavergne et al. 2014), Oberflächenkühlung (Fan et al. 2014; Marshall et al. 2014; Armour et al. 2016; Purich et al. 2016a) und circumpolare Zunahme des antarktischen Meereises (Cavalieri und Parkinson 2008; Comiso und Nishio 2008; Parkinson und Cavalieri 2012).".

Image Source: Purich et al., 2018

Der Rückgang der Temperaturen im Südlichen Ozean fiel mit einer Zunahme der Ausdehnung der antarktischen Meere seit 1979 zusammen.

Image Source: Jones et al., 2016

Comiso et al., 2017 "Die Ausdehnung des antarktischen Meereises nimmt entgegen den Erwartungen aufgrund der globalen Erwärmung und der Ergebnisse gekoppelter Klimamodelle langsam zu. Nach einem Rekordhoch im Jahr 2012 war die Ausdehnung 2014 noch höher, als die Größe erstmals während der Satellitenzeit 20 × 106 km2 überschritt. .... Der Trend der Meereisdecke wird stark durch den Trend der Oberflächentemperatur beeinflusst."

Image Source: Comiso et al., 2017

Im Gegensatz zu den Kühl- und Meereisvorschüben, nach den 70er Jahren erwärmte sich die Antarktis und das Meereis ging in den 50er bis 80er Jahren zurück.

Die Antarktis erwärmt sich rapide, 1950er-1980er Jahre.

IPCC (2001):    "Eine weitere Analyse eines 21-Stationen-Datensatzes aus der Antarktis durch Comiso (1999) ergab einen Erwärmungstrend von 1,25°C pro Jahrhundert für einen 45-jährigen Rekord ab den 1950er Jahren, aber einen leichten Abklingtrend von 1979 bis 1998. Der leichte Abkühlungstrend für diesen späteren Zeitraum von 20 Jahren wurde auch durch die Analyse der Oberflächentemperaturen auf dem gesamten Kontinent bestätigt, wie aus Satellitendaten hervorgeht."

Fan et al., 2014:  "[S]ea Oberflächentemperaturen und Oberflächenlufttemperaturen sanken zwischen 1979-2011, was mit der Ausdehnung des antarktischen Meereises zusammenhängt. Im Gegensatz dazu erwärmten sich der Südliche Ozean und die Küstenantarktis in den Jahren 1950-1978."

Rückläufige antarktische Meereiskonzentrationen, 1950er-1980er Jahre
Sinclair et al., 2014 "Wir präsentieren den ersten Proxy-Record der Meereisfläche (SIA) in der Ross-See, Antarktis, aus einem 130-jährigen Küsteneiskernaufzeichnung. Hochauflösende Deuterium-Überschussdaten zeigen, dass von den 1880er bis 1950er Jahren eine stabile SIA (Meereisfläche) vorherrschte, eine Reduktion um 2-5% von Mitte der 1950er bis Anfang der 1990er Jahre und eine Zunahme um 5% nach 1993."

Rückläufige antarktische Meereiskonzentrationen, 1950er-1980er Jahre

Sinclair et al., 2014 "Wir präsentieren den ersten Proxy-Record der Meereisfläche (SIA) in der Ross-See, Antarktis, aus einem 130-jährigen Küsteneiskernaufzeichnung. Hochauflösende Deuterium-Überschussdaten zeigen, dass von den 1880er bis 1950er Jahren eine stabile SIA (Meereisfläche) vorherrschte, eine Reduktion um 2-5% von Mitte der 1950er bis Anfang der 1990er Jahre und eine Zunahme um 5% nach 1993."

Miles et al., 2013 "Trotz großer Schwankungen zwischen den Gletschern - verbunden mit ihrer Größe - entstanden drei epochale Muster: 63 Prozent der Gletscher gingen von 1974 bis 1990 zurück, 72 Prozent von 1990 bis 2000 und 58 Prozent von 2000 bis 2010.  .... In der Tat berichten mehrere Studien über steigende Meereiskonzentrationen in der Untersuchungsregion von etwa 1980 bis 2010, was mit der Dominanz des Gletschervorschubs seit 1990 übereinstimmt, als überdurchschnittliche Meereis- und Schnelleiskonzentrationen durch zunehmenden Gegendruck auf den Gletscherterminals das Kalben hätten unterdrücken können. Im Gegensatz dazu stehen die reduzierten Meereiskonzentrationen von den 1950er bis Mitte der 1970er Jahre im Einklang mit dem Gletscherrückgang in den 1960er und 1970er Jahren, als die Lufttemperaturen entlang der Pazifikküste ebenfalls stiegen".

Die antarktischen Meereisbedingungen waren ähnlich wie heute in den Jahren 1897-1917.

Edinburgh und Day, 2016 "Im starken Gegensatz zum starken Rückgang des arktischen Meereises hat die Eisausdehnung um die Antarktis in den letzten drei Jahrzehnten stetig zugenommen, insbesondere in den Meeren Weddell und Ross. Im Allgemeinen erfassen Klimamodelle diesen Trend nicht.... Dieser Vergleich zeigt, dass der sommerliche Meereisrand in diesem Zeitraum im Weddellmeer zwischen 1,0 und 1,7° nördlicher lag, dass die Eisverhältnisse aber in anderen Sektoren überraschend vergleichbar mit der heutigen[1897-1917] waren..."

(Pressemitteilung) "Wir wissen, dass das Meereis in der Antarktis in den letzten 30 Jahren seit Beginn der Satellitenbeobachtung leicht zugenommen hat. Wissenschaftler haben sich bemüht, diesen Trend im Kontext der globalen Erwärmung zu verstehen, aber diese neuen Erkenntnisse deuten darauf hin, dass es vielleicht nichts Neues ist. .... Die neue Studie, die in The Cryosphere veröffentlicht wurde, ist die erste, die das Ausmaß des Meereises in der Zeit vor den 1930er Jahren beleuchtet hat, und deutet darauf hin, dass die[Meereis-]Werte in den frühen 1900er Jahren tatsächlich ähnlich waren wie heute".

Neuerscheinungen zufolge ist das Meereis in der Antarktis (Halbinsel) heute so umfangreich wie nie zuvor in den letzten 10.000 Jahren.

Belt, 2018 "Ausnahmsweise beobachteten Massé et al. (2011) einen allgemeinen Rückgang der sedimentären IPSO25-Konzentration in einem kurzen Offshore-Schnitt aus der Ostantarktis; ein Trend, der sich in der Folge für verschiedene andere antarktische Regionen als recht allgemein erwies (Belt et al., 2016). In der letztgenannten Studie wurde vorgeschlagen, dass der Ursprung dieses Trends im bevorzugten Lebensraum der bekannten Quelle von IPSO25 (B. adeliensis) gefunden werden könnte, die eine Tendenz zur Vermehrung im Thrombozyteneis hat, das am häufigsten in Nearshore-Lagen mit schnellem Eis gefunden wird (Medlin, 1990). Als solches wurde angenommen, dass höhere Konzentrationen von IPSO25 in der Nähe von Schelfeis gefunden werden können, da ihre basale Schmelze als Haupttreiber für die Thrombozyteneisbildung fungiert (Jefferies et al., 1993). Die Überprüfung einiger paläoischer Meereisaufzeichnungen auf der Grundlage von IPSO25 hat diesem Vorschlag weitere Glaubwürdigkeit verliehen (Abb. 6), und Smik et al. (2016a) identifizierten auch die höchsten Konzentrationen von IPSO25 in küstennahen Oberflächengewässern kurz nach der Schmelze des Frühjahrsmeereises."

Eisfläche im Arktischen Meer

"Umfangreiche moderne Meereisbedingungen" im Frühjahr (80% Konzentrationen), aber "konstant niedrige" und "marginale" (<10%) Meereisbedingungen von 10.500 bis 1.500 Jahren vor der Gegenwart.

Köseoğlu et al., 2018 "Der Kernbereich 70 ist durch umfangreiche moderne Meereisbedingungen gekennzeichnet (≈80% SpSIC (Spring Sea Ice Concentration)) und der Downcore Rekord stellt eine allmähliche Entwicklung der Meereisbedeckung in der nördlichen Barentssee von eisfreien Bedingungen während des frühen Holozäns zu einer längeren saisonalen Meereispräsenz dar, die heute in der Region vorherrscht. Die primär sonnenkontrollierte Südausdehnung der Meereisdecke, die bisher für den Kernstandort im gesamten Holozän abgeleitet wurde (Belt et al., 2015; Berben et al., 2017), spiegelt sich in der CT-Modellbewertung wider. In Übereinstimmung mit dem Beginn des Holozän-Thermomaximums und der daraus resultierenden Nähe der jährlichen maximalen Meereiskante zur Kernstelle zwischen ca. 9,5-8,5 cal kyr BP, die sich aus einem niedrigen PIIIIP25-basierten SpSIC (ca. 5-15%) ergibt, prognostiziert das CT-Modell in diesem Intervall überwiegend marginale Meereisbedingungen. .... Von ca. 10,0-1,5 cal kyr BP charakterisierten eisfreie Bedingungen den Kern 11 Standort, was durch einen konstant niedrigen SpSIC (ca. <10%) und die vom CT-Modell vorhergesagten marginalen Meereisbedingungen belegt wird, und weiter durch eine Verbesserung des AW[Arctic Water] Zuflusses zum Kernort von ca. 9,8 cal kyr BP unterstützt wird (Groot et al., 2014)."

"Niedrigere als in der moderne", Meereisbedingungen zwischen 2.200 und 1.200 Jahren vor der Gegenwart.  Meereisbedingungen der kleinen Eiszeit ähnlich, wie bei den heutigen Bedingungen".

Kolling et al., 2018 "Our biomarker record indicates that Disko Bugt[Westgrönland] experienced a gradual expansion of seasonal sea ice during the last 2.2 kyr. Die maximale Ausdehnung des Meereises wurde während der Kleinen Eiszeit um 0,2 kyr BP erreicht. Überlagert von diesem längerfristigen Trend finden wir kurzfristige Schwankungen in der Primärproduktion im offenen Wasser und im terrigenen Input, die mit der atlantischen multidekadalen Schwingung und den Veränderungen der Sonnenaktivität als potenzielle klimatische Auslösemechanismen zusammenhängen können.  Der Zeitraum zwischen 2,2 und 1,2 kyr BP, mit niedrigeren als den heutigen Meereisbedingungen im Disko Bugt (Abb. 6b), fällt mit den allgemein warmen Bedingungen über dem grönländischen Eisschild zusammen."

"Während der letzten 0,1 kyr zeigten alle Biomarker-Konzentrationen einen Anstieg, Brassicasterol und HBI III erreichen Maximalwerte in der obersten Probe (80 µg/gTOC bzw. 1,8 µg/gTOC; Abb. 3b, d).

"[Während der Kleinen Eiszeit (0,7-0,2 kyr BP)] unterstützt unser Biomarker-Rekord härtere Meereisbedingungen, möglicherweise ähnlich wie heute (Abb. 6b), angezeigt durch einen starken Anstieg der IP25-Konzentration und des PDIP25-Index (Abb. 4c, d). .... Ein selbstverstärkendes System kann die im Disko Bugt Gebiet beobachteten Umweltveränderungen wie folgt verursacht haben: solarausgelöste arktische Meereisschmelze[Ruzmaikin et al., 2004] erhöht die Süßwasserzufuhr zum Nordatlantik, was zu einer Verringerung der subpolaren Kreiselaktivität und AMO[Holland et al., 2001, Schmith et al., 2003] führt, wie von Sha et al.[2016] beschrieben. Dies kann wiederum zu deutlichen Veränderungen der WGC-Zusammensetzung und der Schmelzwasserzufuhr aus dem grönländischen Eisschild führen, die sich auf die Phytoplanktonblüten in Westgrönland auswirken.

"Wir stellen fest, dass das Disko Bugt Gebiet über die letzten 2,2 kyr BP vom saisonalen Meereis beeinflusst wurde. Der allgemeine Meereistrend deutet auf eine Entwicklung hin, die von einer reduzierten Meereisdecke im Frühjahr ausgeht, wobei die Produktivität der Meereisalgen durch die Lichtverfügbarkeit bis hin zu einer allmählichen Ausweitung der Meereissaison ab 1,2 kyr BP beeinträchtigt wird. Diese Veränderung der Ausdehnung des Meereises ist parallel zu den sinkenden Temperaturen der nördlichen Hemisphäre und gipfelt in der Kleinen Eiszeit um 0,2 kyr. Wir gehen davon aus, dass die modernen Bedingungen, mit Meereis bis zum späten Frühjahr und dem Vorhandensein einer stabilen Eisgrenze am Disko Bugt, um diese Zeit entstanden sind[~200 Jahre zuvor]."

Andere arktische Rekonstruktionen deuten darauf hin, dass heute umfangreichere Meereisbedingungen herrschen als im größten Teil des Holozäns.

Image Source:  Yamamoto et al., 2017

Image Source: Perner et al., 2018

Nichts Ungewöhnliches oder Beispielloses: "Interne Variabilität" oder natürliche Zyklen, die seit 1979 für die Hälfte des arktischen Meereisverlustes verantwortlich sind.

Yu und Zhong, 2018 "Die zugrunde liegenden physikalischen Mechanismen für die arktische Erwärmung und den beschleunigten Rückzug des Meereises sind nicht vollständig verstanden. In dieser Studie wenden wir eine relativ neue statistische Methode namens Self-Organizing Maps (SOM) an, um den Trend und die Variabilität des arktischen Meereises im Herbst in den letzten drei Jahrzehnten und ihre Beziehungen zu großräumigen Veränderungen der atmosphärischen Zirkulation zu untersuchen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass der anomale Herbst der Arctic Dipole (AD) (Node 1) und die Arctic Oscillation (AO) (Node 9) in einem statistischen Sinne bis zu 50% des Herbstmeereisrückgangs zwischen 1979 und 2016 erklären könnte. Die arktischen atmosphärischen Zirkulationsanomalien, die mit anomalen Temperaturmustern der Meeresoberfläche über dem Nordpazifik und dem Nordatlantik verbunden sind, beeinflussen das arktische Meereis vor allem durch anomale Temperatur- und Wasserdampfadvektion und damit verbundene Strahlungsrückwirkungen. .... Wir untersuchen die potenziellen Mechanismen für den Rückgang des arktischen Meereises im Herbst für den Zeitraum 1979-2016 mit der SOM-Methode. Unsere Ergebnisse zeigen, dass mehr als die Hälfte des arktischen Meereisverlustes im Herbst mit den Veränderungen der Temperatur und des Wasserdampftransports sowie der damit verbundenen Rückkopplung der Wasserdampfstrahlung verbunden sein kann, die sich aus anomalen atmosphärischen Zirkulationen im Zusammenhang mit SST-Anomalien über dem Nordpazifik und dem Nordatlantik ergeben. .... [T]he Ergebnisse hier helfen, das Wissen über die relativ großen Beiträge von der dekadischen natürlichen Klimaschwankung zum arktischen Klimawandel zu erweitern...."

Image: https://www.nature.com/articles/s41598-018-22854-0

Image: http://www.nature.com/nature/journal/v509/n7499/full/nature13260.htm

Image: https://www.nature.com/articles/nclimate3241

Image: http://www.pnas.org/content/112/15/4570.full

Image: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2005GL023429