Wie genau kann der erste eisfreie Sommer in der Arktis vorhergesagt werden?

Am 10. September 2016 erreichte die Ausdehnung des arktischen Meereises ein Minimum von 4,14 Millionen Quadratkilometern. Das ist der zweitniedrigste Wert seit Beginn der Messungen. Den Rekord hält weiterhin das Jahr 2012, als die Eisausdehnung auf das unglaubliche Minimum von 3,39 Millionen Quadratkilometer schrumpfte. Aber eine Vorhersage, wann die Arktis ihren ersten eisfreien Sommer erlebt, ist schwieriger als ursprünglich angenommen.

Wie gut können wir vorhersagen, wann die Arktis zum ersten Mal eisfrei ist? Mit Hilfe von Klimamodellen haben Forscher unter der Leitung von Alexandra Jahn, Privatdozentin an der Universität von Colorado in Boulder in der Abteilung für Atmosphärische und Ozeanische Wissenschaften, versucht, diese Frage zu beantworten. Sie untersuchten verschiedene Szenarien mit hohen und mittleren Kohlendioxid-Emissionen, mussten aber feststellen, dass es nicht möglich ist, exakt vorherzusagen, wann die Arktis zum ersten Mal im Sommer eisfrei sein wird. Diese Unsicherheit der Vorhersage beträgt 25 Jahre und lässt sich nicht weiter reduzieren, aufgrund der chaotischen Natur des Klimasystems und der Unsicherheit, wie schnell wir gegen den Klimawandel vorgehen.

Wie ist ein „eisfreier“ arktischen Sommer definiert? Wissenschaftler sprechen in der Regel von einer „eisfreien Arktis“, wenn weniger als 1 Millionen Quadratkilometern von Eis bedeckt sind. Das bedeutet, dass der Arktische Ozean praktisch eisfrei ist, während einige Gebiete im nördlichen Kanada und Grönland weiterhin eisbedeckt sind. „Wenn es um die Vorhersage des Zeitpunktes einer eisfreien Arktis geht, zeigen verschiedene Klimamodelle eine große Bandbreite von über 100 Jahren. Viele Studien haben versucht, diese Spannbreite zu reduzieren, in einigen Fällen auf weniger als fünf Jahre“, sagt Alexandra Jahn.

Es gibt drei Hauptquellen, die für die Unsicherheit bei der Vorhersage des ersten eisfreien arktischen Sommers verantwortlich sind: natürliche Variabilität des Klimasystems, wie schnell wir Treibhausgasemissionen reduzieren können und die Leistungsfähigkeit des verwendeten Modells. Für die neueste Studie, prüften die Wissenschaftler zunächst, wie sich die natürliche Variabilität auf die langfristige Vorhersagefähigkeit auswirkt. Mit Hilfe eines Erdsystemmodells führten sie 40 Modellsimulationen für das Klima des 21. Jahrhunderts durch. Die Ergebnisse zeigten, dass die Unsicherheit der arktischen Meereisvorhersage durch die natürliche Klimavariabilität rund 20 Jahre beträgt. Dies bedeutet, dass sie in erster Linie begrenzt, wie genau der Zeitpunkt des ersten eisfreien Sommers vorhergesagt werden kann.

Die Geschwindigkeit mit der das Meereis in der Arktis schmilzt hängt auch davon ab, wie schnell wir in der Lage sind, die globalen Emissionen zu reduzieren und den Temperaturanstieg zu verlangsamen. Die Untersuchung von Modellszenarien mit hohen und mittleren Kohlendioxidemissionen zeigte, dass dies zu einer zusätzlichen Unsicherheit von fünf Jahre bei der Vorhersage eines eisfreien Sommers führt. Berücksichtigt man zwei der drei wichtigsten Unsicherheiten der Modellvorhersagen ergibt sich einer Vorhersageunsicherheit von rund 25 Jahren.

Während die natürlichen Schwankungen von Wetter und Klima beeinflussen, wann der erste eisfreie arktischer Sommer eintritt, so können wir uns sein, dass er kommen wird, voraussichtlich noch vor Ende des Jahrhunderts, wenn die Treibhausgasemissionen nicht deutlich gesenkt werden. Die Simulationen dieser Studie sagt den ersten eisfreien Sommer zwischen 2032 und 2053 für das hohe Emissionsszenarium, und zwischen 2043 und 2058 für das mittlere Szenarium voraus. Beim hohen Emissionsszenarium könnten konsekutive Sommer nach 2060 eisfrei sein, während dies für das mittlere Emissionsszenarium die Ausnahme darstellt. „Insgesamt zeigen unsere Ergebnisse, dass man vorsichtig sein muss, wenn man die langfristigen Meereisvorhersagen von Klimamodellen eingrenzen will“, so Jahn.

Quelle: CU Boulder Today and Alexandra Jahn in CarbonBrief