Das antarktische Meereis hat die Wissenschaft überrascht. Entgegen den Modellen, hat es seit Beginn der Satellitenmessungen 1979 stetig zugenommen, während die Klimamodelle immer nur Szenarien finden können, in denen das Eis eigentlich hätte abnehmen müssen. Heute wollen wir einen Blick in die Vorsatellitenzeit wagen. Wie hat sich das Meereis um den Südpol entwickelt, als die künstlichen Erdtrabanten noch nicht ständig und flächendeckend die Eisausdehnung überwachen konnten?
Aufklärung bringen zum Beispiel einzelne Satellitenbilder aus der Pionierphase der Satelliten. Die University of Colorado Boulder berichtete am 29. August 2014 über erstaunliche Entdeckungen in Zufallsfunden von alten Nimbus-Bildern:
“And the Antarctic blew us away,” he said. In 1964, sea ice extent in the Antarctic was the largest ever recorded, according to Nimbus image analysis. Two years later, there was a record low for sea ice in the Antarctic, and in 1969 Nimbus imagery, sea ice appears to have reached its maximum extent earliest on record.
Im Jahr 1964 war das antarktische Meereis stark ausgedehnt, im Jahr 1966 hingegen war es massiv zurückgegangen. Und 1969 war das Eis wieder nahe einem Rekordwert. Eine enorme natürliche Variabilität.
Eine Forschergruppe um Tingting Fan nahm das wachsende antarktische Meereis ab 1979 zum Anlass, die klimatischen Bedingungen im Südlichen Ozean in der Antarktis zu überprüfen. Dabei fanden die Wissenschaftler, dass sich der Ozean in den letzten 35 Jahren abgekühlt hat, was gut zum Eiszuwachs passt. In der Zeit 1950-1978 hingegen erwärmte sich der Südliche Ozean. Dies könnte eine gute Grundlage für einen langfristigen Eisschwund in jener Phase darstellen. Die Arbeit erschien im April 2014 in den in den Geophysical Research Letters. Im Folgenden der Abstract:
Recent Antarctic sea ice trends in the context of Southern Ocean surface climate variations since 1950
This study compares the distribution of surface climate trends over the Southern Ocean in austral summer between 1979–2011 and 1950–1978, using a wide variety of data sets including uninterpolated gridded marine archives, land station data, reanalysis, and satellite products. Apart from the Antarctic Peninsula and adjacent regions, sea surface temperatures and surface air temperatures decreased during 1979–2011, consistent with the expansion of Antarctic sea ice. In contrast, the Southern Ocean and coastal Antarctica warmed during 1950–1978. Sea level pressure (SLP) and zonal wind trends provide additional evidence for a sign reversal between the two periods, with cooling (warming) accompanied by stronger (weaker) westerlies and lower (higher) SLP at polar latitudes in the early (late) period. Such physically consistent trends across a range of independently measured parameters provide robust evidence for multidecadal climate variability over the Southern Ocean and place the recent Antarctic sea ice trends into a broader context.
Bereits im November 2013 hatte eine Gruppe um Loïc Barbara in den Quaternary Science Reviews eine Rekonstruktion des Meereises im Bereich der Antarktischen Halbinsel veröffentlicht. Zwischen 1935-1950 ging das Eis zurück, danach ist kein Trend mehr zu erkennen, vielmehr zappelt das Eis im Bereich von Jahren bis Jahrzehnten hin und her. Im Folgenden die Kurzfassung der Arbeit:
Diatoms and biomarkers evidence for major changes in sea ice conditions prior the instrumental period in Antarctic Peninsula
The Antarctic Peninsula (AP) has been identified as one of the most rapidly warming region on Earth. Satellite monitoring currently allows for a detailed understanding of the relationship between sea ice extent and duration and atmospheric and oceanic circulations in this region. However, our knowledge on ocean–ice–atmosphere interactions is still relatively poor for the period extending beyond the last 30 years. Here, we describe environmental conditions in Northwestern and Northeastern Antarctic Peninsula areas over the last century using diatom census counts and diatom specific biomarkers (HBIs) in two marine sediment multicores (MTC-38C and -18A, respectively). Diatom census counts and HBIs show abrupt changes between 1935 and 1950, marked by ocean warming and sea ice retreat in both sides of the AP. Since 1950, inferred environmental conditions do not provide evidence for any trend related to the recent warming but demonstrate a pronounced variability on pluri-annual to decadal time scale. We propose that multi-decadal sea ice variations over the last century are forced by the recent warming, while the annual-to-decadal variability is mainly governed by synoptic and regional wind fields in relation with the position and intensity of the atmospheric low-pressure trough around the AP. However, the positive shift of the SAM since the last two decades cannot explain the regional trend observed in this study, probably due to the effect of local processes on the response of our biological proxies.
Ein Team um Kate Sinclair steuerte im Mai 2014 in den Geophysical Research Letters eine Rekonstruktion des Meereises im antarktischen Rossmeer bei. Zwischen 1880 und 1950 war das Eis offenbar stabil. Von 1950-1990 ging das Eis dann zurück, wechselte ab 1993 aber in einen Wachstumsmodus, der bis heute anhält. Hier der Abstract:
Twentieth century sea-ice trends in the Ross Sea from a high-resolution, coastal ice-core record
We present the first proxy record of sea-ice area (SIA) in the Ross Sea, Antarctica, from a 130 year coastal ice-core record. High-resolution deuterium excess data show prevailing stable SIA from the 1880s until the 1950s, a 2–5% reduction from the mid-1950s to the early-1990s, and a 5% increase after 1993. Additional support for this reconstruction is derived from ice-core methanesulphonic acid concentrations and whaling records. While SIA has continued to decline around much of the West Antarctic coastline since the 1950s, concurrent with increasing air and ocean temperatures, the underlying trend is masked in the Ross Sea by a switch to positive SIA anomalies since the early-1990s. This increase is associated with a strengthening of southerly winds and the enhanced northward advection of sea ice.
Schließen möchten wir unsere diesmalige Betrachtung zum antarktischen Meereis mit einer echten Anekdote, die im Dezember 2014 in den Geophysical Research Letters erschien. In dem Paper behaupten die Autoren Jeff Ridley und Helene Hewett doch tatsächlich, dass der Meereistrend in der Antarktis im Zuge der Klimaerwärmung irreversibel wäre. Das würde bedeuten, dass die Zunahme der letzten 35 Jahre nie mehr rückgängig zu machen wäre. Im Gegensatz hierzu sollen Trend beim arktischen Meereis umkehrbar sein. Offenbar rechnen die Autoren mit einem zukünftigen Erstarken des nordpolaren Meereises. Absolut kurios. Hier die Kurzfassung der Arbeit:
A mechanism for lack of sea ice reversibility in the Southern Ocean
We find evidence that ocean processes during global warming may result in irreversible changes to the Antarctic sea ice, whereas the Arctic sea ice changes appear to be reversible. Increased forcing gives rise to strong heat uptake in the Southern Ocean, and existing pathways provide an increased transport of heat to the Weddell Sea. As atmospheric concentrations of CO2 are returned to preindustrial levels, the Antarctic ice extent at first recovers, but a rapid change in the position of the an ocean front in the South Atlantic maintains the heat transport into the Weddell Sea. A cooling surface initiates deep convection, accessing the stored heat, resulting in a substantial loss of sea ice, which has not recovered after a further 150 years at preindustrial CO2.
