AntExtremes - Extremereignisse in der Antarktis: Verstehen von starken regionalen Meereisfluktuationen in Zusammenhang mit atmosphärischem und ozeanischem Antrieb

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Monica Ionita-Scholz, Ph.D.; Dr. Christian Melsheimer
• Fachliche Zuordnung: Physik, Chemie und Biologie des Meeres ; Physik und Chemie der Atmosphäre
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 542090870

Das Meereis ist ein wichtiger Bestandteil des Erdsystems, da es den Wärme-, Impuls- und Massenaustausch zwischen Atmosphäre und Ozean steuert, ein wichtiger Teil des polaren Meeresökosystems ist und menschliche Aktivitäten in den Polarregionen beeinflusst. Das Meereis wird seit den 1970er Jahren kontinuierlich per Satellit beobachtet, wodurch der dramatische Rückgang des arktischen Meereises in den letzten Jahrzehnten genau verfolgt werden konnte. Die Meereisfläche in der Antarktis war dagegen bis 2015 relativ stabil und ohne starke Trends. Allerdings war die Variabilität bereits groß, und regional gab es starke Fluktuationen. Solche Ereignisse wurden häufig sowohl durch thermodynamische (Ozean und Atmosphäre) als auch dynamische (vor allem Atmosphäre) Antriebsfaktoren verursacht. Seit 2015 blieb die antarktische Meereisfläche jedoch meist deutlich unter dem langjährigen klimatologischen Mittel (mit zeitlich begrenzten Ausnahmen in den Jahren 2020 und 2021) und zeigt einen stark negativen Trend. Im Jahr 2023 war die antarktische Meereisfläche die geringste jemals beobachtete, und während des Wiedergefrierens im Herbst lag die Eisausdehnung mehr als fünf Standardabweichungen unter dem klimatologischen Mittel. Allerdings gibt es große regionale Unterschiede mit einer überdurchschnittlichen Eisfläche in der Amundsen-See und einer stark unterdurchschnittlichen Eisfläche überall sonst. Um die Antriebsfaktoren solcher Extremereignisse des Meereises zu verstehen, analysieren wir starke regionale Anomalien (d. h. Abweichungen vom klimatologischen Mittel) der Meereisbedingungen (Eiskonzentration, Eistyp und Drift) aus Satellitenbeobachtungen in Verbindung mit atmosphärischen und ozeanischen Bedingungen (z. B. Wind, Wärme- und Feuchtigkeitsadvektion, Luftdruckverteilung, Meeresoberflächentemperatur) aus den meteorologischen ERA5-Reanalysedaten analysieren. Außerdem betrachten wir noch eine weitere Art von Extremereignissen, die Polartiefs. Das sind sind kleine, kurzlebige, aber starke Zyklonen, die sich über offenem Wasser entwickeln, daher eng mit der Meereisverteilung korreliert sind und möglicherweise ihrerseits das Meereis beeinflussen. Polartiefs können mit Mikrowellen-Satellitenradiometern detektiert werden. Die statistische Analyse ergibt räumlich-zeitliche Muster und Korrelationen zwischen den Meereisvariablen und den möglichen atmosphärischen/ozeanischen Antriebsfaktoren, die dann in ein statistisches Vorhersagemodell einfließen, mit dem Ziel, Extremereignisse des Meereises einige Monate im Voraus vorherzusagen. Dies wird nicht nur unser Verständnis dafür verbessern, wie das antarktische Meereis auf externe Antriebe reagiert, sondern auch außerhalb der Wissenschaft nützlich sein, da extreme Meereisbedingungen (z. B. massiver Meereisverlust) erhebliche Auswirkungen auf menschliche Aktivitäten (Schifffahrt, Expeditionen) und Infrastruktur (Forschungsstationen) haben.

• DFG-Verfahren: Infrastruktur-Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1158: Bereich Infrastruktur - Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten
• Internationaler Bezug: Großbritannien, Südafrika
• Kooperationspartner: Professor Dr. Thomas J. Bracegirdle; Professor Dr. Marcello Vichi