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Dr. Dirk Notz
Leiter der Forschungsgruppe Meereis im Erdsystem
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Dörte de Graaf
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Originalpublikation

Dirk Notz und Julienne Stroeve
Observed Arctic sea-ice loss directly follows anthropogenic CO2 emission
DOI

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Nirgendwo macht sich der Klimawandel so deutlich bemerkbar wie in der Arktis. Die Menge des Meereises hat hier in den vergangenen Jahrzehnten drastisch abgenommen. Diesen Schwund haben Klimamodelle lange nicht in seinem ganzen Ausmaß erfasst. Das ändert sich nun – nicht zuletzt, weil Dirk Notz und seine Forschungsgruppe am Max-Planck-Institut für Meteorologie in Hamburg immer besser verstehen, welche Prozesse die Bildung und das Schmelzen des Meereises beeinflussen.

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Nirgendwo macht sich der Klimawandel so deutlich bemerkbar wie in der Arktis. Die Menge des Meereises hat hier in den vergangenen Jahrzehnten drastisch abgenommen. Diesen Schwund haben Klimamodelle lange nicht in seinem ganzen Ausmaß erfasst. Das ändert sich nun – nicht zuletzt, weil Dirk Notz und seine Forschungsgruppe am Max-Planck-Institut für Meteorologie in Hamburg immer besser verstehen, welche Prozesse die Bildung und das Schmelzen des Meereises beeinflussen.

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Für jede Tonne Kohlendioxid, die ein Mensch irgendwo auf unserer Erde freisetzt, schwindet das sommerliche Meereis in der Arktis um drei Quadratmeter. Dies ist das Ergebnis einer Studie, die Dirk Notz, Leiter einer Forschungsgruppe am Max-Planck-Institut für Meteorologie und Julienne Stroeve, Forscherin am US-Amerikanischen National Snow and Ice Data Center, in dieser Woche in der Zeitschrift Science veröffentlichen. Diese Zahlen erlauben es erstmals, den persönlichen Beitrag zur globalen Klimaerwärmung intuitiv zu erfassen. Die Studie erläutert auch, warum Klimamodelle häufig ein langsameres Abschmelzen des Eises simulieren, als in Beobachtungen festzustellen ist. Und sie zeigt, dass es nicht ausreicht, die Erderwärmung wie von den jüngsten UN-Klimakonferenzen beschlossen auf zwei Grad Celsius zu begrenzen, um das Arktische Meereis auch im Sommer zu erhalten.
Teilnehmer einer Messkampagne unter anderem des Max-Planck-Instituts für Meteorologie nehmen Proben des arktischen Meereises bei Spitzbergen. Durch deren Untersuchung verstehen sie besser, welche Faktoren die Entwicklung des Meereises beeinflussen. Auf diese Weise können Wissenschaftler die Modelle verbessern, mit denen sich diese Entwicklung simulieren lässt. Entsprechende Modellrechnungen haben Dirk Notz und Julienne Stroeve nun mit Daten von Satellitenmessungen verglichen, und dabei herausgefunden, dass die Modelle einen zu geringen Rückgang des Eises simulieren. Die Studie der beiden Forscher ermöglicht es zudem, den individuellen Beitrag zum Rückgang des Meereises zu berechnen. Bild vergrößern
Teilnehmer einer Messkampagne unter anderem des Max-Planck-Instituts für Meteorologie nehmen Proben des arktischen Meereises bei Spitzbergen. Durch deren Untersuchung verstehen sie besser, welche Faktoren die Entwicklung des Meereises beeinflussen. Auf diese Weise können Wissenschaftler die Modelle verbessern, mit denen sich diese Entwicklung simulieren lässt. Entsprechende Modellrechnungen haben Dirk Notz und Julienne Stroeve nun mit Daten von Satellitenmessungen verglichen, und dabei herausgefunden, dass die Modelle einen zu geringen Rückgang des Eises simulieren. Die Studie der beiden Forscher ermöglicht es zudem, den individuellen Beitrag zum Rückgang des Meereises zu berechnen. [weniger]

In den vergangenen vierzig Jahren hat sich die Fläche des sommerlichen Meereises in der Arktis etwa halbiert, was als eines der deutlichsten Zeichen der globalen Erderwärmung gilt. Das verbliebene Meereis könnte Simulationen mit Klimamodellen zufolge bei weiter fortschreitender Erderwärmung bis zur Mitte unseres Jahrhunderts ebenfalls verschwinden. Allerdings haben viele Klimamodelle den Verlust des Meereises bislang unterschätzt, sodass sie möglicherweise nicht die besten Werkzeuge sind, um die zukünftige Entwicklung der Eisbedeckung zu prognostizieren.

Eine neue Studie in der Zeitschrift Science schätzt die zukünftige Entwicklung des arktischen Meereises daher jetzt erstmals zuverlässig direkt aus Beobachtungsdaten ab. Hierfür haben die Autoren den Zusammenhang zwischen der Meereisfläche und dem Ausstoß von Kohlendioxid (CO2) untersucht. „Die Messdaten ergeben dabei einen ganz einfachen, linearen Zusammenhang“, erläutert Hauptautor Dirk Notz, der am Hamburger Max-Planck-Institut die Max-Planck-Forschungsgruppe „Meereis im Erdsystem“ leitet. „Für jede Tonne CO2, die irgendjemand freisetzt, schwindet das arktische Sommermeereis um drei Quadratmeter“. Diesen einfachen linearen Zusammenhang erklären Dirk Notz und seine Koautorin Julienne Stroeve mit Betrachtungen des Strahlungshaushalts und geometrischen Überlegungen.

Frankfurt – San Francisco hin und zurück: fünf Quadratmeter Meereis weniger

„Bisher hat sich der Klimawandel immer irgendwie abstrakt angefühlt“, sagt Julienne Stroeve. „Unsere Ergebnisse stellen dieses Gefühl fundamental in Frage. Wir können jetzt zum Beispiel direkt ausrechnen, dass die Kohlendioxid-Emissionen auf einem Hin- und Rückflug von Frankfurt nach San Francisco pro Sitz etwa fünf Quadratmeter Meereis in der Arktis abschmelzen lassen.“

Klimamodelle berechnen zwar ebenfalls einen solchen linearen Zusammenhang zwischen Meereisfläche und Kohlendioxid-Ausstoß, aber sie simulieren häufig einen deutlich geringeren Eisverlust pro ausgestoßener Tonne CO2 als in Messungen zu beobachten ist. Die Science-Studie zeigt nun, dass dies vermutlich daran liegt, dass die Modelle die Zunahme der Wärmestrahlung in der Arktis unterschätzen. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass das Eis in den Modellen vor allem deswegen zu langsam schmilzt, weil sich in diesen die Arktis zu wenig erwärmt, und nicht, weil die Eismodelle fundamental falsch sind“, sagt Stroeve.

Weitere 1000 Gigatonnen CO2 in der Luft und im September bleibt kein Meereis

Was die zukünftige Entwicklung angeht, so reicht das international beschlossene Ziel, die durchschnittliche Erderwärmung auf zwei Grad Celsius zu begrenzen, nach den neuen Ergebnissen nicht aus, um das Packeis der Arktis im Sommer vor dem Verschwinden zu retten. Aus den Beobachtungsdaten ergibt sich, dass das Eis im September komplett abgeschmolzen sein wird, sobald noch etwa weitere 1000 Gigatonnen CO2 ausgestoßen worden sind. Diese Emissionsgrenze wird häufig auch als realistische Abschätzung für das Zwei-Grad-Erwärmungsziel angenommen. Nur für deutlich geringere Emissionen, die die globale Erwärmung wie im Klimaabkommen von Paris gefordert auf 1,5 Grad Celsius begrenzen, würde das Arktische Meereis auch im Sommer noch erhalten bleiben, schließen Dirk Notz und Julienne Stroeve.

MPI-Met

 
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