Oberscharfe Simulation!

Kategorie: Naturwissenschaften  ·  Kommentare: 4

Mein Institut, (IPSL=Institut Pierre-Simon Laplace), hat eine tolle Simulation produziert, die schön zeigt was heute alles so bei der Modellierung geht. Es fehlt sicher noch der Ton und ich empfehle vorher "Also, sprach Zarathustra" runterzuladen. Die Beschriftung fehlt auch noch und so kann jeder bei den Plots am Ende raten, was eigentlich gezeigt wird. Trotzdem, prima gemacht! Gefunden bei ICE.

Autor: Georg Hoffmann· 23.06.08 · 20:32 Uhr· 4 Kommentare

PDO zum zweiten

Kategorie: Naturwissenschaften  ·  Kommentare: 2

Im ersten Teil habe ich ein paar allgemeine Sätze zum Stand der Modellierung und zum Verständnis der Pacific Decadal Oscillation (PDO) gesagt (so weit ich sie kenne). Was kann man denn nun zu Klima-Skeptiker Vermutungen sagen, dass die globale Erwäermung wesentlich von der PDO gesteuert würde. Grundsätzlich (das sagte ich schon) muss die PDO zur globalen Temperatur beitragen und Grafik 1 hier bestätigt genau das.
Grafik 1: PDO und GISS globale Mitteltemperatur.
Insbesondere in den 40 und 50er Jahren erkennt man einige Ähnlichkeit zwischen der globalen Temperatur und der PDO. Eine lineare Regression zwischen beiden Gröszen (globale Temperatur und PDO siehe Grafik 2) liefert eine starke Streuung der beiden Variablen und berechnet ein Regressionsgeraden. Lassen wir mal der Einfachheit Fragen der Signifikanz aussen vor (beide Datensätze sind hoch auto-korreliert und bedürfen einer sauberen Analyse, um Aussagen zur Signifikanz machen zu können) und konzentrieren uns auf die nach der Regression möglichen Einfluss der PDO.
Grafik 2: GISS monatliche Mitteltemperaturen aufgetragen gegen die monatliche PDO
Von 1976 bis Ende der 80er wurde etwa ein langfristiger Anstieg von 2 Einheiten im PDO Index beobachtet, das macht dann ungefähr 0.1°C global im Regressionsmodell. Tatsächlich ist ±0.1°C eine typische Zahl für dekadische Variabilität, die auch im Zusammenhang mit anderen Phänomenen genannt wird (z.B. der meridional overturning circulation im Nordatlantik). Jen ach Phase dieser dekadischen Schwankungen kann also die globale Erwärmung, die momentan bei 0.18°C pro Dekade (berechnet über die letzten 30 Jahre) liegt, mal fast zum Stillstand kommen, oder deutlich beschleunigt werden.

Autor: Georg Hoffmann· 23.06.08 · 19:06 Uhr· 2 Kommentare

PDO zum ersten

Kategorie: Naturwissenschaften

Die ungeduldigen Leserzuschriften gehen schon in die hunderte. Ganz klar: Der abschliessende Meereisteil wird bald kommen. Kurz aber eingeschoben sei ein kurzes Kapitel zum Thema PDO. Was ist die PDO? Die Pazific Decadal Oscillation. Erstes Problem: Es ist keine Oszillation. Oder genauer, wir haben bei weitem nicht genug Daten im nördlichen Pazifik, um zu entscheiden, ob eine solche "Oszillation", also eine periodische Schwingung, wirklich existiert. Siehe dazu auch dieses exzellente Post von Tamino.
Nathan Mantua und Steven Hare (Univ. of Washington, JISAO) kamen in den 90er Jahren zu dem Schluss, dass relativ grosse ökologische und klimatische Schwankungen im Nordpazifikraum zusammenhängen und häufig synchron vor sich gehen. Die ökologischen Schwankungen beziehen sich in Mantuas erster Publikation auf Fangquoten von verschiedenen Alaska-Lachsarten, die mit dem warmen Wasser an der amerikanischen Pazifikküste mal rauf und mal runter gehen. Später wurden eine ganze Reihe Schwankungen von verschiedenen klimatischen/ökologischen Grössen identifiziert, die sich alle irgendwie im Konzert bewegen: 1925, 1947, 1977 soll es so zu sogenannten "Regimeshifts" im Pazifik gekommen sein. Soweit klingt alles ein bisschen nach der uns Europäern besser bekannten Nordatlantischen Oszillation (NAO), die einer Oszillation des sogenannten polaren Vortex entspricht und in ihrem Auf und Ab für schwankende Temperaturtrends in polaren relativ zu mittleren Breiten sorgt. Der erste Unterschied findet sich aber schon in der Definition des entsprechenden Index, einmal für die NAO und einmal für die PDO. Die NAO ist definiert als der Druckunterschied zwischen dem Island Tief und dem Azoren Hoch. Temperaturschwankungen, die der NAO zugerechnet werden (also z.B. besonders warme und feuchte Winter in Skandinavien und Mitteleuropa während der NAO High Phase) sind daher eine dynamische Konsequenz dieser atmosphärischen Schwankungen. Sie müssen zuerst einmal analysiert und identifiziert werden und liegen nicht in der Konstruktion des Index selbst verborgen.
Bei der PDO ist das ein wenig anders. Per Definition entspricht der PDO Index dem zeitlichen Verlauf des vorherrschenden niederfrequenten (also typischerweise dekadischen) Temperaturmusters im Zentral- und Nord-Pazifik. Solche Muster erhält man mathematisch durch eine sogenannte EOF (Empirical Orthogonal Function) oder auch PCA (Principal Component) Analyse, die im wesentlichen den "Noise" in Zeitserien nach Mustern und Wichtigkeit ordnet. Nach dieser Definition ist schonmal eines absolut klar. All die Texte, die im Internet zirkulieren und verkünden, dass die PDO die Temperaturen global und/oder besonders in den USA beeinflussen, verkaufen etwas Offensichtliches und Unvermeidbares als Nachricht. Die PDO entspricht nunmal einfach der Temperatur in einem riesigen Teil des globalen Ozeans und wenn sie also keinen Einfluss auf die globale Temperatur hätte, dann wäre wohl etwas grundfalsch gelaufen.

Grafik 1: PDO assoziertes Muster von Ozeanoberflächentemperaturen und Druck.

Die erste Grafik ist Mantuas Original Paper zur PDO entnommen und zeigt das PDO Temperaturmuster und das entsprechenden Muster der Druckschwankungen. Im tropischen Pazifik hat es fatale Ähnlichkeit mit ENSO, El Niño - Southern Oscillation, der bei weitem wichtigsten inter-annualen natürlichen Klimaschwankung. Daher gibt es auch eine ganze Reihe Forscher, die der PDO ihre Existenz als eigenständiges Phänomen abstreiten wollen (arme PDO) und sagen, das Ganze sei lediglich die dekadische Variabilität des ENSO Phänomens und hätte keine eigenständige Dynamik. Eine andere Schule verweist auf das starke Signal im Nordpazifik, a priori in keinerlei Zusammenhang mit ENSO.
Wie kann man solche Fragen entscheiden? Die Datenlage ist nicht grandios und reicht nur etwas mehr als 100 Jahre in die Vergangenheit zurück. Die erste Schlussfolgerung wurde zu Beginn bereits erwähnt: Die PDO ist keine Oszillation mit einer bestimmten Frequenz, sie hat lediglich eine typische Zeitskala von vielleicht 20 Jahren. Will man mehr wissen, könnte man in globalen Klimamodellen nachschauen und sie über sehr lange Zeiten integrieren. Das erhöht die Qualität der Statistik deutlich und erlaubt vielleicht auch, nach weiteren Zusammenhängen zwischen PDO und anderen Grössen (ENSO oder die arktische Oszillation etwa) nachzuschauen. Eine Forschergruppe am Hadley Center hat genau dies getan und die Resultate einer ca. 1000 Jahre Simulation betrachtet.
Grafik 2: Wichtigstes dekadisches Muster der Meerestemperaturen, einmal berechnet mit den beobachteten GISST3 Daten, einmal mit den simulierten Daten des HADCM3 Modells. Nach Collins et al., Clim.Dyn 2001.

Grafik 2 zeigt das vorherrschende dekadische Temperaturmuster im tropischen Pazifik, einmal basierend auf den Meeresoberflächendaten und einmal basierend auf den Modellergebnissen. Eine gewisse Ähnlichkeit (eine Art ausgeschmiertes ENSO Muster) ist sicher da und die Autoren schlussfolgern daher, dass das Model ein bisschen PDO haben mag. Die Zeitserienanalyse dieses Musters bestätigt, was ich bereits erwähnte: Man kann keine echte Oszillation im Modell ausmachen, es existiert kein Frequenz-Peak, der deutlich genug aus einem roten Rauschen hervorträte. Dehnt man dann die gleiche Analyse auf den eigentlichen Nord-Pazifik (Grafik 3) aus, gibt es wieder eine Ähnlichkeit des Modells mit den Beobachtungen. Man beachte insbesondere die Temperaturanomalien längs der amerikanischen Westküste.
Grafik 3: Wichtige Meerestemperaturen in den pazifischen Extratropen. Berechnung wie in Grafik 2. Nach Collins et al., Clim.Dyn 2001.

Diese Muster variieren stark im Einklang mit dem entsprechenden zentralpazifischen Muster aus der Grafik 2 zusammen und ergeben eine Art gesamtpazifisches dekadisches ENSO Muster. Von hier ab wird die Geschichte dann langsam kompliziert und ich verweise für die Interessierten auf das Original PDF. Die Autoren fanden ein weiteres Muster in den Beobachtungen und im Modell, welches der Grafik 3 relativ ähnlich ist. Dieses Muster hat keinen zeitlichen Zusammenhang mit dem dekadischen ENSO (Grafik 2) und erscheint als eine Art unabhängig existierende PDO-ähnliche Struktur. Es wurde keinerlei dynamischer Zusammenhang zwischen dekadischem ENSO und diesem Muster gefunden. Die PDO erscheint eher wie aus zwei unabhängigen dekadischen Variabilitäten zusammengesetzt.
Dekadische und multi-dekadische Variabilität bleibt weiter ein schwieriges Thema, nicht nur in den Modellen. Wenn auch die simulierten Muster und typischen Zeitkonstanten sich mehr und mehr den Beobachtungen annähern, bleiben noch grosze Unterschiede zwischen den einzelnen Modellen. In der jüngsten Diskussion (hier, hier und hier) um die Temperaturentwicklung der nächsten Jahre spielen diese Modellunterschiede bei der Beschreibung der dekadischen Variabilität die entscheidende Rolle, an der längerfristigen Entwicklung, die durch das Strahlungsforcing der anthropogenen Treibhausgase bestimmt ist, ändert das natürlich nichts.

Autor: Georg Hoffmann· 23.06.08 · 15:43 Uhr· 0 Kommentare

Dawkins und die Skeptiker

Kategorie: Politik  ·  Kommentare: 16

Man muss nicht mit allem, was Richard Dawkins z.B. zum Thema Religion sagt, einverstanden sein, aber ich glaube nicht, dass man ernsthaft anzweifeln kann, dass er einer, wenn nicht der beste Autor populärer Darstellungen von Wissenschaft ist. Sein Fachgebiet war ursprünglich Zoologie und das Thema seiner Bücher ist die Evolutionstheorie. So bleibt natürlich nicht aus, dass er bei seinen vielen Vorträgen auf die in den USA ubiquitären Kreationisten stösst. Vielleicht sucht er sie aber auch, denn offensichtlich stacheln ihn diese Zusammenstösse immer wieder dazu an, seinen scharfzüngigen Witz zu absoluten Klassikern zu puschen. Hier etwa der Klassiker "Not a trivial error" aus einer Diskussionsveranstaltung in Lynchburg.
In der Einführung seines Evolutionsklassikers "The Blind Watchmaker" gibt er eine Charakterisierung der Kreationisten, die für meinen Geschmack genauso wie der Deckel auf den Eimer der Klimaskeptiker passt:
"For reasons that are not entirely clear to me, Darwinism seems more in need for advocacy than similarly established truths in other branches of science. Many of us have no grasp of quantum theory, or Einstein's theories of special and general relativity, but this does not in itself lead us to oppose these theories! Darwinism, unlike 'Einsteinism', seems to be regarded as fair game for critics with any degree of ignorance. I think one trouble with Darwinism is that, as Jaques Monod perceptively remarked, everybody thinks he understands it. .... It is almost as if the human brain were specifically designed to misunderstand Darwinism, and to find it hard to believe.... Another way in which we seem predisposed to disbelieve Darwinism is that our brains are built to deal with events on radically different timescales from those that characterises evolutionary changes. ... All our intuitive judgements of what is probable turn out to be wrong by many orders of magnitude... It requires effort of the imagination to escape from the prison from the prison of familiar timescale."
Man ersetze natürlich "Darwinism" und "evolution" durch "climate change theory" und man sieht eigentlich sofort wie gut die wachsende Zahl der "Klimaskeptiker" beschrieben ist. Selbst wenn die Zeitskalen bei evolutiven Prozessen noch länger sind als beim anstehenden Klimawandel, sie überschreiten auch in diesem Fall nicht nur die unserer individuellen Erfahrungen, sondern auch die unserer politischen Institutionen. Beide, unsere Erfahrungen und unsere Institutionen operieren auf deutlich kürzeren Zeitskalen. Wir sind so zu sagen geborene Kreationisten und Klimaskeptiker.
Warum wächst die Anzahl der Skeptiker und wird auch in Deutschland weiter wachsen? Weil die "überwältigende" Mehrheit, die angeblich in Europa dieses wissenschaftliche Fakt des Klimawandels ackzeptiert völlig künstlich ist und aus vielen Menschen besteht, die nicht einen Moment überhaupt über die Fakten und die Probleme nachgedacht haben. In dem Moment, in dem wirkliche Massnahmen gegen den CO2 Ausstoss vorgenommen werden könnten (ich bezweifele das allerdings) und sie sich darüber klar würden, dass das Ganze etwas kosten könnte und keineswegs, wie bei den FCKWs und dem Ozonloch, für praktisch umsonst zu haben sei, werden klimaskeptische Pseudoargumente unweigerlich mehr Abnehmer finden. So wie es also beim Kreationismus eine offensichtlich zu Grunde liegende Motivation gibt und diese nur mühsam mit wissenschaftlich klingenden Vokabular verdeckt wird, so wird auch der Klimaskeptizismus bis zu seinem Ende behaupten, er würde sich darum sorgen, dass die PCA Analyse der Paleoklimadaten richtig normiert oder die Ozeantemperaturen richtig kalibriert seien.
Muss man das Ganze mit den Klimaskeptikern jetzt ernst nehmen? Wahrscheinlich nicht! Es wird aber davon abhängen, in wie weit unsere Gesellschaft zu rationalen Diskussionen in der Lage ist. Und das geht ja mal auf, mal ab, je nach wirtschaftlicher Gesamtlage.

Autor: Georg Hoffmann· 15.06.08 · 09:00 Uhr· 16 Kommentare

Der Anfang vom Ende

Kategorie: Politik

Die meisten, die wie ich gerne in den USA herumreisen, erzählen immer wieder die gleichen Geschichten vom Energiewunderland USA. Die offenstehenden Eistruhen in der Wüste, die Fenster, die bei uns nichtmal in der Gartenlaube geduldet würden, die SUVs, die einem das Lebensgefülh eines Hobbits vermitteln. Meine Lieblingsgeschichte ist die, als ich mal in einem Motel in Boulder, Colorado (Hochsommer, 40°C im Schatten, 20% Luftfeuchtigkeit) nach einer Wäscheleine gefragt habe. Es brauchte einige Versuche, um zu erklären, was ich machen wollte und es hat nichts genutzt. Den Coin für den Trockner habe ich aber bekommen. Tempi passati. Ein interessanter Artikel in der Süddeutschen, was sich in den USA so alles in Kürze ändern wird und bereits geändert hat.

Autor: Georg Hoffmann· 14.06.08 · 09:56 Uhr· 0 Kommentare

Von Seeeis und mehr Eis - Teil II

Kategorie: Naturwissenschaften  ·  Kommentare: 3

Ich habe mich jetzt doch umentschlossen und schreibe eine kleine Serie zum arktischen Meereis. Stapft man so durch die Literatur, kommen doch immer neue interessante Aspekte zum Vorschein.Im ersten Teil ging es um Eisdickenmessungen, die man entweder mechanisch (Loch bohren) oder durch Unterwasser- Sonarmessungen durchführen kann. Ein klarer Trend zwischen den 50er-70er und den 90er Jahren des 20ten Jahrhunderts wurde mit der beeindruckenden Zahl von insgesamt 120.000 U-Boot gestützten Sonarmessungen belegt. Dieser Trend legt eine Verringerung von immerhin 30-50% der ursprünglichen Meereisdicke nahe. Globale Erwärmung also in voller Aktion? Nun, trotz der riesigen Anzahl von Messungen, sind diese nicht wirklich schön über die ganze Arktis verteilt und man könnte sicher einwenden, dass das gesamte Mehrjahreseis sich vielleicht küstennah versteckt hat und so das Zentrum der Arktis so unglaublich dünnhäutig zurückgelassen hat.
Um schnell mal in einem Bereich der Arktis nachzuschauen ohne sich mit der Royal Navy über Fahrtrouten der atomaren U-Boot Flotte verständigen zu müssen ("Können wir nicht noch in der östlichen Nansen See messen?" - "Sorry, zuerst müssen wir leider Murmansk einäschern" oder so ähnlich) zu diskutieren, wurde eine recht präzise hubschraubergestütze Messung entwickelt, die niederfrequente elektromagnetische Signale von einer unter dem Hubschrauber befestigten Sonde aussendet und dann auch wieder empfängt. Das empfangene Signal reagiert empfindlich auf die unter dem Eis verborgene Ozeanoberfläche mit seiner hohen Konduktivität. Meereis selbst hat eine nahezu vernachlässigbare Konduktivität und ist daher für die niederfrequente Signale praktisch transparent. Ein Laser bestimmt dann noch die Flughöhe und so hat man die Dicke von Meereis und Schnee bestimmt. Danach muss man nur noch ein paar Monate ca. 20 Meter überm Eis herumfliegen und schon hat man sehr interessante Resultate.

Christian Haas hat das alles gemacht und eine ganze Reihe interessanter Resultate gefunden. In der ersten Grafik aus Haas' Paper zeigt er Eisdicken, die nördlich von Kanada und Grönland (Lincoln See) gemessen wurden. Hier findet man die weltweit stärksten Eisdicken (mehr als 8 Meter vereinzelt) und auch das dickste Einjahreseis. Ein erster Peak in der Eisdickenverteilung liegt bei fast 0 Metern und entspricht in der Tat dem gerade sich bildenden Eis in der Nähe von offenen Wasserflächen, Wasserinseln in der Meereisumgebung (Polynias). Ein zweiter Peak bei 2 Metern entspricht dem Einjahreseis, und die restlichen Eisdicken (mit einem Peak bei 4 Metern) entsprechen dem zusammen- und übereinandergeschobenen Mehrjahreseis. Ein Vergleich mit U-Boot Messungen aus den 90er von Peter Wadham zeigt, dass man zumindest nicht von klar dickerem Meereis in der Lincoln See sprechen kann. Die Eisdicke, die in der zentralen Arktis verschwunden ist, ist eben wirklich aus dem System verschwunden und anscheinend nicht irgendwohin verschoben worden. Bei solchen Vergleichen und Schlussfolgerungen muss man natürlich immer die eingeschränkte Representativität solcher Punktmessungen bedenken. Aber immerhin ...

Was kann man aus der Gesamtheit der Eisdickemessungen schliessen? Es gibt einen klaren Trend zwischen den 60/70er und den letzten Dekaden (siehe Posting über die Analyse der U-Boot Sonarmessungen) und vorerst keine andere Erklärung, als dass Eis effektiv geschmolzen und/oder aus dem arktischen Becken heraustransportiert wurde. Dieser Trend taucht auch auf, wenn man sich nur die letzten Jahre anschaut. Die folgende Grafik wurde wiederum von Christian Haas erstellt und ist in dem sehr schönen Text "Arctic sea ice in IPCC climate scenarios in view of the 2007 record low sea ice event" und auf der Damocles Webseite zu finden ist. Haas zeigt hier, wie in den einzelnen Jahren seit 91 die Eisdicke praktisch kontinuierlich zurückgegangen ist.
In einem der nächsten Beitrage schau ich dann mal nach, was denn die Modelle dazu meinen. Was verursacht den Trend, was die Variabilität? Denn eines ist klar: ohne Klimamodelle sind nicht nur präzise Voraussagen für die Arktis unmöglich, wir brauchen die Modelle auch, um die Beobachtungen überhaupt interpretieren zu können.

Autor: Georg Hoffmann· 09.06.08 · 20:08 Uhr· 3 Kommentare

Klimawandel: Jetzt reicht's aber!

Kategorie: Naturwissenschaften·Umwelt  ·  Kommentare: 7

Eine der meines Erachtens absoluten touristischen MUSS in Frankreich ist ein Verweil auf den Atlantikinseln Ile de Ré und Il d' Oleron.

Und dann wiederum MUSS man einfach ein Fahrrad nehmen, über die Insel fahren, dann und wann anhalten, und an den zahlreichen Austernpommesbuden ein paar Weichtiere mit einem perfekt gekühlten Pouilly-Fumé schlürfen und dann einfach weiter. "Pommesbuden", weil dort die Austern ohne jedes Gedöns angeboten werden, einfach aus dem Eimer, öffnen, fertig. Und gar nicht teuer.
Und auch dieses göttliche Vergnügen scheint nun in Gefahr. Bislang fühlte ich mich ja durch den Klimawandel nicht besonders betroffen, aber jetzt wird's ernst. Eine vor 30 Jahren in Südfrankreich eingeführte japanische Austernsorte kämpft sich die Küsten hoch Richtung Norden, verdrängt die alten Sorten, macht die Küste unbegehbar und schmeckt anscheinend sehr bescheiden. Einer der vermuteten Gründe: Die wärmeren Atlantiktemperaturen.
So gehts nicht mehr weiter. Wir müssen etwas unternehmen! No paseran! Rettet die bretonische Auster und die der Charente-Aquitaine!

Autor: Georg Hoffmann· 06.06.08 · 01:09 Uhr· 7 Kommentare

Was ein Theater!

Kategorie: Naturwissenschaften  ·  Kommentare: 7

Einige haben es vielleicht schon mitgekriegt. Ein gerade in Nature veröffentlichtes Paper legt Korrekturen am IPCC Temperaturverlauf (erstellt von Phil Jones Gruppe) in den 1940er Jahren nahe. Ich will das gar nicht weiter kommentieren und hab auch momentan gross keine Meinung dazu. Es kann gut sein, dass ein Teil der Abkuehlung in den 40er ein Artefakt war. Drum hier nur ein paar Links, wo das Ganze diskutiert wird:
Thompson/Kennedy/Wallace/Jones Paper in Nature
Realclimates Kommentar
James Annans Kommentar
Roger Pielkes Kommentar 1
Roger Pielkes Kommentar 2

PS:

Weitere Postings dazu:
Von For4Zim
ClimateAudit1
ClimateAudit2
ClimateAudit3
ClimateAudit4
und einen Powerpoint Vortrag von John Kennedy.
Bei McIntyre muss man wie immer daruberhinwegsehen, dass er offensichtlich meint, dass auch, wenn morgens die Sonne aufgeht, ihm dafuer letztlich die Erstsautorenschaft gebührt.

Autor: Georg Hoffmann· 03.06.08 · 23:18 Uhr· 7 Kommentare

Geheime Meereisdaten

Kategorie: Naturwissenschaften

Aus Al Gores "An unconvenient truth" erinnern wir uns noch: Wichtige Informationen zu langzeitigen Entwicklung der Meereisdicke kommen von der Navy und anscheinend musste Al (auf der Unbeliebtheitsskala der Menschheitsverbrecher bei einigen nur noch mit Bin Laden und dem Führer zu vergleichen, und also klar böser als Stalin und Dschingis Khan zusammen) selber einschreiten und die Navy überzeugen, die Daten aus den 50er und 60er Jahren rauszurücken. Ich habe keine Ahnung, ob die Geschichte so stimmt. Andererseits frage ich mich auch, warum, wenn nicht aus wissenschaftlichen Gründen, die Navy diese Messungen überhaupt gemacht hat? Um überraschend durchs Eis zu brechen und die Sowjetunion aus dem Norden her zu attackieren? Egal, Hauptsache wir haben jetzt die Daten.

Seit den 50er Jahren haben nämlich eine Reihe amerikanischer und Royal Navy U-Boote , die mit aufwärtsgerichteten Sonaren ausgestattet waren, die arktische Eisdicke bestimmt. Insgesamt liegen zur Zeit die Daten von 37 amerikanischen und 2 britischen U-Booten vor, die Daten über eine Distanz von insgesamt 120.000km gesammelt haben. Das Sonarsignal wird bei diesen U-Bootmessungen an der Eisunterseite reflektiert und die Laufzeit des Signals ist somit proportional zur Wassertiefe zwischen dem U-Boot und dem aufschwimmenden Meereis. Da man ebenfalls die absolute Tiefe des U-Boots kennt, hat man so bestimmt, wieviel Eis unter dem (theoretischen, da normalerweise in der Arktis nicht sichtbaren) Meerespiegel liegt. Diese Grösze (Eis unter Meeresspiegel) wird im Englischen "Ice Draft" genannt und erlaubt natürlich dann die Bestimmung der Eisdicke (also mit dem Teil des Eises, der oben rausguckt und noch ca. weitere 10% ausmacht).
Wie natürlich zu erwarten, gibt es seine ganze Menge "Noise" im System, je nach dem, wie die Strömungen das Eis zusammenschieben, je nach dem Verlauf des konkreten Jahres, je nach dem, wann eines von den U-Booten an einer bestimmten Stelle vorbeigefahren (U-Boote "fahren" oder "tauchen"?) ist. Zu den technischen Problemen gehören ferner, dass das Eis an der Unterseite alles andere als flach ist (eher ein umgestülpes Gebirge) und man über all diese Huppel hinwegmitteln muss. Ferner können Krillschwärme, die unter der Eiskante lauern, einem das Messgeschäft verhageln und zu unerwünschten Reflektionen des Sonarsignals führen. Obendrein ist die Laufzeit des Signals von der Wassertemperatur und vom Salzgehalt abhängig. Doch Wissenschaftler kennen keine Furcht und so haben z.B. David Rothrock und seine Kollegen von der University of Washington in Seattle zwei Ice Draft Klimatologien erstellt, einmal von 1958-1976 und von 1993-1994. Die erste Grafik zeigt deutlich den arktisweiten Eisrückgang vom im Mittel 1.3 Metern mit dem stärksten Rückgang im Sector zwischen Pol, Spitzbergen und Grönland.

Grafik 1: Verringerung der "Ice Draft" (=ca. 90% der Eisdicke) seit den 50er/60er Jahren auf ca. 150km^2 groszen Flächen angegeben in Metern. Entnommen von Rothrock's Paper 99.
Ganz ungefährlich ist das Ganze auch nicht. Peter Wadhams, der auf englischer Seite diese Messungen koordiniert, musste nach einem Unfall vom beschädigten U-Boot runtergeholt werden.
In Zukunft werden Sonarmessungen übrigens weiter von der Navy, aber vielleicht weniger von U-Booten aus betrieben. In den Ozean getriebene und fest verankerte Sonden sollen diese Messungen zukünftig zumindest ergänzen (siehe Grafik 2). In einem zweiten Teil werde ich berichten, was zur arktischen Meereisaudünnung so alles beigetragen haben könnte.

Grafik 2: Kombination eines Ice Profilers mit einer ADCP (Akustische Doppler Messungen) Sonde, welche in Zukunft zunehmend die "Ice Draft" Messungen übernehmen werden.

PS Ich hab ganz vergessen: Man kann Meereis auch ganz direkt messen, indem man ein Loch reinbohrt.!Grosse Variabilität und einen Trend zeigen z.B. die 30 Jahre Daten hier in der Nähe von Svallbard auf Spitzbergen gemessen.

Grafik 3: Maximal Meereisdicke bei Hopen auf Spitzbergen, Nordwestliche Barentssee. Aus diesem aktuellen Paper.

Autor: Georg Hoffmann· 03.06.08 · 19:31 Uhr· 0 Kommentare