Simulation der arktischenMeereisentwicklung von 1948 bis 2008

mit einem gekoppelten regionalen Klimamodell

Wolfgang DornKlaus Dethloff · Annette Rinke · Rüdiger Gerdes · Dörthe Handorf

DACH Meteorologentagung 2010, Bonn, Deutschland

– 24. September 2010 –

Arktische Meereisentwicklung 1948–2008 1 / 16

Motivation

(Quelle: NSIDC, 2008)

Beobachtete Abnahme derminimalen Eisausdehnungwird von den Modellennicht reproduziert.

Große Abweichungenunter den Modellen.

Rückkopplungsprozesseim arktischen Klimasystemwerden unvollständig odergar falsch dargestellt.

Arktische Meereisentwicklung 1948–2008 2 / 16

Motivation

(Quelle: NSIDC, 2008)

Beobachtete Abnahme derminimalen Eisausdehnungwird von den Modellennicht reproduziert.

Große Abweichungenunter den Modellen.

Rückkopplungsprozesseim arktischen Klimasystemwerden unvollständig odergar falsch dargestellt.

Arktische Meereisentwicklung 1948–2008 2 / 16

Motivation

(Quelle: NSIDC, 2008)

Beobachtete Abnahme derminimalen Eisausdehnungwird von den Modellennicht reproduziert.

Große Abweichungenunter den Modellen.

Rückkopplungsprozesseim arktischen Klimasystemwerden unvollständig odergar falsch dargestellt.

Arktische Meereisentwicklung 1948–2008 2 / 16

HIRHAM–NAOSIMGekoppeltes regionales Atmosphäre–Ozean–Meereis–Modell

0˚

30˚E

60˚E

90˚E

120˚E

150˚E

180˚

150˚W

120˚

W

90˚W

60˚W

30˚W

HIRHAM

Atmosphärenmodell HIRHAM

HIRLAM + ECHAM4

horizontale Auflösung 0.5◦

(∼ 50 km)

19 vertikale Schichten

Ozean–Eis-Modell NAOSIM

Ozean basiert auf MOM-2

Eis: EVP–Rheologie +0-Schicht-Thermodynamik

horizontale Auflösung 0.25◦

(∼ 25 km)

30 vertikale Schichten

Antrieb mit Reanalyse-Daten(ERA-40 oder NCEP)

Arktische Meereisentwicklung 1948–2008 3 / 16

HIRHAM–NAOSIMGekoppeltes regionales Atmosphäre–Ozean–Meereis–Modell

0˚

30˚E

60˚E

90˚E

120˚E

150˚E

180˚

150˚W

120˚

W

90˚W

60˚W

30˚W

NAOSIM

HIRHAM

Atmosphärenmodell HIRHAM

HIRLAM + ECHAM4

horizontale Auflösung 0.5◦

(∼ 50 km)

19 vertikale Schichten

Ozean–Eis-Modell NAOSIM

Ozean basiert auf MOM-2

Eis: EVP–Rheologie +0-Schicht-Thermodynamik

horizontale Auflösung 0.25◦

(∼ 25 km)

30 vertikale Schichten

Antrieb mit Reanalyse-Daten(ERA-40 oder NCEP)

Arktische Meereisentwicklung 1948–2008 3 / 16

HIRHAM–NAOSIMGekoppeltes regionales Atmosphäre–Ozean–Meereis–Modell

0˚

30˚E

60˚E

90˚E

120˚E

150˚E

180˚

150˚W

120˚

W

90˚W

60˚W

30˚W

NAOSIM

HIRHAM

Atmosphärenmodell HIRHAM

HIRLAM + ECHAM4

horizontale Auflösung 0.5◦

(∼ 50 km)

19 vertikale Schichten

Ozean–Eis-Modell NAOSIM

Ozean basiert auf MOM-2

Eis: EVP–Rheologie +0-Schicht-Thermodynamik

horizontale Auflösung 0.25◦

(∼ 25 km)

30 vertikale Schichten

Antrieb mit Reanalyse-Daten(ERA-40 oder NCEP)

Arktische Meereisentwicklung 1948–2008 3 / 16

HIRHAM–NAOSIMVerbesserte Prozessbeschreibungen (Parametrisierungen)

Standard-Schema Neues Schema

EiswachstumWärmebilanz des kombiniertenSystems aus ozeanischerMischungsschicht und Meereis

Getrennte Wärmebilanzen anden einzelnen Grenzflächen(Meereis/offenes Wasser)

EisalbedoTemperaturabhängiges Schemavom ECHAM4 (Version desECHO-G)

Temperaturabhängiges Schemavon Køltzow (2007), das Anteilevon Eis, Schnee und Schmelz-tümpeln sowie Transparenz vondünnem Eis berücksichtigt

Schneebe-deckung

(a) Grenzwert der Schneedicke(Standard Albedoschema)

(b) Ursprünglicher Ansatz desECHAM4 für Landflächen(Neues Albedoschema)

Tangens-Hyperbolicus-Funktionder Schneedicke nach Roeschet al. (2001)

( Für weitere Details siehe Dorn et al., Ocean Modelling, 2009 )

Arktische Meereisentwicklung 1948–2008 4 / 16

HIRHAM–NAOSIMVerbesserte Prozessbeschreibungen (Parametrisierungen)

Standard-Schema Neues Schema

EiswachstumWärmebilanz des kombiniertenSystems aus ozeanischerMischungsschicht und Meereis

Getrennte Wärmebilanzen anden einzelnen Grenzflächen(Meereis/offenes Wasser)

EisalbedoTemperaturabhängiges Schemavom ECHAM4 (Version desECHO-G)

Temperaturabhängiges Schemavon Køltzow (2007), das Anteilevon Eis, Schnee und Schmelz-tümpeln sowie Transparenz vondünnem Eis berücksichtigt

Schneebe-deckung

(a) Grenzwert der Schneedicke(Standard Albedoschema)

(b) Ursprünglicher Ansatz desECHAM4 für Landflächen(Neues Albedoschema)

Tangens-Hyperbolicus-Funktionder Schneedicke nach Roeschet al. (2001)

( Für weitere Details siehe Dorn et al., Ocean Modelling, 2009 )

Arktische Meereisentwicklung 1948–2008 4 / 16

HIRHAM–NAOSIMVerbesserte Prozessbeschreibungen (Parametrisierungen)

Standard-Schema Neues Schema

EiswachstumWärmebilanz des kombiniertenSystems aus ozeanischerMischungsschicht und Meereis

Getrennte Wärmebilanzen anden einzelnen Grenzflächen(Meereis/offenes Wasser)

EisalbedoTemperaturabhängiges Schemavom ECHAM4 (Version desECHO-G)

Temperaturabhängiges Schemavon Køltzow (2007), das Anteilevon Eis, Schnee und Schmelz-tümpeln sowie Transparenz vondünnem Eis berücksichtigt

Schneebe-deckung

(a) Grenzwert der Schneedicke(Standard Albedoschema)

(b) Ursprünglicher Ansatz desECHAM4 für Landflächen(Neues Albedoschema)

Tangens-Hyperbolicus-Funktionder Schneedicke nach Roeschet al. (2001)

( Für weitere Details siehe Dorn et al., Ocean Modelling, 2009 )

Arktische Meereisentwicklung 1948–2008 4 / 16

Leistung der neuen SchemataMeereiskonzentration im September (1988–2000; Differenz zu SSM/I-Daten)

-0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6

standardminus SSM/I

Die Kombination verbesserter Parametrisierungen für Eiswachstum,Eisalbedo und Schneebedeckung verbessert die Simulation derMeereiskonzentration im Vergleich zu SSM/I-Satellitendaten.

Arktische Meereisentwicklung 1948–2008 5 / 16

Leistung der neuen SchemataMeereiskonzentration im September (1988–2000; Differenz zu SSM/I-Daten)

-0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6

standardminus SSM/I

-0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6

new-ice+alb+snowminus SSM/I

Die Kombination verbesserter Parametrisierungen für Eiswachstum,Eisalbedo und Schneebedeckung verbessert die Simulation derMeereiskonzentration im Vergleich zu SSM/I-Satellitendaten.

Arktische Meereisentwicklung 1948–2008 5 / 16

Leistung der neuen SchemataMeereiskonzentration im September (1988–2000; Differenz zu SSM/I-Daten)

-0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6

standardminus SSM/I

-0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6

new-ice+alb+snowminus SSM/I

Die Kombination verbesserter Parametrisierungen für Eiswachstum,Eisalbedo und Schneebedeckung verbessert die Simulation derMeereiskonzentration im Vergleich zu SSM/I-Satellitendaten.

Arktische Meereisentwicklung 1948–2008 5 / 16

Ensemble-SimulationenEnsemble von 6 Simulationen für die Periode 1948–2008

HIRHAM–NAOSIM–Simulationen mit verbesserten Parametrisierungen,

atmosphärischer Antrieb an den seitlichen Rändern mit NCEP Reanalyse-Daten,

6 Ensemble-Läufe mit unterschiedlichen Anfangsbedingungen für Ozean undMeereis (aus einem vorgeschalteten Spin-Up-Lauf):

Ensemble-Lauf Initialisierung

runA mit Ozean- & Eisfeldern vom 01.01.1955

runB mit Ozean- & Eisfeldern vom 01.01.1956

runC mit Ozean- & Eisfeldern vom 01.01.1957

runD mit Ozean- & Eisfeldern vom 01.01.1958

runE mit Ozean- & Eisfeldern vom 01.01.1959

runF mit Ozean- & Eisfeldern vom 01.01.1960

Arktische Meereisentwicklung 1948–2008 6 / 16

Ensemble-SimulationenEisdicken-Klimatologie für März, 1948–2008

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Mar. clim.(runA)

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Mar. clim.(runB)

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Mar. clim.(runC)

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Mar. clim.(runD)

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Mar. clim.(runE)

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Mar. clim.(runF)

( weiße Linie: simulierte Eisausdehnung – orange Linie: beobachtete Eisausdehnung )

Arktische Meereisentwicklung 1948–2008 7 / 16

Ensemble-SimulationenEisdicken-Klimatologie für September, 1948–2008

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Sep. clim.(runA)

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Sep. clim.(runB)

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Sep. clim.(runC)

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Sep. clim.(runD)

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Sep. clim.(runE)

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Sep. clim.(runF)

( weiße Linie: simulierte Eisausdehnung – orange Linie: beobachtete Eisausdehnung )

Arktische Meereisentwicklung 1948–2008 8 / 16

Ensemble-Simulationen

1950 1960 1970 1980 1990 2000

Year

11

12

13

14

15

Ice

Ext

ent [

106 k

m2 ]

Arctic sea-ice extent in March

1950 1960 1970 1980 1990 2000

Year

16

18

20

22

24

Ice

Vol

ume

[103 k

m3 ]

Arctic sea-ice volume in March

— Ensemblemittel ± 2 Standardabweichungen

-·- NCEP Reanalyse-Daten

— SSM/I Satelliten-Daten

Systematische Überschätzung derWinter-Eisausdehnung im Modell.

Starke interannuelle Variabilität inden Modellläufen.

Interne Variabilität derEnsemble-Läufe ist gering.

Multi-dekadische Variabilität imEisvolumen in allen Läufen.

Externer atmos. Antrieb ursächlichfür Eis-Variabilität im Winter.

Arktische Meereisentwicklung 1948–2008 9 / 16

Ensemble-Simulationen

1950 1960 1970 1980 1990 2000

Year

11

12

13

14

15

Ice

Ext

ent [

106 k

m2 ]

Arctic sea-ice extent in March

1950 1960 1970 1980 1990 2000

Year

16

18

20

22

24

Ice

Vol

ume

[103 k

m3 ]

Arctic sea-ice volume in March

— Ensemblemittel ± 2 Standardabweichungen

-·- NCEP Reanalyse-Daten

— SSM/I Satelliten-Daten

Systematische Überschätzung derWinter-Eisausdehnung im Modell.

Starke interannuelle Variabilität inden Modellläufen.

Interne Variabilität derEnsemble-Läufe ist gering.

Multi-dekadische Variabilität imEisvolumen in allen Läufen.

Externer atmos. Antrieb ursächlichfür Eis-Variabilität im Winter.

Arktische Meereisentwicklung 1948–2008 9 / 16

Ensemble-Simulationen

1950 1960 1970 1980 1990 2000

Year

11

12

13

14

15

Ice

Ext

ent [

106 k

m2 ]

Arctic sea-ice extent in March

1950 1960 1970 1980 1990 2000

Year

16

18

20

22

24

Ice

Vol

ume

[103 k

m3 ]

Arctic sea-ice volume in March

— Ensemblemittel ± 2 Standardabweichungen

-·- NCEP Reanalyse-Daten

— SSM/I Satelliten-Daten

Systematische Überschätzung derWinter-Eisausdehnung im Modell.

Starke interannuelle Variabilität inden Modellläufen.

Interne Variabilität derEnsemble-Läufe ist gering.

Multi-dekadische Variabilität imEisvolumen in allen Läufen.

Externer atmos. Antrieb ursächlichfür Eis-Variabilität im Winter.

Arktische Meereisentwicklung 1948–2008 9 / 16

Ensemble-Simulationen

1950 1960 1970 1980 1990 2000

Year

11

12

13

14

15

Ice

Ext

ent [

106 k

m2 ]

Arctic sea-ice extent in March

1950 1960 1970 1980 1990 2000

Year

16

18

20

22

24

Ice

Vol

ume

[103 k

m3 ]

Arctic sea-ice volume in March

— Ensemblemittel ± 2 Standardabweichungen

-·- NCEP Reanalyse-Daten

— SSM/I Satelliten-Daten

Systematische Überschätzung derWinter-Eisausdehnung im Modell.

Starke interannuelle Variabilität inden Modellläufen.

Interne Variabilität derEnsemble-Läufe ist gering.

Multi-dekadische Variabilität imEisvolumen in allen Läufen.

Externer atmos. Antrieb ursächlichfür Eis-Variabilität im Winter.

Arktische Meereisentwicklung 1948–2008 9 / 16

Ensemble-Simulationen

1950 1960 1970 1980 1990 2000

Year

11

12

13

14

15

Ice

Ext

ent [

106 k

m2 ]

Arctic sea-ice extent in March

1950 1960 1970 1980 1990 2000

Year

16

18

20

22

24

Ice

Vol

ume

[103 k

m3 ]

Arctic sea-ice volume in March

— Ensemblemittel ± 2 Standardabweichungen

-·- NCEP Reanalyse-Daten

— SSM/I Satelliten-Daten

Systematische Überschätzung derWinter-Eisausdehnung im Modell.

Starke interannuelle Variabilität inden Modellläufen.

Interne Variabilität derEnsemble-Läufe ist gering.

Multi-dekadische Variabilität imEisvolumen in allen Läufen.

Externer atmos. Antrieb ursächlichfür Eis-Variabilität im Winter.

Arktische Meereisentwicklung 1948–2008 9 / 16

Ensemble-Simulationen

1950 1960 1970 1980 1990 2000

Year

11

12

13

14

15

Ice

Ext

ent [

106 k

m2 ]

Arctic sea-ice extent in March

1950 1960 1970 1980 1990 2000

Year

16

18

20

22

24

Ice

Vol

ume

[103 k

m3 ]

Arctic sea-ice volume in March

— Ensemblemittel ± 2 Standardabweichungen

-·- NCEP Reanalyse-Daten

— SSM/I Satelliten-Daten

Systematische Überschätzung derWinter-Eisausdehnung im Modell.

Starke interannuelle Variabilität inden Modellläufen.

Interne Variabilität derEnsemble-Läufe ist gering.

Multi-dekadische Variabilität imEisvolumen in allen Läufen.

Externer atmos. Antrieb ursächlichfür Eis-Variabilität im Winter.

Arktische Meereisentwicklung 1948–2008 9 / 16

Ensemble-Simulationen

1950 1960 1970 1980 1990 2000

Year

4

5

6

7

8

9

Ice

Ext

ent [

106 k

m2 ]

Arctic sea-ice extent in September

1950 1960 1970 1980 1990 2000

Year

6

8

10

12

14

Ice

Vol

ume

[103 k

m3 ]

Arctic sea-ice volume in September

— Ensemblemittel ± 2 Standardabweichungen

-·- NCEP Reanalyse-Daten

— SSM/I Satelliten-Daten

Kein Abwärtstrend der Sommer-Eisausdehnung im Modell.

Teilweise Übereinstimmung nach1979 (Satelliten-Ära).

Interne Variabilität ist im Sommergrößer als im Winter.

Multi-dekadische Variabilität imEisvolumen auch im Sommer.

Zwei Fallbeispiele:September 1995 und 2007

Arktische Meereisentwicklung 1948–2008 10 / 16

Ensemble-Simulationen

1950 1960 1970 1980 1990 2000

Year

4

5

6

7

8

9

Ice

Ext

ent [

106 k

m2 ]

Arctic sea-ice extent in September

1950 1960 1970 1980 1990 2000

Year

6

8

10

12

14

Ice

Vol

ume

[103 k

m3 ]

Arctic sea-ice volume in September

— Ensemblemittel ± 2 Standardabweichungen

-·- NCEP Reanalyse-Daten

— SSM/I Satelliten-Daten

Kein Abwärtstrend der Sommer-Eisausdehnung im Modell.

Teilweise Übereinstimmung nach1979 (Satelliten-Ära).

Interne Variabilität ist im Sommergrößer als im Winter.

Multi-dekadische Variabilität imEisvolumen auch im Sommer.

Zwei Fallbeispiele:September 1995 und 2007

Arktische Meereisentwicklung 1948–2008 10 / 16

Ensemble-Simulationen

1950 1960 1970 1980 1990 2000

Year

4

5

6

7

8

9

Ice

Ext

ent [

106 k

m2 ]

Arctic sea-ice extent in September

1950 1960 1970 1980 1990 2000

Year

6

8

10

12

14

Ice

Vol

ume

[103 k

m3 ]

Arctic sea-ice volume in September

— Ensemblemittel ± 2 Standardabweichungen

-·- NCEP Reanalyse-Daten

— SSM/I Satelliten-Daten

Kein Abwärtstrend der Sommer-Eisausdehnung im Modell.

Teilweise Übereinstimmung nach1979 (Satelliten-Ära).

Interne Variabilität ist im Sommergrößer als im Winter.

Multi-dekadische Variabilität imEisvolumen auch im Sommer.

Zwei Fallbeispiele:September 1995 und 2007

Arktische Meereisentwicklung 1948–2008 10 / 16

Ensemble-Simulationen

1950 1960 1970 1980 1990 2000

Year

4

5

6

7

8

9

Ice

Ext

ent [

106 k

m2 ]

Arctic sea-ice extent in September

1950 1960 1970 1980 1990 2000

Year

6

8

10

12

14

Ice

Vol

ume

[103 k

m3 ]

Arctic sea-ice volume in September

— Ensemblemittel ± 2 Standardabweichungen

-·- NCEP Reanalyse-Daten

— SSM/I Satelliten-Daten

Kein Abwärtstrend der Sommer-Eisausdehnung im Modell.

Teilweise Übereinstimmung nach1979 (Satelliten-Ära).

Interne Variabilität ist im Sommergrößer als im Winter.

Multi-dekadische Variabilität imEisvolumen auch im Sommer.

Zwei Fallbeispiele:September 1995 und 2007

Arktische Meereisentwicklung 1948–2008 10 / 16

Ensemble-Simulationen

1950 1960 1970 1980 1990 2000

Year

4

5

6

7

8

9

Ice

Ext

ent [

106 k

m2 ]

Arctic sea-ice extent in September

1950 1960 1970 1980 1990 2000

Year

6

8

10

12

14

Ice

Vol

ume

[103 k

m3 ]

Arctic sea-ice volume in September

— Ensemblemittel ± 2 Standardabweichungen

-·- NCEP Reanalyse-Daten

— SSM/I Satelliten-Daten

Kein Abwärtstrend der Sommer-Eisausdehnung im Modell.

Teilweise Übereinstimmung nach1979 (Satelliten-Ära).

Interne Variabilität ist im Sommergrößer als im Winter.

Multi-dekadische Variabilität imEisvolumen auch im Sommer.

Zwei Fallbeispiele:September 1995 und 2007

Arktische Meereisentwicklung 1948–2008 10 / 16

Ensemble-Simulationen

1950 1960 1970 1980 1990 2000

Year

4

5

6

7

8

9

Ice

Ext

ent [

106 k

m2 ]

Arctic sea-ice extent in September

1950 1960 1970 1980 1990 2000

Year

6

8

10

12

14

Ice

Vol

ume

[103 k

m3 ]

Arctic sea-ice volume in September

— Ensemblemittel ± 2 Standardabweichungen

-·- NCEP Reanalyse-Daten

— SSM/I Satelliten-Daten

Kein Abwärtstrend der Sommer-Eisausdehnung im Modell.

Teilweise Übereinstimmung nach1979 (Satelliten-Ära).

Interne Variabilität ist im Sommergrößer als im Winter.

Multi-dekadische Variabilität imEisvolumen auch im Sommer.

Zwei Fallbeispiele:September 1995 und 2007

Arktische Meereisentwicklung 1948–2008 10 / 16

FallbeispieleMittlere Eisdicke im September 1995

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Sep. 1995(runA)

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Sep. 1995(runB)

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Sep. 1995(runC)

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Sep. 1995(runD)

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Sep. 1995(runE)

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Sep. 1995(runF)

( weiße Linie: simulierte Eisausdehnung – orange Linie: beobachtete Eisausdehnung )

Arktische Meereisentwicklung 1948–2008 11 / 16

FallbeispieleMittlerer Luftdruck im Sommer 1995 (Juni–Sept.)

< 1006

1006 - 1007

1007 - 1008

1008 - 1009

1009 - 1010

1010 - 1011

1011 - 1012

1012 - 1013

1013 - 1014

1014 - 1015

1015 - 1016

1016 - 1017

1017 - 1018

> 1018

1995 - JJAS (runA)

< 1006

1006 - 1007

1007 - 1008

1008 - 1009

1009 - 1010

1010 - 1011

1011 - 1012

1012 - 1013

1013 - 1014

1014 - 1015

1015 - 1016

1016 - 1017

1017 - 1018

> 1018

1995 - JJAS (runB)

< 1006

1006 - 1007

1007 - 1008

1008 - 1009

1009 - 1010

1010 - 1011

1011 - 1012

1012 - 1013

1013 - 1014

1014 - 1015

1015 - 1016

1016 - 1017

1017 - 1018

> 1018

1995 - JJAS (runC)

< 1006

1006 - 1007

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1008 - 1009

1009 - 1010

1010 - 1011

1011 - 1012

1012 - 1013

1013 - 1014

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1015 - 1016

1016 - 1017

1017 - 1018

> 1018

1995 - JJAS (runD)

< 1006

1006 - 1007

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1009 - 1010

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1011 - 1012

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1995 - JJAS (runE)

< 1006

1006 - 1007

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1016 - 1017

1017 - 1018

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1995 - JJAS (runF)

< 1006

1006 - 1007

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1009 - 1010

1010 - 1011

1011 - 1012

1012 - 1013

1013 - 1014

1014 - 1015

1015 - 1016

1016 - 1017

1017 - 1018

> 1018

1995 - JJAS (NCEP)

runB (runA), mit bester (schlechtester) Reproduktion der beob. Eisausdehnung,zeigt beste (schlechteste) Reproduktion der beob. Luftdruckmuster in denvorangegangenen Monaten.

Realistische Simulation der atmosphärischen Zirkulation im Sommer istVoraussetzung für realistische Simulation des Eisrückgangs.

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Arktische Meereisentwicklung 1948–2008 12 / 16

FallbeispieleMittlerer Luftdruck im Sommer 1995 (Juni–Sept.)

< 1006

1006 - 1007

1007 - 1008

1008 - 1009

1009 - 1010

1010 - 1011

1011 - 1012

1012 - 1013

1013 - 1014

1014 - 1015

1015 - 1016

1016 - 1017

1017 - 1018

> 1018

1995 - JJAS (runA)

< 1006

1006 - 1007

1007 - 1008

1008 - 1009

1009 - 1010

1010 - 1011

1011 - 1012

1012 - 1013

1013 - 1014

1014 - 1015

1015 - 1016

1016 - 1017

1017 - 1018

> 1018

1995 - JJAS (runB)

< 1006

1006 - 1007

1007 - 1008

1008 - 1009

1009 - 1010

1010 - 1011

1011 - 1012

1012 - 1013

1013 - 1014

1014 - 1015

1015 - 1016

1016 - 1017

1017 - 1018

> 1018

1995 - JJAS (runC)

< 1006

1006 - 1007

1007 - 1008

1008 - 1009

1009 - 1010

1010 - 1011

1011 - 1012

1012 - 1013

1013 - 1014

1014 - 1015

1015 - 1016

1016 - 1017

1017 - 1018

> 1018

1995 - JJAS (runD)

< 1006

1006 - 1007

1007 - 1008

1008 - 1009

1009 - 1010

1010 - 1011

1011 - 1012

1012 - 1013

1013 - 1014

1014 - 1015

1015 - 1016

1016 - 1017

1017 - 1018

> 1018

1995 - JJAS (runE)

< 1006

1006 - 1007

1007 - 1008

1008 - 1009

1009 - 1010

1010 - 1011

1011 - 1012

1012 - 1013

1013 - 1014

1014 - 1015

1015 - 1016

1016 - 1017

1017 - 1018

> 1018

1995 - JJAS (runF)

< 1006

1006 - 1007

1007 - 1008

1008 - 1009

1009 - 1010

1010 - 1011

1011 - 1012

1012 - 1013

1013 - 1014

1014 - 1015

1015 - 1016

1016 - 1017

1017 - 1018

> 1018

1995 - JJAS (NCEP)

runB (runA), mit bester (schlechtester) Reproduktion der beob. Eisausdehnung,zeigt beste (schlechteste) Reproduktion der beob. Luftdruckmuster in denvorangegangenen Monaten.

Realistische Simulation der atmosphärischen Zirkulation im Sommer istVoraussetzung für realistische Simulation des Eisrückgangs.

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%

Arktische Meereisentwicklung 1948–2008 12 / 16

FallbeispieleMittlerer Luftdruck im Sommer 1995 (Juni–Sept.)

< 1006

1006 - 1007

1007 - 1008

1008 - 1009

1009 - 1010

1010 - 1011

1011 - 1012

1012 - 1013

1013 - 1014

1014 - 1015

1015 - 1016

1016 - 1017

1017 - 1018

> 1018

1995 - JJAS (runA)

< 1006

1006 - 1007

1007 - 1008

1008 - 1009

1009 - 1010

1010 - 1011

1011 - 1012

1012 - 1013

1013 - 1014

1014 - 1015

1015 - 1016

1016 - 1017

1017 - 1018

> 1018

1995 - JJAS (runB)

< 1006

1006 - 1007

1007 - 1008

1008 - 1009

1009 - 1010

1010 - 1011

1011 - 1012

1012 - 1013

1013 - 1014

1014 - 1015

1015 - 1016

1016 - 1017

1017 - 1018

> 1018

1995 - JJAS (runC)

< 1006

1006 - 1007

1007 - 1008

1008 - 1009

1009 - 1010

1010 - 1011

1011 - 1012

1012 - 1013

1013 - 1014

1014 - 1015

1015 - 1016

1016 - 1017

1017 - 1018

> 1018

1995 - JJAS (runD)

< 1006

1006 - 1007

1007 - 1008

1008 - 1009

1009 - 1010

1010 - 1011

1011 - 1012

1012 - 1013

1013 - 1014

1014 - 1015

1015 - 1016

1016 - 1017

1017 - 1018

> 1018

1995 - JJAS (runE)

< 1006

1006 - 1007

1007 - 1008

1008 - 1009

1009 - 1010

1010 - 1011

1011 - 1012

1012 - 1013

1013 - 1014

1014 - 1015

1015 - 1016

1016 - 1017

1017 - 1018

> 1018

1995 - JJAS (runF)

< 1006

1006 - 1007

1007 - 1008

1008 - 1009

1009 - 1010

1010 - 1011

1011 - 1012

1012 - 1013

1013 - 1014

1014 - 1015

1015 - 1016

1016 - 1017

1017 - 1018

> 1018

1995 - JJAS (NCEP)

runB (runA), mit bester (schlechtester) Reproduktion der beob. Eisausdehnung,zeigt beste (schlechteste) Reproduktion der beob. Luftdruckmuster in denvorangegangenen Monaten.

Realistische Simulation der atmosphärischen Zirkulation im Sommer istVoraussetzung für realistische Simulation des Eisrückgangs.

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Arktische Meereisentwicklung 1948–2008 12 / 16

FallbeispieleMittlerer Luftdruck im Sommer 1995 (Juni–Sept.)

< 1006

1006 - 1007

1007 - 1008

1008 - 1009

1009 - 1010

1010 - 1011

1011 - 1012

1012 - 1013

1013 - 1014

1014 - 1015

1015 - 1016

1016 - 1017

1017 - 1018

> 1018

1995 - JJAS (runA)

< 1006

1006 - 1007

1007 - 1008

1008 - 1009

1009 - 1010

1010 - 1011

1011 - 1012

1012 - 1013

1013 - 1014

1014 - 1015

1015 - 1016

1016 - 1017

1017 - 1018

> 1018

1995 - JJAS (runB)

< 1006

1006 - 1007

1007 - 1008

1008 - 1009

1009 - 1010

1010 - 1011

1011 - 1012

1012 - 1013

1013 - 1014

1014 - 1015

1015 - 1016

1016 - 1017

1017 - 1018

> 1018

1995 - JJAS (runC)

< 1006

1006 - 1007

1007 - 1008

1008 - 1009

1009 - 1010

1010 - 1011

1011 - 1012

1012 - 1013

1013 - 1014

1014 - 1015

1015 - 1016

1016 - 1017

1017 - 1018

> 1018

1995 - JJAS (runD)

< 1006

1006 - 1007

1007 - 1008

1008 - 1009

1009 - 1010

1010 - 1011

1011 - 1012

1012 - 1013

1013 - 1014

1014 - 1015

1015 - 1016

1016 - 1017

1017 - 1018

> 1018

1995 - JJAS (runE)

< 1006

1006 - 1007

1007 - 1008

1008 - 1009

1009 - 1010

1010 - 1011

1011 - 1012

1012 - 1013

1013 - 1014

1014 - 1015

1015 - 1016

1016 - 1017

1017 - 1018

> 1018

1995 - JJAS (runF)

< 1006

1006 - 1007

1007 - 1008

1008 - 1009

1009 - 1010

1010 - 1011

1011 - 1012

1012 - 1013

1013 - 1014

1014 - 1015

1015 - 1016

1016 - 1017

1017 - 1018

> 1018

1995 - JJAS (NCEP)

runB (runA), mit bester (schlechtester) Reproduktion der beob. Eisausdehnung,zeigt beste (schlechteste) Reproduktion der beob. Luftdruckmuster in denvorangegangenen Monaten.

Realistische Simulation der atmosphärischen Zirkulation im Sommer istVoraussetzung für realistische Simulation des Eisrückgangs.

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Arktische Meereisentwicklung 1948–2008 12 / 16

FallbeispieleMittlere Eisdicke im September 2007

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Sep. 2007(runA)

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Sep. 2007(runB)

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Sep. 2007(runC)

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Sep. 2007(runD)

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Sep. 2007(runE)

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Sep. 2007(runF)

( weiße Linie: simulierte Eisausdehnung – orange Linie: beobachtete Eisausdehnung )

Arktische Meereisentwicklung 1948–2008 13 / 16

FallbeispieleMittlerer Luftdruck im Sommer 2007 (Juni–Sept.)

< 1006

1006 - 1007

1007 - 1008

1008 - 1009

1009 - 1010

1010 - 1011

1011 - 1012

1012 - 1013

1013 - 1014

1014 - 1015

1015 - 1016

1016 - 1017

1017 - 1018

> 1018

2007 - JJAS (runA)

< 1006

1006 - 1007

1007 - 1008

1008 - 1009

1009 - 1010

1010 - 1011

1011 - 1012

1012 - 1013

1013 - 1014

1014 - 1015

1015 - 1016

1016 - 1017

1017 - 1018

> 1018

2007 - JJAS (runB)

< 1006

1006 - 1007

1007 - 1008

1008 - 1009

1009 - 1010

1010 - 1011

1011 - 1012

1012 - 1013

1013 - 1014

1014 - 1015

1015 - 1016

1016 - 1017

1017 - 1018

> 1018

2007 - JJAS (runC)

< 1006

1006 - 1007

1007 - 1008

1008 - 1009

1009 - 1010

1010 - 1011

1011 - 1012

1012 - 1013

1013 - 1014

1014 - 1015

1015 - 1016

1016 - 1017

1017 - 1018

> 1018

2007 - JJAS (runD)

< 1006

1006 - 1007

1007 - 1008

1008 - 1009

1009 - 1010

1010 - 1011

1011 - 1012

1012 - 1013

1013 - 1014

1014 - 1015

1015 - 1016

1016 - 1017

1017 - 1018

> 1018

2007 - JJAS (runE)

< 1006

1006 - 1007

1007 - 1008

1008 - 1009

1009 - 1010

1010 - 1011

1011 - 1012

1012 - 1013

1013 - 1014

1014 - 1015

1015 - 1016

1016 - 1017

1017 - 1018

> 1018

2007 - JJAS (runF)

< 1006

1006 - 1007

1007 - 1008

1008 - 1009

1009 - 1010

1010 - 1011

1011 - 1012

1012 - 1013

1013 - 1014

1014 - 1015

1015 - 1016

1016 - 1017

1017 - 1018

> 1018

2007 - JJAS (NCEP)

Alle Ensemble-Läufe reproduzieren die beobachteten Luftdruckmuster, dochkeiner reproduziert die beobachtete Eisausdehnung im Sommer.

Eine realistische Simulation der atmosphärischen Zirkulation im Sommer ist einenotwendige, aber nicht hinreichende Bedingung für eine realistische Simulationdes Eisrückgangs.

Arktische Meereisentwicklung 1948–2008 14 / 16

FallbeispieleMittlerer Luftdruck im Sommer 2007 (Juni–Sept.)

< 1006

1006 - 1007

1007 - 1008

1008 - 1009

1009 - 1010

1010 - 1011

1011 - 1012

1012 - 1013

1013 - 1014

1014 - 1015

1015 - 1016

1016 - 1017

1017 - 1018

> 1018

2007 - JJAS (runA)

< 1006

1006 - 1007

1007 - 1008

1008 - 1009

1009 - 1010

1010 - 1011

1011 - 1012

1012 - 1013

1013 - 1014

1014 - 1015

1015 - 1016

1016 - 1017

1017 - 1018

> 1018

2007 - JJAS (runB)

< 1006

1006 - 1007

1007 - 1008

1008 - 1009

1009 - 1010

1010 - 1011

1011 - 1012

1012 - 1013

1013 - 1014

1014 - 1015

1015 - 1016

1016 - 1017

1017 - 1018

> 1018

2007 - JJAS (runC)

< 1006

1006 - 1007

1007 - 1008

1008 - 1009

1009 - 1010

1010 - 1011

1011 - 1012

1012 - 1013

1013 - 1014

1014 - 1015

1015 - 1016

1016 - 1017

1017 - 1018

> 1018

2007 - JJAS (runD)

< 1006

1006 - 1007

1007 - 1008

1008 - 1009

1009 - 1010

1010 - 1011

1011 - 1012

1012 - 1013

1013 - 1014

1014 - 1015

1015 - 1016

1016 - 1017

1017 - 1018

> 1018

2007 - JJAS (runE)

< 1006

1006 - 1007

1007 - 1008

1008 - 1009

1009 - 1010

1010 - 1011

1011 - 1012

1012 - 1013

1013 - 1014

1014 - 1015

1015 - 1016

1016 - 1017

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2007 - JJAS (runF)

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2007 - JJAS (NCEP)

Alle Ensemble-Läufe reproduzieren die beobachteten Luftdruckmuster, dochkeiner reproduziert die beobachtete Eisausdehnung im Sommer.

Eine realistische Simulation der atmosphärischen Zirkulation im Sommer ist einenotwendige, aber nicht hinreichende Bedingung für eine realistische Simulationdes Eisrückgangs.

Arktische Meereisentwicklung 1948–2008 14 / 16

Zusammenfassung

Die Simulation des Meereises im Sommer konnte durch dieKombination weiterentwickelter Parametrisierungen verbessert werden(infolge einer realistischeren Darstellung der Eis–Albedo-Rückkopplung)

Jahr-zu-Jahr-Variabilität der Eisbedeckung ist mit Unterschieden in deratmosphärischen Zirkulation verbunden(realistische Simulation der atmosphärischen Zirkulation ist notwendig, aber nichthinreichend, um die beobachtete Eisausdehnung im Sommer zu reproduzieren)

Interne Variabilität spielt eine wichtige Rolle im Sommer(externe Variabilität dominiert im Winter)

Das Modell zeigt deutliche multi-dekadische Variabilität im Eisvolumen(lediglich bedingt durch den großräumigen atmosphärischen Antrieb)

Arktische Meereisentwicklung 1948–2008 15 / 16

Zusammenfassung

Die Simulation des Meereises im Sommer konnte durch dieKombination weiterentwickelter Parametrisierungen verbessert werden(infolge einer realistischeren Darstellung der Eis–Albedo-Rückkopplung)

Jahr-zu-Jahr-Variabilität der Eisbedeckung ist mit Unterschieden in deratmosphärischen Zirkulation verbunden(realistische Simulation der atmosphärischen Zirkulation ist notwendig, aber nichthinreichend, um die beobachtete Eisausdehnung im Sommer zu reproduzieren)

Interne Variabilität spielt eine wichtige Rolle im Sommer(externe Variabilität dominiert im Winter)

Das Modell zeigt deutliche multi-dekadische Variabilität im Eisvolumen(lediglich bedingt durch den großräumigen atmosphärischen Antrieb)

Arktische Meereisentwicklung 1948–2008 15 / 16

Zusammenfassung

Die Simulation des Meereises im Sommer konnte durch dieKombination weiterentwickelter Parametrisierungen verbessert werden(infolge einer realistischeren Darstellung der Eis–Albedo-Rückkopplung)

Jahr-zu-Jahr-Variabilität der Eisbedeckung ist mit Unterschieden in deratmosphärischen Zirkulation verbunden(realistische Simulation der atmosphärischen Zirkulation ist notwendig, aber nichthinreichend, um die beobachtete Eisausdehnung im Sommer zu reproduzieren)

Interne Variabilität spielt eine wichtige Rolle im Sommer(externe Variabilität dominiert im Winter)

Das Modell zeigt deutliche multi-dekadische Variabilität im Eisvolumen(lediglich bedingt durch den großräumigen atmosphärischen Antrieb)

Arktische Meereisentwicklung 1948–2008 15 / 16

Zusammenfassung

Die Simulation des Meereises im Sommer konnte durch dieKombination weiterentwickelter Parametrisierungen verbessert werden(infolge einer realistischeren Darstellung der Eis–Albedo-Rückkopplung)

Jahr-zu-Jahr-Variabilität der Eisbedeckung ist mit Unterschieden in deratmosphärischen Zirkulation verbunden(realistische Simulation der atmosphärischen Zirkulation ist notwendig, aber nichthinreichend, um die beobachtete Eisausdehnung im Sommer zu reproduzieren)

Interne Variabilität spielt eine wichtige Rolle im Sommer(externe Variabilität dominiert im Winter)

Das Modell zeigt deutliche multi-dekadische Variabilität im Eisvolumen(lediglich bedingt durch den großräumigen atmosphärischen Antrieb)

Arktische Meereisentwicklung 1948–2008 15 / 16

Zusammenfassung

Offene Fragen:

Systematische Überschätzung der Winter-Eisausdehnung im Modell,speziell in der Labradorsee(möglicherweise infolge unrealistischer Ozeanströmungen und Tiefenkonvektion,verbunden mit inkorrektem Wärme- oder Eistransport?)

Beobachtete langfristige Abnahme der Eisausdehnung im Sommer wirdvom Modell nicht reproduziert(möglicherweise infolge einer geschlossenen Beringstraße oder klimatologischerOzeanränder im Nordatlantik?)

Vielen Dank!

Arktische Meereisentwicklung 1948–2008 16 / 16

Zusammenfassung

Offene Fragen:

Systematische Überschätzung der Winter-Eisausdehnung im Modell,speziell in der Labradorsee(möglicherweise infolge unrealistischer Ozeanströmungen und Tiefenkonvektion,verbunden mit inkorrektem Wärme- oder Eistransport?)

Beobachtete langfristige Abnahme der Eisausdehnung im Sommer wirdvom Modell nicht reproduziert(möglicherweise infolge einer geschlossenen Beringstraße oder klimatologischerOzeanränder im Nordatlantik?)

Vielen Dank!

Arktische Meereisentwicklung 1948–2008 16 / 16

Zusammenfassung

Offene Fragen:

Systematische Überschätzung der Winter-Eisausdehnung im Modell,speziell in der Labradorsee(möglicherweise infolge unrealistischer Ozeanströmungen und Tiefenkonvektion,verbunden mit inkorrektem Wärme- oder Eistransport?)

Beobachtete langfristige Abnahme der Eisausdehnung im Sommer wirdvom Modell nicht reproduziert(möglicherweise infolge einer geschlossenen Beringstraße oder klimatologischerOzeanränder im Nordatlantik?)

Vielen Dank!

Arktische Meereisentwicklung 1948–2008 16 / 16