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IPCC AR4 Klimawandel in den Polargebieten Peter Lemke Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung Bremerhaven Institut für Umweltphysik Universität Bremen IPCC AR4 1. Polargebiete 2. Arktis (& Antarktis) 3. Neumayer Inhalt IPCC AR4 1. Polargebiete 2. Arktis (& Antarktis) 3. Neumayer Inhalt IPCC AR4 Permafrost Eisschilde Meereis Die Polargebiete IPCC AR4 Klimasystem Hohe Albedo Latente Wärme Plastisches Material Effektiver Deckel IPCC AR4 Polargebiete Globales Klima Niedere Breiten sind Energie-Kollektoren Hohe Breiten sind Energie-Radiatoren Ausgleich durch Energietransport in Ozean und Atmosphäre Energietransport wird durch Temperaturgegensätze Äquator – Pol gesteuert

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Page 1: Polargebiete ˜ Globales Klima - Uni Trier · IPCC AR4 Global gemittelte Temperaturen steigen schneller mit der Zeit 100 0.074˜0.0 18 50 0.128˜0.0 26 Die wärmsten 13 Jahre: 1998,2005,2003,2002,2004,2006,

IPCC AR4

Klimawandel in den Polargebieten

Peter Lemke

Alfred-Wegener-Institut für Polar- und MeeresforschungBremerhaven

Institut für UmweltphysikUniversität Bremen

IPCC AR4

1. Polargebiete2. Arktis (& Antarktis)3. Neumayer

Inhalt

IPCC AR4

1. Polargebiete2. Arktis (& Antarktis)3. Neumayer

Inhalt

IPCC AR4

Permafrost

Eisschilde

Meereis

Die Polargebiete

IPCC AR4

KlimasystemHohe AlbedoLatente WärmePlastisches MaterialEffektiver Deckel

IPCC AR4

Polargebiete � Globales KlimaNiedere Breiten sind Energie-KollektorenHohe Breiten sind Energie-RadiatorenAusgleich durch Energietransport in Ozean und AtmosphäreEnergietransport wird durch Temperaturgegensätze Äquator – Pol gesteuert

Page 2: Polargebiete ˜ Globales Klima - Uni Trier · IPCC AR4 Global gemittelte Temperaturen steigen schneller mit der Zeit 100 0.074˜0.0 18 50 0.128˜0.0 26 Die wärmsten 13 Jahre: 1998,2005,2003,2002,2004,2006,

IPCC AR4

Meereis ist eine wichtige Süßwasser-Quelle (Nord-Atlantik, Weddellmeer) und beeinflusst

die

� globale ozeanische Tiefenzirkulation

Polargebiete � Globales Klima

IPCC AR4

Meereis behindert den Wärmeaustausch

IPCC AR4

Tiefen- und Bodenwasserbildung

IPCC AR4

Polargebiete � Globales KlimaGrößte Erwärmung in CO2–Klimaszenarien in Polargebieten (Oberflächen-Energiebilanz; Temperatur – Eisalbedo Feedback)

IPCC AR4

Erwärmung bei CO2 Verdopplung mit konstanter Albedo (FA) und mit Eis-Albedo Feedback (VA) (Hall, 2004)

GFDL model12 IPCC AR4 models

Erwärmung bei CO2 Verdopplung (Jahre 61-80) (Winton, 2006)

Verstärkte Reaktion in Polargebieten

Polargebiete � Globales Klima

IPCC AR4

1. Polargebiete2. Arktis (& Antarktis)3. Neumayer

Inhalt

Page 3: Polargebiete ˜ Globales Klima - Uni Trier · IPCC AR4 Global gemittelte Temperaturen steigen schneller mit der Zeit 100 0.074˜0.0 18 50 0.128˜0.0 26 Die wärmsten 13 Jahre: 1998,2005,2003,2002,2004,2006,

IPCC AR4

Global gemittelte Temperaturen steigen schneller mit der Zeit

100 0.074�0.018

50 0.128�0.026

Die wärmsten 13 Jahre:1998,2005,2003,2002,2004,2006,

2001,2007,1997,1995,1999,1990,2000

Periode Rate

Jahre �C/Dekade

IPCC AR4

Meereis-Ausdehung

NH Trend: -2.7% pro Dekade

SH Trend: nicht signifikant

IPCC AR4

Temperaturen in den Polargebieten

Trend (letzten 50 Jahre)

TArktis = 1,1°CTglobal = 0,6°C

IPCC AR4

Temperatur von Neumayer

?

IPCC AR4

A Synthesis of Antarctic Temperatures

Linear trends of annual mean surface temperature for the period 1958 and 2002 (Chapmann&Walsh,2005)

Neumayer

Faraday

IPCC AR4

Warme Arktis – kalte Antarktis

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IPCC AR4

Ocean Temperatures in Fram Strait

Depth: 250mBased on

monthly means

1997

2008

Time

(years)

IPCC AR4

Atlantic Water (T>2°C) temperature measured by moorings and from summer CTD sections

IPCC AR4

Sept 2007

Arctic Minimum Sea Ice Extent

Summer Minimum Decline(-7.4% per decade)

2008

1978 2007 IPCC AR4

Arctic Minimum Sea Ice Extent

IPCC AR4

Current Arctic Sea Ice Extent30 November 2008

IPCC AR4

Formatvorlage des Untertitelmasters durch Klicken bearbeiten

Airborne EM sea ice thickness sounding

EM bird

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IPCC AR4

EM induction sea ice thickness sounding

�Ice << �Sea t

Zi = dEM – dLaser

(snow + ice)dEM

dLaser

IPCC AR4

Formatvorlage des Untertitelmasters durch Klicken bearbeiten

{C2D3AFE7-85A0-48B7-8490-34E9647EB008}

Beaufort Sea

2007, 2008, 2009

{DB06D91E-9329-4840-81BC-5A09E3713DAE}

Laptev S

2008

{C66EEEFB-2CF0-455B-8486-340E0E634009}

Central Artic/Transpolar drift

{4F889437-29B4-4015-A7EC-96FB9CD7B1F7}

1991, 1996, 1998, 2001, 2004, 2007

{B5600C65-C727-46E9-9A6F-47AA25B8712D}

Lincoln Sea

2004, 2005, 2006, 2008

{556D417A-2DB1-485C-898A-2DE1476232E1}

Svalbard

2003, 2006

{CD0D59E3-7F75-48CD-8B6B-D262C1D1EB79}

Baltic Sea

{661E4FDF-0C59-4ECA-8449-540904B8C5BB}

2003, 2004, 2005, 2007

{06162AEB-1572-44B8-AA58-7E83D52BA2BE}

Framstrait

{35796FC2-4983-48AE-AAD6-FF9F54C7CA06}

2005, 2008

IPCC AR4

2004

Rabenstein, Hendricks,Leinweber, 2007

Ice thickness variability in the Transpolar Drift:1991, 1996, 1998, 2001, 2004 & 2007

Haas, 2004

2007

IPCC AR4

Sea Ice Thickness Lincoln Sea 2004 - 2008

Sea ice drift pattern 2007

Thinner Sea ice in the Lincoln Sea in May 2008 despite 2007 ice dynamics

GREENICE (EU)CryoVEx

IPCC AR4

Simulated Arctic Sea Ice Volume 1990 - 2007

Rüdiger Gerdes (NAOSIM)

1. Polargebiete2. Arktis (& Antarktis)3. Neumayer

Inhalt

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IPCC AR4

Neumayer „im Ozonloch“

Neumayer

König-Langlo, AWI IPCC AR4

Ozonprofile 2006

IPCC AR4

IPCC AR4

Zeit-Höhenschnitt von Ozon

König-Langlo, AWI

IPCC AR4

Stratosphärische Ozonabnahme

König-Langlo, AWI IPCC AR4

Zunahme der Globalstrahlung?

Martin Wild et al.

Science 308 2005

From Dimming to Brightening

Decadal Changes in Solar Radiation at Earth´s Surface

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IPCC AR4

LWD Trend at Neumayer

König-Langlo, AWI IPCC AR4

Sonnenscheindauer

König-Langlo, AWI

IPCC AR4

Sunshine Duration & no clouds detected

König-Langlo, AWI IPCC AR4

Temperatur unverändert,Globalstrahlung steigt,Gegenstrahlung sinkt,Sonnenscheindauer steigt dramatisch,Wolken werden weniger,

� These: Zirkulationsänderung in der Antarktis kompensiert Effekte der globalen

Trends bei Neumayer

König-Langlo, AWI

Heavy Precipitation and Strong Wind Events on the Antarctic Plateau: Observations from

Kohnen Station, Dronning Maud Land

2nd Antarctic Meteorological Observation, Modeling, and Forecasting Workshop, Rome, Italy, 26-28 June 2007

G. Birnbaum, J. Freitag, G. König-Langlo Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research, Bremerhaven

R. Brauner Deutscher Wetterdienst, Hamburg

C. Tijm-Reijmer Institute for Marine and Atmospheric Research, Utrecht University

Kohnen (75°S, 0°E, 2892 m)

Novo

Neumayer

European Project for Ice Coring in Antarctica (EPICA)

Motivation

High precipitation and strong wind events significantly influence accumulation pattern on the Antarctic Plateau.

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Synoptic classification of visually observed high precipitation events at Kohnen Station during summer campaigns from 2001 to 2006

Synoptic ClassificationCategory I: Occluding fronts of eastward moving lows reach the plateau. Category II: Lows or secondary lows which form east of the Greenwich Meridian move to the west (retrograde movement) and frontal clouds influence the plateau.Category III: Large-scale lifting processes due to an upper air low west of Kohnen Station cause snowfall on the plateau.

Frequency

61% of events

30% of events

9% of events

Birnbaum et al. (2006)

Strong Wind Events

Barchan Dune

Impact on snow surface structure

Category IV: Lows which move first from the Antarctic Peninsula / northern Weddell Sea southeastwards, then turn to southwest, and die close to Halley or the Filchner Ice Shelf

Category I: Lows which move first from the Antarctic Peninsula / northern Weddell Sea southeastwards to a position close to Neumayer and then continue moving to the east or northeast

Category II: Lows initially situated off the coast east of the Greenwich Meridian which move to the west (retrograde movement) along the shelf ice edge

Category III: Lows which move from the Antarctic Peninsula / northern Weddell Sea southeastwards to a position close to Neumayer and become stationary there

Synoptic classification of strong wind events Frequency

42% of events

14% of events

12% of events

12% of events

Pattern

TT

TT

T TT

TT

T

T TT

Period 1998-2006: 10 typical synoptic situations identified

Conclusions

Typical synoptic mechanisms for the occurrence of high precipitation and strong wind events could be identified.

Unexpected high number of events due to retrograde moving lows

Number of snow dunes formed per year and conserved in the firn could be explained by a combined analysis of atmospheric observations and model data.

IPCC AR4

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!