Dr. Gunnar Spreen
Univ. Bremen, Institut für Umweltphysik (IUP)
Habilitationsabsicht, Vorstellung seines Arbeitsgebietes:
Erdbeobachtung von Meereis in der Arktis: von langen Zeitreihen und aktuellen Entwicklungen
Abstract: Die Lufttemperatur in der Arktis erwärmt sich doppelt so schnell wie im globalen Mittel. Damit verbunden nimmt die Ausdehnung von arktischem Meereis ab (–4%/Dekade). Die Abnahme ist im Sommer am stärksten (–13%/Dekade). Gleichzeitig nimmt auch die Eisdicke und damit das Eisvolumen ab, während sich die Driftgeschwindigkeit des Eises und Länge der Schmelzperiode erhöht. In dieser „neuen Arktis“ ist das früher dominierende dicke mehrjährige Eis fast verschwunden und wurde durch dünneres erstjähriges Eis ersetzt. Diese Änderungen haben starke und hauptsächlich negative Auswirkungen auf das arktische aber auch globale Klimasystem mit Auswirkungen bis nach Europa. Die Biodiversität und das Leben der Menschen in der Arktis verändert sich, was aber auch neue Möglichkeiten für Schifffahrt und Öl- und Gasindustrie eröffnen kann.
Ein Großteil dieser Informationen wurde aus Satellitendaten abgeleitet. Aufgrund der enormen Größe und Unzugänglichkeit der Arktis ist die Fernerkundung von Satelliten das Mittel der Wahl, um das Meereis vollständig und über lange Zeiträume zu beobachten. Die Zeitreihe der Meereisausdehnung von satellitengestützten Mikrowellenradiometern ist mittlerweile mehr als 40 Jahre lang. Beobachtungen im Mikrowellenbereich sind ideal zur Beobachtung der Polarregionen, da sie durch Wolken schauen und unabhängig von Sonnenlicht sind. Neben der Fläche des Meereises können auch Eisdrift, -typ, Schneedicke und Eisdicke von Satelliten beobachtet werden. Dafür wird zurzeit die nächste Generation an Satelliten im Rahmen des europäischen Copernicus-Programms unter Beteiligung der Universität Bremen entwickelt. Insbesondere die Bestimmung der Eisdicke mit Hilfe von Altimetern und Mikrowellenradiometern war ein großer Schritt vorwärts. Heute erlaubt die große Anzahl von Radarsatelliten mit synthetischer Apertur (SAR) das ganze Jahr über die Beobachtung des Meereises mit hoher (1-100 m) räumlicher Auflösung. So können Risse und Rinnen im Eis erfasst werden, die wesentlich den (a) Wärmefluss zwischen Ozean und Atmosphäre beeinflussen, (b) den Lichteintrag in den Ozean und damit das pelagische Meeres-Ökosystem bestimmen und (c) eine große Hilfe für die schneller Schiffsnavigation im Packeis sind. Zur Entwicklung und Validierung von Fernerkundungsmethoden werden vor-Ort Beobachtung des Meereises benötigt. Die diesen September startende Expedition MOSAiC, bei der RV Polarstern für ein Jahr mit dem Meereis driften wird, wird solche Feldbeobachtungen in nie dagewesener Länge und Qualität liefern.
Der Vortrag gibt eine Übersicht über die verschiedenen Methoden zur Fernerkundung von Meereis von Satelliten und zeigt Anwendungen aus der Klimaforschung und Schifffahrt.