Daten von meereisportal.de 01.01.1904

Aktuelle Meereiskarten der Arktis und Antarktis ^{[1] [2] [3] [4] [5]} als Zeitraffer-Videos. Die Videos sind zusammengesetzt aus den täglichen Einzelgrafiken. Diese Grafiken soll man sich von einem FTP-Server laden können, aber das hat bei mir nicht geklappt, über ein paar Tricks habe ich sie mir aber doch einfach laden können.

Meereiskonzentration

Die hier für den Download bereitgestellten Daten, Kartendarstellungen und Auswertungen der Meereiskonzentration für die Arktis und Antarktis beruhen auf den im Folgenden aufgeführten Satellitenradiometern. Die Messungen mit dem Satellitenradiometer AMSR-E liegen im Zeitraum vom 19.06.2002 bis zum 30.09.2011 vor. Am 04.10.2011 mussten diese Messungen eingestellt werden.

Der Nachfolger AMSR2 wurde erfolgreich am 18. Mai 2012 in die Umlaufbahn geschickt und liefert nun seit 01.08.2012 tägliche Daten der Meereiskonzentration. Meereiskonzentrationsdaten basierend auf SSMIS liegen im Zeitraum vom 01.10.2011 bis heute vor. Da Daten von AMSR2 von höherer Qualität sind, wird SSMIS seit dem 01.08.2012 in diesem Archiv nur noch zum Füllen von Datenlücken von AMSR2 genutzt. Welcher Sensor für die Bestimmung der Meereiskonzentration verwendet wurde, ist im jeweiligen Namen der täglichen Datendatei festgehalten.

Alle Meereiskonzentrationsdaten (HDF Format) der Universität Bremen (Institut für Umweltphysik) für Arktis und Antarktis können rückwirkend bis 19.6.2002 auch hier abgerufen werden. Dort existieren einzelne Datensätze für arktische, antarktische und eine Anzahl von regionalen Karten in einer höheren Auflösung von 3.125km. Es wird eine polarsteografische Projektion verwendet. Die geografischen Koordinaten können in getrennten Dateien für die Arktis (hier) und für die Antarktis (hier) heruntergeladen werden.

Die Farbskalierung in den Karten gibt die Eiskonzentration wieder. Weiß steht für eine Meereiskonzentration von 100 Prozent, dunkelblau steht für Regionen mit der geringsten Meereiskonzentration. Als Meereisausdehnung wird nach gültiger Definition die Gesamtfläche bezeichnet, für die eine Eiskonzentration von mindestens 15% ermittelt werden konnte.

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Mehrjähriges Eis

Meereis in der Arktis kann in mehrere Typen klassifiziert werden. Die Haupttypen sind:

• Junges Eis („young ice“, YI): dünnes (bis 30 cm dick), neues Eis; enthält einige Untertypen; kann glatt oder rau sein.
• Einjähriges Eis („first-year ice“, FYI): während der kalten Saison gebildet; Dicke über 30 cm; Oberfläche kann eben, rau oder zerfurcht sein.
• Mehrjähriges Eis („multiyear ice“, MYI): Eis, das mindestens eine Schmelzperiode überdauert hat; weniger salzig und meist rauer als FYI, aber seine Topographie ist generell glatter als jene des FYI.

Die physikalischen Eigenschaften der verschiedenen Eistypen unterscheiden sich signifikant voneinander. Daher ist die Kenntnis des Meereistyps wichtig für eine Reihe von Aktivitäten, einschließlich der Navigation auf See, der Modellierung des Eis-Ozean-Atmosphärensystems und auch der Fernerkundung anderer, mit dem Meereis verbundener Größen, wie z. B. die Dicke der Schneeauflage auf dem Meereis. Mit dem jüngst beschleunigten Rückgang des MYI in der Arktis hat die tägliche Kartierung dieses Eistyps für viele Anwendungen an Bedeutung gewonnen.

Die MYI-Daten von dieser Webseite stammen von einer neuen, satellitenbasierten Erhebungsmethode des Meereistyps in der Arktis, mit der prinzipiell YI, FYI und MYI unterschieden werden können. Für diese werden aktive und passive Mikrowellendaten (Radar-Scatterometer bzw. Radiometer) verwendet. Erstere stammen von dem Sensor ASCAT an Bord der MetOp-Satelliten. Bis 2015 wurden Daten verwendet, die von Ifremer/CERSAT in das gängige polar-stereographische Gitter (“NSIDC grid”) interpoliert wurden. Seitdem werden die ASCAT-Daten an der Universität Bremen (Institut für Umweltphysik) in quasi-Echtzeit interpoliert. Die passiven Mikrowellendaten sind entweder von AMSR-E an Bord des Satelliten Aqua der NASA (bis 2011) oder von AMSR2 an Bord des Satelliten GCOM-W1 der JAXA (seit 2012). Mehr Informationen zur Datengewinnung und zum Algorithmus können unter dem nachfolgenden Link aufgerufen werden (https://seaice.uni-bremen.de/multiyear-ice-concentration/information/).

Direkt an der Küste kann das Signal des Scatterometers oder Radiometers durch den Einfluss des Landes verfälscht werden, was zu fehlerhaften MYI-Konzentrationen führt. Daher wird in den ersten zehn Tagen der Saison (Ende September) das MYI in einer ein Pixel breiten Zone entlang der gesamten Küste aus den Daten entfernt, es sei denn, es ist mit dem der Küste vorgelagerten MYI verbunden.

Schließlich werden Oberflächentemperatur- und Meereisdriftdaten in mehreren Korrekturläufen zur Berücksichtigung der Auswirkungen von Schmelz-Wiedergefrier-Prozessen, Schneemetamorphose und Meereisdrift verwendet. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass der Wettereinfluss auf die Oberfläche des MYI (einschließlich der Schneedecke) der Grund für erhebliche, tägliche Schwankungen der MYI-Konzentration sein kann und in der östlichen Arktis (Kara- und Laptewsee) unrealistisch hohe MYI-Konzentrationen im März und April auftreten, die wahrscheinlich auf kleine Bereiche des störenden MYI, verursacht durch raues junges Eis (möglicherweise in Verbindung mit nassem Schnee) im vergangenen Herbst, zurückzuführen sind.

Daten zum mehrjährigen Meereis in der Arktis sind für den Zeitraum von 2012 bis 2019 verfügbar und werden von der Universität Bremen (Institut für Umweltphysik) bereitgestellt. Da die Datengewinnung während der Schmelzsaison nicht funktioniert, umfassen die Daten normalerweise die Monate der Gefriersaison Oktober bis Mai.

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Meereisdicke (CryoSat-2)

Die verfügbaren Daten zur Meereisdicke stammen von CryoSat-2, einem Satelliten der Europäischen Weltraumagentur ESA. CryoSat-2 vermisst die Veränderung der polaren Eismassen, darunter die großen Eiskappen in der Antarktis und Grönland, Gletscher und auch das Meereis. Die Veränderungen sind zurzeit besonders am Arktischen Meereis zu beobachten. Ein wichtiges Ziel der CryoSat-2-Mission ist daher die Bestimmung der Dicke von arktischem Meereis. Entsprechende Daten für die Antarktis sind geplant.

Diese wird mit einem Radarabstandsmesser von CryoSat-2 über der Eisoberfläche, dem sogenannten Freibord, bestimmt. Das Alfred-Wegener-Institut arbeitet seit einigen Jahren zusammen mit der ESA an einem wissenschaftlichen Projekt, mit dem die Genauigkeit der Eisdickenmessungen von CryoSat-2 in der Arktis bestimmt werden soll. Ein Ergebnis dieses Projektes sind die ersten Freibord- und Eisdickenkarten von CryoSat-2, welche am Alfred-Wegener-Institut berechnet wurden (Deutsches CryoSat Projektbüro).

Diese Daten sind zunächst als eine Vorschau auf die endgültig zu erwartende Datenqualität abzusehen (Haftungsausschluss). Die Daten können auch per FTP heruntergeladen werden. Alle wichtigen Informationen über das AWI CryoSat-2 "Sea Ice Thickness Data Product" finden Sie im folgenden Dokument zusammengestellt.

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Vergleich der Eiskanten

Um eine vergleichende Aussage über die Veränderung der Meereiskonzentration in verschiedenen Regionen für unterschiedliche Monate und Jahre machen zu können, werden die Differenzen der Eiskanten auf einer Karte dargestellt. Hierzu kann aus den Daten der Meereiskonzentration der Universität Bremen (Institut für Umweltphysik) die monatlich gemittelte Position der Eiskante (15 % Meereiskonzentration) für den jeweiligen Monat des Jahres berechnet werden. Differenzen können dann zum langjährigen Mittelwert (von 2003 bis 2014) oder zu einem Monatsmittel des selben Monats eines beliebigen Jahres abgefragt werden. So werden Regionen mit einem Meereiszuwachs (blau) und einer Meereisabnahme (rot) deutlich sichtbar.

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Multi-Satelliten-Produkt für MOSAiC

Um die Meereissituation in der MOSAiC-Startregion zu beurteilen, muss auf multiple Informationen von Satellitenbeobachtungen zurückgegriffen werden. Diese erfassen unterschiedliche Meereisparameter und ermöglichen es dadurch, eine verbesserte Einschätzung der Meereissituation vor Ort zu bekommen. Zu den wichtigsten Parametern gehören die Eiskonzentration, die Eisbewegung sowie der generelle Zustand der Eisoberfläche. Dazu werden drei verschiedene Satellitenprodukte verwendet:

Hochauflösende Satellitenbilder (FramSat/Driftnoise.com, ESA)
Die Radar-Satellitenbilder von Sentinel-1 besitzen eine Auflösung von 50 m, womit es möglich ist, detaillierte Eigenschaften der Meereisoberfläche zu beobachten. Allerdings sind die Radarbilder aufgrund von Mehrdeutigkeiten nicht immer eindeutig zu interpretieren. Sehr dunkle Bereiche (wenig Rückstreuung) lassen entweder auf offenes Wasser (bei Windstille) oder junges Eis schließen. Hellere bis sehr helle Gebiete (viel Rückstreuung) weisen auf eine raue Oberfläche hin, also entweder älteres Meereis oder vom Wind aufgeraute offene See. Der Grad der Rückstreuung lässt Rückschlüsse auf die Rauigkeit der Oberfläche zu. Bei genauerer Betrachtung lassen sich einzelne Meereisschollen und Rinnen identifizieren.

Eiskonzentrationsprodukt AMSR-2 (AWI/JAXA)
Die Eiskonzentration, abgeleitet aus Daten des passiven Mikrowellenradiometers AMSR2 gib an, wieviel Prozent der Oberfläche innerhalb eines Gebietes mit Meereis bebedeckt ist. Diese Information wird farbkodiert und halbtransparent auf unseren Karten angezeigt und ist in einer Auflösung von 3 km vorhanden. Weitere Informationen zum Eiskonzentrationsprodukt siehe:
Beitsch, A.; Kaleschke, L. and Kern, S. (2014), Investigating High-Resolution AMSR2 Sea Ice Concentrations during the February 2013 Fracture Event in the Beaufort Sea. Remote Sensing, 6, 3841-3856, doi:10.3390/rs6053841.

Eisdriftprodukt (OSI SAF)
Die Eisdrift wird durch ein Korrelationsverfahren aus zeitversetzen Satellitendaten bestimmt. Sie gibt die Geschwindigkeit an, mit der sich das Meereis innerhalb der letzten 48 Stunden fortbewegt hat. Diese Information wird durch Vektorpfeile dargestellt, die je nach Geschwindigkeit in ihrer Länge variieren und die Richtung der Eisbewegung anzeigen.

Um all diese Informationen zeitnah und komprimiert zu nutzen, wurde ein automatischer Service entwickelt, der täglich jeweils zwei Karten bereitstellt:
1. Eine Karte, in der die drei Produkte in der obigen Reihenfolge überlagert für den vergangenen Tag gemeinsam dargestellt werden.
2. Eine Karte, in der im großen Ausschnitt das hochauflösende Satellitenbild nur mit den Eisdrift-Vektoren überlagert wird.
Da hochauflösende Satellitenbilder nicht immer für den gesamten Kartenausschnitt verfügbar sind, kommt es zu einer unregelmäßigen Abdeckung, was sich in den Abbildungen widerspiegelt. Der Ausschnitt oben rechts zeigt die Lage des dargestellten Kartenausschnitts in der Arktis an.

Bevor die eigentliche MOSAiC-Drift beginnt, wird täglich ein Kartenausschnitt mit der potentiellen Startregion (rote Box) erstellt. Sobald das Forschungsschiff FS Polarstern in diesen Bereich einfährt, wird dort deren Position angezeigt. Wenn dann eine passende Scholle identifiziert wurde, das Eiscamp errichtet und die einjährige Drift beginnt, wird sich der Kartenausschnitt mit FS Polarstern mitbewegen.

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Quellen

¹ „Alle Daten“
Grosfeld, K.; Treffeisen, R.; Asseng, J.; Bartsch, A.; Bräuer, B.; Fritzsch, B.; Gerdes, R.; Hendricks, S.; Hiller, W.; Heygster, G.; Krumpen, T.; Lemke, P.; Melsheimer, C.; Nicolaus, M.; Ricker, R. and Weigelt, M. (2016), Online sea-ice knowledge and data platform www.meereisportal.de, Polarforschung, Bremerhaven, Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research & German Society of Polar Research, 85 (2), 143-155, doi:10.2312/polfor.2016.011.

² „Meereiskonzentrationsdaten“
Meereisdaten von 01.06.2002 bis 17.07.2019 stammen von https://www.meereisportal.de (Förderung: REKLIM-2013-04).
Spreen, G.; Kaleschke, L. and Heygster, G. (2008), Sea ice remote sensing using AMSR-E 89 GHz channels J. Geophys. Res.,vol. 113, C02S03, doi:10.1029/2005JC003384.

³ „CryoSat-2 Daten“
Die Datenaufbereitung der CryoSat-2 (PARAMETER) wird gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Förderung: 50EE1008) und Daten von Nov. 2010 bis Jan. 2019 stammen von https://www.meereisportal.de (Förderung: REKLIM-2013-04).
Ricker, R.; Hendricks, S.; Helm, V.; Skourup, H. and Davidson, M. (2014), Sensitivity of CryoSat-2 Arctic sea-ice freeboard and thickness on radar-waveform interpretation, The Cryosphere, 8 (4), 1607-1622, doi:10.5194/tc-8-1607-2014..

⁴ „CryoSat-2/SMOS Daten“
Das kombinierte Prozessieren der CryoSat-2 und SMOS Daten wurde gefördert im Rahmen des ESA Projektes SMOS+ Sea Ice (4000101476/10/NL/CT und 4000112022/14/I-AM) und Daten von DATUM bis DATUM stammen von https://www.meereisportal.de (Förderung: REKLIM-2013-04).
Ricker, R.; Hendricks, S.; Kaleschke, L.; Tian-Kunze, X.; King, J. and Haas, C. (2017), A weekly Arctic sea-ice thickness data record from merged CryoSat-2 and SMOS satellite data, The Cryosphere, 11, 1607-1623, doi:10.5194/tc-11-1607-2017.

⁵ „Meereisdriftdaten“
a) OSISAF (OSI-405)
Lavergne, T.; Eastwood, S.; Teffah, Z.; Schyberg, H.; and Breivik L.-A. (2010), Sea ice motion from low-resolution satellite sensors: An alternative method and its validation in the Arctic, Journal of Geophysical Research, 115, C10032, doi:10.1029/2009JC005958. b) Ifremer (CERSAT)
Girard-Ardhuin, F.; and Ezraty, R. (2012), Enhanced Arctic sea ice drift estimation merging radiometer and scatterometer data, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 50(7), 2639–2648, doi:10.1109/TGRS.2012.2184124. c) NSIDC (Polar Pathfinder Daily 25km EASE-Grid Sea Ice Motion Vectors, version 2)
Fowler, C., J. Maslanik, W. Emery, and M. Tschudi. 2013. Polar Pathfinder Daily 25 km EASE-Grid Sea Ice Motion Vectors. Version 2. (Daily and Mean Gridded Field), NASA DAAC, the National Snow and Ice Data Center, Boulder, Colorado. d) KIMURA (Meereisdriftprodukt)
Kimura, N.; Nishimura, A.; Tanaka, Y. and Yamaguchi, H. (2013), Influence of winter sea ice motion on summer ice cover in the Arctic, Polar Research, 32, 20193, doi:10.3402/polar.v32i0.20193. e) Unsicherheitsschätzungen
Sumata, H.; Gerdes, R.; Kauker, R. and Karcher, M. (2015), Empirical error functions for monthly mean Arctic sea-ice drift, Journal Geophysical Research Oceans, 120, doi:10.1002/2015JC011151.

⁶ „Daten des mehrjährigen Eises“
Daten des mehrjährigen Eises von 22.09.2012 bis 30.04.2019 stammen von https://www.meereisportal.de (Förderung: REKLIM-2013-04).
Ye, Y.; Shokr, M.; Heygster, G. and Spreen, G. (2016), Improving multiyear ice concentration estimates with ice drift, Remote Sensing, 8(5), 397, doi:10.3390/rs8050397.
Ye, Y.; Heygster, G. and Shokr, M. (2016), Improving multiyear ice concentration estimates with air temperatures, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 54(5), 2602–2614, doi:10.1109/TGRS.2015.2503884.

⁷ „Multi-Satelliten Karten“
Ricker, R.; Kaleschke, L.; Krumpen, T.; Hendricks, S.; Jäkel, A.; Treffeisen, R. and Grosfeld, K. (2019), Daily Multi-Satellite-Product Maps for MOSAiC, Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung, Bremerhaven, Germany.

⁸ „Daten der Driftszenarien“
Krumpen, T.; Belter, J.; Boetius, A.; Damm, E.; Haas, C.; Hendricks, S.; Nicolaus, M.; Noethig, E. M.; Paul, S.; Peeken, I.; Ricker, R. and Stein, R. (2019), Arctic warming interrupts the Transpolar Drift and affects long-range transport of sea ice and ice-rafted matter , Scientific Reports, (9). doi: 10.1038/s41598-019-41456-y
https://epic.awi.de/id/eprint/49392/

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Der Code dazu, eine Windows-Batchdatei, die Werte für OutputDrive, OutputFolder und ffmpegEXEFolder kann man selbst setzen:
@ECHO OFF :: Create a film from https://www.meereisportal.de/ SET OutputDrive=D SET OutputFolder=D:\Eigene Dateien\MDrck\Pictures\2019 99 meereisportal.de SET ffmpegEXEFolder=C:\Users\MDrck\AppData\Roaming\jAlbum\bin\ffmpeg.exe SET SmallResolutionLandscape=w=iw/2:h=ih/2 REM ”=ö; =ü; „=ä; ™=Ö; š=Ü; Ž=Ä; á=ß :: Dokumentation ffmpeg slideshow: https://trac.ffmpeg.org/wiki/Slideshow :: ffmpeg -f concat -safe 0 -i input_general.txt -pix_fmt yuv420p general.mp4 :: ffmpeg -f concat -safe 0 -i input_svalbard.txt -pix_fmt yuv420p svalbard.mp4 :: Concat demuxer :: :: You can use the concat demuxer to manually order images and to provide a specific duration for each image. :: :: First, make a text file with the appropriate info: :: :: file '/path/to/dog.png' :: duration 5 :: file '/path/to/cat.png' :: duration 1 :: file '/path/to/rat.png' :: duration 3 :: file '/path/to/tapeworm.png' :: duration 2 :: file '/path/to/tapeworm.png' :: :: (Due to a quirk, the last image has to be specified twice - the 2nd time without any duration directive) :: :: Then run the ffmpeg command: :: ffmpeg -f concat -i input.txt -vsync vfr -pix_fmt yuv420p output.mp4 :: :: https://ffmpeg.org/ffmpeg-all.html#scale :: Scale the input to half size: :: scale=w=iw/2:h=ih/2 :: :: Scale the input video to a size of 200x100 :: scale=w=200:h=100 :: scale=200:100 :: scale=200x100 :: :: https://ffmpeg.org/ffmpeg-all.html#crop :: Switch to output drive %OutputDrive%: :: Switch to output folder CD "%OutputFolder%" :: Delete old files, if they exist IF EXIST Video_Ice_Edge.mp4 DEL Video_Ice_Edge.mp4 IF EXIST Video_Ice_Concentration.mp4 DEL Video_Ice_Concentration.mp4 IF EXIST Video_Ice_Concentration_svalbard.mp4 DEL Video_Ice_Concentration_svalbard.mp4 IF EXIST Video_Multiyear_ice.mp4 DEL Video_Multiyear_ice.mp4 IF EXIST Video_Ice_thickness.mp4 DEL Video_Ice_thickness.mp4 IF EXIST Video_mosaic_multisensor_map.mp4 DEL Video_mosaic_multisensor_map.mp4 IF EXIST Video_mosaic_multisensor_no_overlay_map.mp4 DEL Video_mosaic_multisensor_no_overlay_map.mp4 ECHO ================================================================ TITLE Create film - Vergleich der Eiskanten 1/7 ECHO ================================================================ ECHO Create film - Vergleich der Eiskanten 1/7 "%ffmpegEXEFolder%" -f concat -safe 0 -i input_Ice_Edge.txt -vf scale=%SmallResolutionLandscape% Video_Ice_Edge.mp4 ECHO ================================================================ TITLE Create film - Meereiskonzentration 2/7 ECHO ================================================================ ECHO Create film - Meereiskonzentration 2/7 "%ffmpegEXEFolder%" -f concat -safe 0 -i input_Ice_Concentration.txt -vf scale=%SmallResolutionLandscape% Video_Ice_Concentration.mp4 ECHO ================================================================ TITLE Create film - Meereiskonzentration Svalbard 3/7 ECHO ================================================================ ECHO Create film - Meereiskonzentration Svalbard 3/7 "%ffmpegEXEFolder%" -f concat -safe 0 -i input_Ice_Concentration_Svalbard.txt -vf scale=%SmallResolutionLandscape% Video_Ice_Concentration_svalbard.mp4 ECHO ================================================================ TITLE Create film - Mehrj„hriges Eis 4/7 ECHO ================================================================ ECHO Create film - Mehrj„hriges Eis 4/7 "%ffmpegEXEFolder%" -f concat -safe 0 -i input_Multiyear_ice.txt -vf scale=%SmallResolutionLandscape% Video_Multiyear_ice.mp4 ECHO ================================================================ TITLE Create film - Meereisdicke (CryoSat-2) 5/7 ECHO ================================================================ ECHO Create film - Meereisdicke (CryoSat-2) 5/7 "%ffmpegEXEFolder%" -f concat -safe 0 -i input_Ice_thickness.txt -vf scale=%SmallResolutionLandscape% Video_Ice_thickness.mp4 ECHO ================================================================ TITLE Create film - Multi-Satelliten-Produkt für MOSAiC 6/7 ECHO ================================================================ ECHO Create film - Multi-Satelliten-Produkt für MOSAiC 6/7 "%ffmpegEXEFolder%" -f concat -safe 0 -i input_mosaic_multisensor_map.txt -vf scale=%SmallResolutionLandscape% Video_mosaic_multisensor_map.mp4 ECHO ================================================================ TITLE Create film - Multi-Satelliten-Produkt für MOSAiC 7/7 ECHO ================================================================ ECHO Create film - Multi-Satelliten-Produkt für MOSAiC 7/7 "%ffmpegEXEFolder%" -f concat -safe 0 -i input_mosaic_multisensor_no_overlay_map.txt -vf scale=%SmallResolutionLandscape% Video_mosaic_multisensor_no_overlay_map.mp4 TITLE Done PAUSE EXIT
Beispiel für eine Inputdatei:
file 'D:\Eigene Dateien\MDrück\Pictures\2019 01 26 Norge\More\Eiskarten\2017\ice_conc_20170101_n.png' duration 0.2 file 'D:\Eigene Dateien\MDrück\Pictures\2019 01 26 Norge\More\Eiskarten\2017\ice_conc_20170102_n.png' duration 0.2 file 'D:\Eigene Dateien\MDrück\Pictures\2019 01 26 Norge\More\Eiskarten\2017\ice_conc_20170103_n.png' duration 0.2 file 'D:\Eigene Dateien\MDrück\Pictures\2019 01 26 Norge\More\Eiskarten\2017\ice_conc_20170104_n.png' duration 0.2