5 Modellierung des Festeisrückgang vor den Flußmündung
5.2 Validierung der Modellergebnisse mit Satellitendaten
Die Qualitä des eindimensionalen thermodynamischen Meereismodells und seiner Simu- lationsergebnisse wird mit Hilfe von satellitengestützte Fernerkundungsdaten untersucht und bewertet. Die Validierung soll zudem klären fü welche ozeanographischen und at- mosphärische Verhältniss das Meereismodell angewandt werden kann und welche Ein- schränkunge bei der Anwendung gelten.
Das thermodynamische Meereismodell erzielt insbesondere bei der Simulation der Fest- eisdicken im küstennahe Überflutungsfal im Vergleich mit vorhandenen Beobachtungs- daten sehr gute Ergebnisse.
Die Simulation des küstenferne nichtüberflutete Festeises zeigt dagegen qualitativ zu- friedenstellende Ergebnisse. Die Qualitätsabschätzu der Modellergebnisse erfolgt gra- phisch und mit Hilfe eines Fehlerma§e zwischen den beobachteten und simulierten Daten (Abb. 5.6). Die Validierung ergibt, da das küstenfern Festeis nicht in allen Jahren und in allen Mündungsgebiete exakt simuliert werden kann. Die simulierten Jahre mit einem gro§e Abweichungsfehler sind durch eine hohe Polynja- oder Zyklonenaktivitä geprägt Die beiden Prozesse beeinflussen getrennt voneinander oder in Kombination den Festeis- aufbruch in der ostsibirischen Arktis in unterschiedlicher Stärke Die Ursachen und die Einschränkungen die sich aus der Mündungsform den Polynjen vor der Festeiskante und den Auswirkungen von Tiefdruckgebieten ergeben, werden in Kapitel 6.2 nähe diskutiert.
Geringfügig Abweichungen zwischen Modellergebnissen und Beobachtungen ergeben sich zudem aus einigen deltaspezifischen Besonderheiten. Dabei handelt es sich zum einen um die saisonale und räumlich Verteilung des Flu§wasser in den Deltakanälen So könne vor allem Eisstauungen in den Deltakanäle das Abfluhegime im Mündungsbereic stark verändern Zum anderen kann sich das Einströme des Meerwassers auf das Mündungsge biet der Flüss auswirken. Es werden nach Ivanov und Piskun (1999) zwei Deltatypen in der ostsibirischen Arktis unterschieden. Die erste Gruppe ist durch einen starken Einflu des Meeres auf das gesamte Delta gekennzeichnet. Hierdurch wird die Verteilung und die Höh des Abflusses im Delta erheblich beeinfluk Zu dieser Gruppe zähle der Olenek und die Kolyma. In der zweiten Gruppe (Lena, Yana, Indigirka) macht sich der Meeresein- flu nur im Unterlauf der Deltakanäl bemerkbar. Von allen untersuchten deltaförmige Flu§mündung ergeben sich daher nur an den Flüsse der ersten Gruppe - z.B. der Kolyma - geringfügig Abweichungen zwischen Modell und Realität
5.2 Validierung der Modellergebnisse mit Satellitendaten Zur Validierung eingesetzte Satellitendaten
Zur Beurteilung der Güt des Modells werden Zeitreihen der Gesamtmeereiskonzentration, die aus den passiven Mikrowellendaten der Nimbus-7-SMMR und DMSP-SSM/I abgelei- tet wurden, sowie NOAA-AVHRR-Szenen im sichtbaren Spektralbereich herangezogen.
Die passiven Mikrowellendaten eignen sich fü einen Vergleich zwischen Modell und Re- alität d a die Daten in hoher zeitlicher Auflösun und wolkenunabhängi fü das gesamte Untersuchungsgebiet zur Verfügun stehen. Zusätzlic zu den Zeitreihen der Meereiskon- zentration werden die zeitlichen Veränderunge ganzer Meereisfelder anhand von Anima- tionen passiver Mikrowellendaten fü den Zeitraum 1979 bis 1994 visualisiert. Mit Hilfe der Bildsequenzen lassen sich die Meereisfelder in der Laptewsee und der Ostsibirischen See auf dem Bildschirm veranschaulichen und analysieren. Grundlegende dynamische Struk- turen sind dadurch leichter zu erkennen.
Einschränkunge in der Validierung bestehen fü das küstennah Festeis. Die maximale Ausdehnung der überflutete Festeisgebiete liegt zum Teil unter der räumliche Auflösun der SMMR- und SSM/I-Daten (Kapitel 2.2). Küstennah Gitterzellen des Meereisdaten- satzes könne wegen der Verfälschun durch Mischpixel (Landeinflufl) bei der Zeitrei- henberechnung nicht berücksichtig werden. Statt dessen wird das Festeis in unmittel- barer Näh der Mündungsgebiet nur in einzelnen wolkenarmen Jahren mit den NOAA- AVHRR-Daten überprüf In diesen Jahren zeigen die Modellergebnisse eine gute Überein stimmung mit den beobachteten Verhältnisse in den Festeisgebieten vor den Fluf3mün dungen. Eine Validierung des simulierten küstennahe Festeises ist daher fü einzelne Jahre nur bedingt möglich
Küstennahe überflutete Festeis
Die vorhandenen NOAA-AVHRR-Szenen mit geringer Bewölkun zeigen eine sehr gute
~bereinstimmung zwischen Modell und Realität Entsprechend der Abflufl- und Satelliten- daten beginnt mit dem Einsetzen der Hochwasserwelle das über und unterflutete Festeis im langjährige Mittel (1979 bis 1994) gegen Ende Mai zu schmelzen. Die Schmelzperiode des ostsibirischen Festeises dauert etwa 4 Wochen.
Die NOAA-AVHRR-Szenen in Abbildung 5.3 zeigen beispielhaft die Uberflutung des kiistennahen Festeises vor dem nordöstliche Lenadelta und die Bildung einer Küsten polynja im Jahr 1993. Der gröflt Teil der frühsommerliche Hochwasserwelle der Lena entwässer übe den Trofimovskaya-Kanal in die Laptewsee. Die mit dem Meereismodell erzeugten Simulationsergebnisse (vgl. Anhang C.5) sind in allen Jahren realistisch. NOAA- AVHRR-Szenen der Yana und der Indigirka, die den Festeisaufbruch vor den Mündungs gebieten zeigen, sind in Anhang B.2 und B.3 dargestellt.
In Abbildung 5.4 ist die Überflutun des Festeises und die Entstehung einer Küstenpo lynja vor dem Kolymadelta im Jahr 1991 dargestellt. In den meisten Jahren kann das vollständig Schmelzen des küstennahe Festeises realistisch simuliert werden. In einzel- nen Jahren treten dagegen geringfügig Abweichungen auf. Im Jahr 1991 liefert das Modell ein um Ca. 6 Tage zu spä berechnetes Schmelzende.
5 Modellierung des Festeisriickgangs vor den Fliiflmund~lngen
Abbildung 5.3: Georeferenzierte NOAA-AVHRR-Szenen (LAG, Kanal 1, 0.58pm bis 0.68pm) des Lenadeltas vom 25. Mai 1993,4. Juni 1993,16. Juni 1993 und 24. Juni 1993. Die Aufnahmen zeigen die zeitliche Entwicklung der ~ b e r f l u t u n g des Festeises vor dem Lena- delta und die Bildung einer KŸstenpolynja Bildausschnitt: 300km X 300km. Datenquelle:
NOAA-SAA.
Küstenferne nichtüberflutete Festeis
Die aus den passiven Mikrowellendaten abgeleiteten Zeitreihen der Gesamtmeereiskonzen- tration werden im Rahmen der Validierung verwendet, um das D a t u m des vollständige Schmelzens des Festeises (Meereiskonzcntration