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Klimatologischer Eisatlas
Fehlende Eiskarten wurden ersetzt, indem man manuell die
benachbarten Karten duplizierte. Die Häufigkeit der Eiskar
tenproduktion hängte von der Änderung der Eislage ab. Je
öfter sich die Eisverhältnisse änderten, desto öfter wurden
die Karten gezeichnet. Folglich sollte die Methode, die ange
wendet wurde, um Daten für Tage ohne Eiskarten zu interpo
lieren, nicht zu all zu großen Fehlern führen.
Bei der statistischen Analyse basierend nur auf den Daten
aus den Eiskarten werden die Ergebnisse zu niedrigerer Häu
figkeit, späterem Termin des frühesten Eisauftretens und frü
herem Ende der Eissaison tendieren. Das liegt daran, dass
die Herausgabe der Eiskarten erst beginnt, wenn genügend
Eis im Seebereich auftritt, und endet, wenn auf See keine Be
hinderungen für Schiffe durch Eis auftreten. Deshalb wurden
die Eiskarten durch die täglichen Daten der etwa 50 Beob
achtungsstationen an der deutschen Ostseeküste ergänzt.
An den anderen Küsten, an denen keine täglichen Stations
daten zur Verfügung standen, sind die Daten des Beginns
und des Endes einer Eissaison etwas verfälscht.
Da die polnischen und die älteren deutschen Eiskarten den
nordöstlichsten Teil der südlichen Ostsee nicht erfassen, wur
den die gröberen, im 30’x30’ - Raster digitalisierten Daten
aus den deutschen, den ganzen Ostseebereich umfassenden
Eisübersichtskarten (Feistei et al., 2008), zusätzlich in die Be
rechnungen einbezogen. Die Daten entlang der südlichen
Ostseeküste wurden ausgeschaltet, indem man den Bede
ckungsgrad und die Eisdicke auf Null gesetzt hat. Danach
wurden die Daten auf ein 2’x4’ Rasterfeld interpoliert (die In
terpolation wird nachfolgend besprochen) und zu den deut
schen Rasterdaten zugefügt. Dies wurde separat für jedes
Jahr und nur für den Seebereich östlich des östlichsten Da
tenpunktes in den fein gerasterten deutschen Karten durch
geführt. Die Anwendung der grob digitalisierten Eiskarten be
einflusst die Ergebnisse der Analyse der langjährigen Daten
reihe und äußert sich in eiförmigen Gebilden in den
statistischen Angaben für Herbst- oder Frühlingstermine (z. B.
Häufigkeit, Eisbedeckungsgrad oder Eisdicke für den 1. April).
Die polnischen Daten und die ergänzten deutschen Daten
wurden zu einem einzelnen Satz zusammengefügt. Für die
Punkte, die gleichzeitig in beiden Datensätzen Vorkommen,
wurden der größte Bedeckungsgrad und die höhere Eisdicke
ausgewählt. Im Bereich, wo beide Sätze sich überdecken
(hauptsächlich in der Pommerschen Bucht), kann diese An
näherung zu einer geringfügigen Überbewertung der Eispara
meter führen.
Für die Kartendarstellung im Atlas wurden die 2’x4’ Daten
auf ein achtmal feineres Gitter interpoliert. Bei der Interpola
tion variierte die Gewichtung der einzelnen Datenpunkte
linear von 1 am Punkt selber zu 0 an den anderen Daten
punkten. Linien, die Küsten und Inseln darstellten, wurden bei
der Interpolation nicht gekreuzt, d.h. der Wert eines Punktes
auf einer Seite einer Linie wurde nur mit Hilfe von Datenpunk
ten berechnet, die auf der gleichen Seite sind. Einige manu
elle Korrekturen von Datenpunkten und Küstenlinien mussten
durchgeführt werden, um zu vermeiden, dass z. B. Daten von
den inneren Küstengewässern nicht irrtümlich verwendet
werden, um Punkte im Seebereich zu interpolieren und um
gekehrt.
Sobald die Daten vollständig Vorlagen, war die Berechnung
der statistischen Angaben (Häufigkeit des Eisauftretens, mitt
lerer Bedeckungsgrad, mittlere Eisdicke, etc.) unkompliziert.
Aber bei der Interpretation der Ergebnisse sollte man die un
ten angegebenen Punkte beachten:
- Die Länge der Eissaison (Differenz zwischen dem ersten
und dem letzten Tag des Eisauftretens) ist immer gleich
oder größer als die Anzahl der Tage mit Eis, weil eisfreie
Tage in diesem Zeitraum Vorkommen können. Je dichter
die beiden Parameter beieinander liegen, desto weniger
Unterbrechungen gab es im Eiswinter und desto kontinu
ierlicher war die Eisentwicklung.
- Die Karten der Mittelwerte des Bedeckungsgrades und der
Eisdicke für Winter mit Eisauftreten, können auf ersten
Blick unrealistisch aussehen, weil im Seebereich öfters grö
ßere Werte als an der Außenküste oder in den inneren Küs
tengewässern Vorkommen. Jedoch wird dieses Verhalten
durch ein einfaches Beispiel leicht erklärt: In einem extrem
starken oder sehr starken Eiswinter sind die Küstengewäs
ser und der Seebereich zu 100% eisbedeckt. Wenn es der
einzige Winter mit Eisauftreten auf See war, ist das Mittel
dieses einzelnen Wertes natürlich auch gleich 100%. In
den Küstengewässern, in denen Eis in weiteren Wintern,
aber mit einer Bedeckung unter 100%, auftrat, wird auch
der Mittelwert kleiner als 100 % sein.
Für eine grobe Fehlerabschätzung des Eisbedeckungsgrades
und der Eisdicke wurden die Daten der deutschen und polni
schen Karten an Punkten mit Eiskonzentration über 0% ver
glichen (über 0% , weil gleich 0% „eisfrei“, sowie auch
„keine Daten“ bedeuten kann). Einige der gefundenen Unter
schiede resultieren aus der verwendeten zeitlichen Interpola
tion. Der Fehler hängt auch vom Wert selbst ab: Fehler für die
niedrigen und hohen Werte sind im Allgemeinen kleiner als in
unmittelbare Nähe des Wertes. Beide Parameter haben
außerdem nicht kontinuierliche Werte, und die Daten und die
Differenzen sind nicht normalverteilt. Dennoch verwenden wir
zur groben Fehlereinschätzung für den vollständigen Daten
satz die Gauß’sche Normalverteilung. Die deutschen Mittel
werte für den Bedeckungsgrad sind ungefähr 0,03 höher und
die polnischen, für die Eisdicke ungefähr 5 cm größer. Etwa
60% aller Werte unterscheiden sich maximal um 0,1 in der
Bedeckung, und bei der Dicke zeigen etwa 50 % der Werte
Unterschiede kleiner als 10 cm. Die Standardabweichung ist
±0,24 für den Eisbedeckungsgrad und ±14 cm für die Eis
dicke. Obwohl die einzelnen Fehler ziemlich hoch sind, ist der
Fehler im 50-jährigen Mittelwert geringer, da wir mehrere Zei
ten kombinieren. So ist der Fehler nur noch 0,03 für den Be
deckungsgrad und 2 cm für die Eisdicke. Die entsprechenden
Fehler in den 30-jährigen Zeiträumen sind 0,04 und 3 cm.
Betrachten wir nur die Winter mit Eis, so sind die Fehler in
den Mittelwerten etwas größer, da weniger Einzelwerte ein
fließen. Solange die Häufigkeit des Eisauftretens aber nicht
sehr klein ist, ist der mittlere Fehler kleiner als 0,1 bzw. 6 cm.
Alles zusammen fassend sind die Fehler kleiner, oder höchs
tens gleich groß, als die Abstufungen der in den Karten ver
wendeten Farbkodierung.