Polar sunrise

Polar sunrise

Dopo aver raggiunto il massimo annuale il 5 marzo, l'estensione del ghiaccio marino artico è rimasta stabile per diversi giorni prima che iniziasse a calare chiaramente. Continuando il modello dello scorso inverno, l'oscillazione artica era in una fase persistentemente positiva. Gli scienziati che hanno partecipato alla spedizione dell'Osservatorio alla deriva multidisciplinare per lo studio del clima artico (MOSAiC) hanno finalmente raggiunto la costa dopo essere stati tenuti in mare per tre settimane da una combinazione di sfide logistiche e preoccupazioni COVID-19.

Panoramica delle condizioni

Figura 1. L'estensione del ghiaccio marino artico per marzo 2020 è stata di 14,78 milioni di chilometri quadrati (5,71 milioni di miglia quadrate). La linea magenta mostra l'estensione media dal 1981 al 2010 per quel mese. Dati sull'indice del ghiaccio marino. Informazioni sui dati

Credito: National Snow and Ice Data Center
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L'estensione del ghiaccio marino artico del marzo 2020 era di 14,78 milioni di chilometri quadrati (5,71 milioni di miglia quadrate). Questo era l'undicesimo più basso del record satellitare, 650.000 chilometri quadrati (251.000 miglia quadrate) al di sotto della media di marzo 1981-2020 e 490.000 chilometri quadrati (189.000 miglia quadrate) al di sopra dell'estensione bassa record di marzo del 2017.

Alla fine del mese, l'estensione era particolarmente bassa nel Mare di Bering dopo un rapido ritiro durante la seconda metà del mese. La perdita di ghiaccio è stata importante anche nel Mare di Okhotsk e nel Golfo di San Lorenzo.

Condizioni nel contesto

Figura 2a Il grafico sopra mostra l'estensione del ghiaccio marino artico al 1° aprile 2020, insieme ai dati giornalieri sull'estensione del ghiaccio per quattro anni precedenti e il record dell'anno basso. Il periodo 2019-2020 è mostrato in blu, il 2018-2017 in verde, il 2017-2016 in arancione, il 2016-2017 in marrone, il 2015-2016 in viola e il 2011-2012 in rosso tratteggiato. La mediana dal 1981 al 2010 è in grigio scuro. Le aree grigie attorno alla linea mediana mostrano gli intervalli interquartili e interdecili dei dati. Dati sull'indice del ghiaccio marino.

Credito: National Snow and Ice Data Center
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Figura 2b Questo diagramma mostra la deviazione dalla temperatura media dell'aria nell'Artico al livello di 925 hPa, in gradi Celsius, dal 1 al 30 marzo 2020. Gialli e rossi indicano temperature superiori alla media; blu e viola indicano temperature inferiori alla media.

Credito: NSIDC per gentile concessione della divisione di scienze fisiche del laboratorio di ricerca del sistema terrestre NOAA
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Figura 2c La trama mostra i valori dell'indice di oscillazione dell'Artico, che è un fenomeno meteorologico che indica lo stato della circolazione atmosferica sopra l'Artico.

Credito: Centri nazionali di previsione ambientale / Amministrazione nazionale oceanica e atmosferica
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Dopo aver raggiunto il massimo il 5 marzo, l'estensione è diminuita lentamente fino al 19 marzo, dopo di che è diminuita rapidamente per i successivi dieci giorni. Il calo è stato più pronunciato nel Mare di Bering, dove l'estensione è passata da leggermente sopra la media al momento del massimo a ben al di sotto della media entro la fine del mese. Complessivamente, l'estensione del ghiaccio marino è diminuita di 750.000 chilometri quadrati (290.000 miglia quadrate) tra il 5 marzo e il 31 marzo, con 590.000 chilometri quadrati (228.000 miglia quadrate) di questa diminuzione che si è verificata tra il 19 marzo e il 29 marzo.

Le temperature dell'aria a marzo al livello di 925 hPa (circa 2.500 piedi sopra la superficie) sopra l'Oceano Artico erano quasi nella media o leggermente al di sotto della media (Figura 2b). Le temperature sopra l'Oceano Artico centrale erano da 2 a 3 gradi Celsius (da 4 a 5 gradi Fahrenheit) al di sotto della media, ma ben 6 gradi Celsius (11 gradi Fahrenheit) al di sotto della media nella regione intorno alle Svalbard. Solo nel Mare di Okhotsk e nel Mare di Bering le temperature erano superiori alla media (da 2 a 5 gradi Celsius o da 4 a 9 gradi Fahrenheit). La pressione a livello del mare era molto bassa sull'Oceano Artico, riflettendo la forte modalità positiva dell'oscillazione artica (AO) che è persistita per gran parte dell'inverno passato (Figura 2c). L'indice AO è diventato più neutrale alla fine di marzo, ma finora è stato positivo per tutto il 2020.

Marzo 2020 rispetto agli anni precedenti

Figura 3. L'estensione del ghiaccio mensile di marzo per il periodo 1979-2020 mostra un calo del 2,6 percento per decennio.

Credito: National Snow and Ice Data Center
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Per tutto il 2020, il tasso lineare di declino per l'estensione di marzo è del 2,6 percento per decennio. Ciò corrisponde a una tendenza di 40.500 chilometri quadrati (15.600 miglia quadrate) all'anno, che è all'incirca la dimensione del Massachusetts e del Connecticut messi insieme. Nel corso dei 42 anni di registrazioni satellitari, l'Artico ha perso circa 1,66 milioni di chilometri quadrati (641.000 miglia quadrate) di ghiaccio marino a marzo, in base alla differenza dei valori di tendenza lineari nel 2020 e nel 1979. Questo è paragonabile per dimensioni alla dimensione dello stato dell'Alaska.

Dati di spessore da CryoSat-2

Figura 4a Questa mappa mostra lo spessore del ghiaccio marino per il 22 febbraio 2020. Il verde chiaro raffigura il ghiaccio con uno spessore inferiore a un metro; blu scuro raffigura ghiaccio fino a 4 metri di spessore. NASA Goddard (Kurtz e Harbeck, 2017) produce il prodotto di spessore e il NASA Distributed Active Archive Center della NASA lo distribuisce.

Credito: W. Meier, NSIDC
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Figura 4b Questo grafico mostra il volume di ghiaccio marino dal satellite CryoSat-2 dell'Agenzia spaziale europea (ESA) dal 20 ottobre 2010 al 22 febbraio 2020. Il volume del ghiaccio viene monitorato tra metà ottobre e metà maggio. Il volume di ghiaccio è stimato dal prodotto NASA CryoSat-2 Sea Ice Elevation, Freeboard e Thickness, versione 1 (Kurtz and Harbeck, 2017).

Credito: B. Raup, NSIDC
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La NASA Goddard produce stime dello spessore del ghiaccio marino basate su dati provenienti dall'altimetro radar CryoSat-2 dell'Agenzia spaziale europea. L'altimetro invia impulsi radar che si riflettono dalla superficie al satellite. Misurando il tempo impiegato dagli impulsi per trasmettere alla superficie e riflettere di nuovo sul satellite, è possibile stimare l'elevazione della superficie. Per il ghiaccio marino, questo corrisponde al bordo libero, la parte del ghiaccio sopra la linea di galleggiamento. Utilizzando le informazioni sulla profondità della neve e sulla densità della neve e del ghiaccio marino, è possibile stimare lo spessore totale.

Le mappe dello spessore del ghiaccio vengono prodotte quotidianamente con un ritardo di circa 40 giorni, necessario per elaborare attentamente i dati (Figura 4a). CryoSat-2 è operativo dal 2010, fornendo quasi un decennio di record di spessore del ghiaccio marino e volume del ghiaccio marino. Il volume del ghiaccio triplica approssimativamente da metà ottobre a metà maggio a causa dell'aumento di estensione e spessore durante l'inverno (Figura 4b). Tuttavia, l'altimetro radar non può ottenere stime affidabili sul mare durante l'estate poiché lo scioglimento della superficie contamina il segnale radar.

Il futuro del trasporto di inquinanti attraverso la deriva del ghiaccio marino

Figura 5. Questa mappa mostra le zone economiche esclusive (ZEE) nell'Artico: Canada (viola), Groenlandia (arancione), Islanda (verde), Norvegia (turchese), Russia (azzurro) e USA (blu scuro). Man mano che il ghiaccio marino si riduce, ci sarà più possibilità che il ghiaccio si sposti da una ZEE all'altra, il che ha implicazioni per la potenziale diffusione di inquinanti.

Credito: DeRepentigny et al., 2020
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Man mano che la copertura del ghiaccio del Mar Glaciale Artico diventa meno estesa, più sottile e più mobile, le banchise sono in grado di percorrere distanze più lunghe in un breve periodo di tempo. Patricia DeRepentigny, dottoranda presso l'Università del Colorado, ha condotto uno studio che utilizza il CESM (Community Center Model System) del Centro nazionale per la ricerca atmosferica (NCAR) per valutare come il trasporto di ghiaccio marino attraverso l'Oceano Artico cambierà probabilmente nel ventunesimo secolo. Ha eseguito esperimenti CESM con due diversi scenari di emissioni di gas serra per valutare l'impatto delle scelte sociali. L'area di ghiaccio marino scambiata tra i diversi paesi che confinano con l'Artico più che triplica tra la fine del XX secolo e la metà del XXI secolo, con l'Oceano Artico Centrale che si unisce alla costa russa come un importante esportatore di ghiaccio. Allo stesso tempo, si prevede che il ghiaccio marino che si sposta su lunghe distanze diminuirà in favore di derive più brevi tra i paesi limitrofi dell'Artico. Entro la fine del ventunesimo secolo, ci sono grandi differenze tra i due esperimenti CESM: nello scenario ad alte emissioni, la percentuale di ghiaccio marino che lascia ogni regione inizia a ridursi, mentre continua ad aumentare nello scenario a basse emissioni . Questo perché l'Oceano Artico diventa completamente ghiacciato ogni estate in uno scenario ad alte emissioni, consentendo alle banchise di ghiaccio di viaggiare per meno di un anno. Lo studio solleva preoccupazioni in merito ai rischi associati ai contaminanti trasportati su banchi di ghiaccio distribuiti, in particolare alla luce dell'aumento del trasporto marittimo e dello sviluppo offshore nell'Artico.

Il ritorno: aggiornamento MOSAiC

Figura 6a Il rompighiaccio tedesco Polarstern va alla deriva con il ghiaccio marino, dove è stato alloggiato da settembre 2019 nell'ambito del progetto Osservatorio multidisciplinare per lo studio del clima artico (MOSAiC). Mentre il progetto si dirige verso la primavera, un'alba perpetua eclissa l'orizzonte.

Credito: J. Stroeve, NSIDC
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Figura 6b Il radar Ka / Ku è legato a una slitta da traino, guardando verso il basso per simulare ciò che un altimetro satellitare vedrebbe se rimorchiato lungo i transetti. Questo strumento è stato costruito da ProSensing appositamente per la spedizione multidisciplinare alla deriva dell'Osservatorio per lo studio del clima artico (MOSAiC).

Credito: J. Stroeve, NSIDC
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Dopo i ritardi legati alle sfide logistiche e alla pandemia di COVID-19, l'equipaggio scientifico della seconda tappa dell'Osservatorio alla deriva multidisciplinare per lo studio del clima artico (MOSAiC), incluso lo scienziato del NSIDC Julienne Stroeve, è finalmente tornato a terra. Stroeve e colleghi hanno intrapreso un rompighiaccio di supporto il 27 novembre, raggiungendo il rompighiaccio Polarstern tedesco - il campo base per MOSAiC - il 13 dicembre. Sulla seconda tappa, la ricerca di Stroeve si è concentrata sul telerilevamento del ghiaccio marino usando vari strumenti, tra cui un Ka a doppia frequenza / Radar polarimetrico a banda Ku. Questo strumento è stato distribuito nel sito di telerilevamento, che consisteva in un laghetto di fusione ghiacciato, e sono state raccolte misurazioni orarie. All'inizio dello strumento installato in ottobre, la banchisa aveva uno spessore di circa 80 centimetri (2,6 piedi) ma alla fine di febbraio è cresciuta fino a quasi 2 metri (6,6 piedi). Lo strumento è stato anche rimorchiato lungo diversi transetti lunghi un chilometro usando una slitta che fissava la posizione dello strumento in modalità nadir ("fissare") per simulare i ritorni visti da un altimetro radar (Figura 6b). I dati del backscatter radar saranno utili per comprendere meglio in che modo le proprietà del manto nevoso influenzano la penetrazione del radar e se una missione altimetro radar satellitare che utilizza le bande Ka e Ku ​​può consentire agli scienziati di mappare simultaneamente la profondità della neve e lo spessore del ghiaccio.

Un aggiornamento da sud

Figura 7. Questa mappa confronta l'estensione del ghiaccio marino in Antartide il 1° marzo e il 31 marzo 2020.

Credito: National Snow and Ice Data Center
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In Antartide, l'estensione del ghiaccio marino è aumentata notevolmente dall'inizio di marzo e alla fine del mese è vicina alla media del 1981-2010. Questo termina un periodo di 41 mesi di estensione mensile inferiore alla media del ghiaccio marino. La crescita del ghiaccio si è verificata lungo tutta la costa antartica, ma in particolare nelle regioni del Mare di Ross e del Mare orientale di Weddell. Le temperature dell'aria nella maggior parte delle aree costiere del mese sono state quasi nella media entro 1 grado Celsius (2 gradi Fahrenheit) dalla media 1981 a 2010, leggermente al di sopra della media vicino alla penisola meridionale a 1-3 gradi Celsius (2-5 gradi Fahrenheit), e in particolare al di sotto della media nell'area di Wilkes Land della calotta glaciale tra 5 e 7 gradi Celsius (9-13 gradi Fahrenheit). I modelli di circolazione atmosferica erano in qualche modo insoliti, dominati da un'ampia bassa pressione nella regione del Mare di Amundsen e del Mare di Ross e in un'altra area di bassa pressione a nord della Terra di Dronning Maud. I venti offshore guidati da queste aree a bassa pressione sono in correlazione con le due aree di più rapida crescita del ghiaccio. Coerentemente con la forte bassa pressione nei mari Ross e Amundsen, l'indice Southern Annular Mode è stato positivo per il mese.

Riferimenti

DeRepentigny, P., A. Jahn, L. B. Tremblay, R. Newton, and S. Pfirman. 2020. Increased transnational sea ice transport between neighboring Arctic states in the 21^st century. Earth’s Future, 8, e2019EF001284, doi.org:10.1029/2019EF001284.

Kurtz, N. and J. Harbeck. 2017. CryoSat-2 Level-4 Sea Ice Elevation, Freeboard, and Thickness, Version 1. Boulder, Colorado USA. NASA National Snow and Ice Data Center Distributed Active Archive Center. doi:10.5067/96JO0KIFDAS8.

Fonte: nsidc