Zee-ijs in de Noordelijke IJszee bevindt zich in een neerwaartse spiraal, met zomerminimumbereiken ongeveer 40 procent kleiner dan in de jaren tachtig. Maar voorspellen hoe het zee-ijs zich in een bepaald jaar zal gedragen, is lastig:er zijn nog veel onbekenden over de omstandigheden van de zee-ijsbedekking, om nog maar te zwijgen over de moeilijkheden bij het voorspellen van het weer en het gedrag van de oceaan over seizoensgebonden tijdschalen.

NASA-onderzoekers werken aan het verbeteren van hun voorspellingen van de grootte van de Arctische zee-ijsbedekking aan het einde van het zomersmeltseizoen, maar het doel is niet alleen om een ​​betere voorspelling van de zee-ijsbedekking te hebben. De uitdaging om voorspellingen te doen over het zee-ijs in de zomer stelt wetenschappers in staat hun begrip te testen van de processen die de seizoensgebonden groei en terugtrekking van zee-ijs beheersen, en om computermodellen te verfijnen die verbindingen tussen het ijs vertegenwoordigen, atmosfeer en oceaan.

Een in 2008 gelanceerd basisinitiatief vergelijkt de inspanningen van verschillende onderzoeksteams elk jaar om het Arctische zee-ijs aan het einde van de zomer te voorspellen. Dit jaar, drie NASA-teams behoren tot meer dan drie dozijn groepen die ten minste één voorspelling hebben ingediend. De deelnemende groepen in het Sea Ice Prediction Network (SIPN) gebruiken verschillende methoden, variërend van statistische analyse tot dynamische modellen, onderbuikgevoelens en combinaties van technieken. Teams kunnen in juni prognoses indienen, juli en augustus op basis van de huidige zee-ijscondities op dat moment. Elke herfst, het project publiceert een analyse van de inzendingen van het jaar, het beoordelen van geleerde lessen en het bieden van richtlijnen voor toekomstige onderzoeksinspanningen.

De vergelijking van verschillende methoden stelt wetenschappers in staat om verder te gaan dan alleen het verzamelen van observaties van zee-ijskenmerken om hypothesen te testen over de drijvende krachten achter het zeegedrag in een bepaald jaar. Als voorbeeld, Met dergelijke methoden kunnen onderzoekers de impact van de dikte van het zomerijs of de aanwezigheid van smeltwatervijvers aan het begin van het smeltseizoen nader onderzoeken. Het laat hen ook bepalen of een enkelvoudig kenmerk van het ijs nuttiger is dan het analyseren van een combinatie van factoren.

Onder andere gegevens, de deelnemende teams gebruiken zee-ijsconcentratie - hoeveel van een bepaald gebied is bedekt met ijs - en omvang, die rekening houdt met alle gebieden van de Noordelijke IJszee en de omliggende zeeën waar ijs minstens 15 procent van het oceaanoppervlak bedekt. Hogere omvang van het zee-ijs en, belangrijker, hogere concentraties maken het ijs beter bestand tegen smelten, omdat er minder van de oceaan wordt blootgesteld en dus minder goed in staat is om zonnewarmte op te nemen. De datasets voor concentratie en omvang zijn gebaseerd op methoden die in de jaren zeventig en tachtig zijn ontwikkeld door wetenschappers van het Goddard Space Flight Center van NASA in Greenbelt, Maryland, en momenteel samengesteld door het NASA-gegevensarchief in het National Snow and Ice Data Center (NSIDC) in Boulder, Colorado.

In aanvulling, een langlopend NASA-luchtonderzoek van poolijs genaamd Operation IceBridge biedt metingen aan SIPN-teams over de dikte van het zee-ijs in de lente, smeltvijvers en sneeuwcondities, dat zijn drie andere parameters die het smeltseizoen in de zomer beïnvloeden.

Alek Kleintje, een zee-ijsonderzoeker bij Goddard, heeft de afgelopen twee jaar voorspellingen ingediend bij SIPN die zijn gebaseerd op een statistisch model dat satellietmetingen van de zee-ijsconcentratie en het begin van de smelt analyseert. Een aspect van het zomersmeltseizoen dat Petty met zijn model test, is de vraag hoe smeltvijvers - de helderblauwe plassen smeltwater die in de lente en zomer op het zee-ijs verschijnen - ook kunnen helpen bij het voorspellen van de omvang van het zee-ijs bij het einde van de zomer. Petty kan zijn model gebruiken met gegevens over de dekking van de smeltvijver in de lente, verkregen door een klimaatmodel van onderzoekers in het Verenigd Koninkrijk.

"Een van de problemen met het smeltvijvermodel is dat we niet veel goede waarnemingen hebben van smeltvijvers in het noordpoolgebied voor validatie, "Zei Petty. "Dat is wat Operation IceBridge nu probeert te bieden met hun recente zomerse zee-ijscampagnes."

Richard Cullather, een klimaatmodelleur bij Goddard, maakt gebruik van een dynamisch model van het klimaatsysteem dat rekening houdt met de interacties tussen Arctisch zee-ijs, de oceaan en de atmosfeer. Dit jaar, zijn vierde deelname aan SIPN, hij paste metingen van de dikte van het zee-ijs uit satellietgegevens toe om de omstandigheden van het zee-ijspak te bepalen vóór het begin van het smeltseizoen. Cullather verwacht dat deze toevoeging de prognose zal verbeteren.

"Het lijkt erop dat het ijs dat in de late zomer overblijft, een functie is van hoe dik het ijs was om mee te beginnen, "Zei Cullather. "We hebben onze voorspelling in juni uitgevoerd zonder de dikte van het zee-ijs en deze kwam met een veel hogere voorspelling dan toen we de diktemetingen daadwerkelijk introduceerden. Dat suggereert dat het toevoegen van de diktewaarnemingen onze waarden verandert."

NASA IceBridge-gegevens, samen met metingen van de CryoSat-2-satelliet van ESA (European Space Agency), verstrekken belangrijke informatie over de dikte. Met NASA's Ice, Wolk, en land Elevation Satellite-2 (ICESat-2), een missie gepland voor lancering in 2018 die de hoogte van het zee-ijs boven het oceaanoppervlak zal meten, verbeterde dikte-informatie zal beschikbaar komen om smeltvoorspellingen te informeren.

Eindelijk, Walt Meier, een zee-ijswetenschapper die tot juli bij Goddard werkte en momenteel bij NSIDC werkt, gebruikt een eenvoudige statistische methode die kijkt naar de totale omvang van het zee-ijs van 2005 tot 2016 en het gemiddelde neemt van de dagelijkse veranderingen in omvang van dag tot dag tot eind september.

"Ik gebruik alleen gegevens van de afgelopen 12 jaar omdat vóór 2006, de rand van het zee-ijspakket aan het begin van het smeltseizoen lag veel zuidelijker, dus het zou in juli en augustus sneller smelten dan nu, " zei Meijer, die sinds het begin aan SIPN heeft deelgenomen en lid is van het leiderschapsteam.

Ondanks dat het zee-ijspak het smeltseizoen in maart begon met een recordlaagte maximale jaarlijkse omvang, geen van de voorspellingen van Petty, Cullather en Meier pleiten ervoor dat de omvang van september dit jaar lager zal zijn dan die van 2012. wat het laagste is dat ooit is waargenomen tijdens het satellietrecord van Arctische zee-ijsmetingen dat begon in 1979. Toch, hun voorspellingen wijzen op een omvang die in lijn is met de neerwaartse langetermijntrend van het Arctische zee-ijs.

Een veelvoorkomende uitdaging voor bestaande voorspellingen is dat, aangezien het zee-ijs de afgelopen decennia dramatisch is uitgedund, de impact van weersverschijnselen zoals grote zomercyclonen op het ijsdek is toegenomen. Ook, het weer kan doorgaans niet meer dan 10 dagen van tevoren worden voorspeld.

"Zomerstormen kunnen verschillende effecten hebben, "Zei Cullather. "Als het ijs redelijk dik is, de storm kan het pakijs verdelen, zodat het dan een groter deel bedekt. Als het ijs erg dun is en je verspreidt het, het zal het mogelijk maken om sneller te smelten omdat er meer open water is dat wordt opgewarmd door de zon."

"Er is steeds meer interesse in seizoensvoorspellingen van het Arctische zee-ijs, maar tegelijkertijd zijn de zaken een uitdaging vanwege de veranderende omstandigheden van het pakijs en hoe het reageert op het weer, " zei Meier. Maar verbeteringen in de modellen en statistieken, samen met een groeiend record van metingen van zee-ijs, maken voorspellers optimistisch over de toekomst. "De hoop is dat de modellen de veranderingen in het noordpoolgebied kunnen ontlopen, dat we in staat zullen zijn om de achterstand in te halen en betrouwbaardere prognoses te maken."