Opwarming en afkoeling van het tropische oppervlaktewater van de Stille Oceaan in de herfst en winter kan helpen bij het voorspellen van de timing van de lente-ijs-outdata in meren in Maine en de Noord-Amerikaanse regio, volgens recente studies door onderzoekers van de Universiteit van Maine.

Het vermogen om de timing van het ijs op het meer te voorspellen, ten minste een seizoen vooruit, kan een aantal zorgen baren, van meerecosysteem en waterkwaliteitsstudies tot gemeenschapsevenementen, zoals ijsvissen derby's.

Een ongewoon kort ijsseizoen kan de stabiliteit, gezondheid en functie van ecosystemen van meren, volgens Mussie T. Beyene, die een doctoraatsstudie in civiele en milieutechniek aan de UMaine afrondt.

Aangezien de winterse weersomstandigheden de ijsbedekkingsperiode van het meer beïnvloeden, Beyene wil manieren bieden waarop klimaatinformatie kan worden gebruikt om veranderingen in Noord-Amerikaanse meren ten minste een seizoen vooruit te beoordelen. Het onderzoek is de focus van twee recent gepubliceerde tijdschriftartikelen van Beyene en Shaleen Jain, een universitair hoofddocent civiele en milieutechniek aan de UMaine.

Klimaatstudies hebben de El Nino-Zuidelijke Oscillatie (ENSO), een periodieke wip in de oppervlaktetemperatuur en -druk van de tropische Stille Oceaan, beïnvloedt het Noord-Amerikaanse winterweer, volgens Beyene.

In eerder onderzoek is Beyene en Jain bepaalden de aanwezigheid van seizoensgebonden wintertemperatuurdrempels die ongewoon vroege en late ijstijden veroorzaken - wanneer het winterijs volledig van het wateroppervlak verdwijnt - in de meren van Maine.

De onderzoekers keken ook naar de rol van regionale Noord-Amerikaanse atmosferische circulatiepatronen geassocieerd met El Nino, of de warme fase van ENSO, bij het bevorderen van warmere winters, die vroege ijsvormingsdatums in Maine produceren.

Een belangrijke voorspeller voor data van ijsvorming in de lente zijn de geaccumuleerde graaddagen van bevriezen en smelten - de som van temperaturen onder en boven het vriespunt van water, 32 graden Fahrenheit.

In het meest recente artikel van het paar, gepubliceerd in Onderzoek naar waterbronnen , ze onderzochten de rol van in de winter geaccumuleerde graaddagen van bevriezing en smelten en andere meteorologische variabelen, zoals sneeuwval, op ijsdagen in de meren van Maine.

Werken met Ramesh Gupta, de Trustee Professor van wiskunde en statistiek aan de UMaine, ze ontwikkelden een lineair-circulair regressieraamwerk om de effecten van de seizoensgebonden meteorologische variabelen op de fenologie van het meerijs te modelleren.

De onderzoekers ontdekten dat de grootte en variantie van de lentetemperaturen meer dan de helft van de totale variabiliteit in de lente-ijs-outdata voor de meren van Maine verklaren. De relatie tussen sneeuwval in de lente en de timing van de datum waarop de ijsvorming in de lente plaatsvindt, is het sterkst in de noordelijke meren van Maine in het binnenland en het effect van de sneeuwval in de winter op de datum van de ijsvorming is vooral significant in de kustmeren van Maine.

Echter, de rol van geaccumuleerde vries- en smeltgraaddagen in de winter bij het bepalen van de datum van ijsvorming in de meren van Maine bleek significant te zijn in alle klimaatregio's, volgens de onderzoekers.

Huidig ​​onderzoek toont aan dat het effect van ENSO-gebeurtenissen op het Noord-Amerikaanse winterklimaat varieert, afhankelijk van de locatie en amplitude van de opwarming en afkoeling van het tropische Pacifische zeeoppervlak.

In een onlangs gepubliceerd artikel in de Internationaal tijdschrift voor klimatologie , Beyene en Jain onderzochten de rol van verschillende El Nino-omstandigheden op acht data van ijsuitval in Noord-Amerika en ontwikkelden een risicoanalyse-aanpak om de waarschijnlijkheid van vroegtijdige ijsvorming te beoordelen. Voor sommige meren, opwarmingspatronen in de oostelijke tropische Stille Oceaan werden geassocieerd met bijna twee keer het risico op vroege ijsvorming.

"De National Oceanic and Atmospheric Administration geeft een beeld van de winter-ENSO-staat, soms zes maanden vooruit, " zegt Beyene. "Door de winterse drempelwaarden voor vriesgraden te bepalen die vroege ijsvormingsdata in meren produceren, we kunnen onze wintermodellen met geaccumuleerde vriesgraaddagen gebruiken die ENSO-indices als voorspellers gebruiken om de waarschijnlijkheid van een vroege of late ijsuitval een seizoen vooruit in te schatten. Wij zijn van mening dat tal van meer-gerelateerd onderzoek en activiteiten in Maine en elders zullen profiteren van deze voorspellingen."