Zeer gelokaliseerde en nauwkeurige voorspellingen van de ijsbedekking van de Grote Meren zijn aangetoond door onderzoekers van de Universiteit van Michigan, en hun voorspellende modelleringstool kan worden aangepast voor elke geografische regio.

Het team ontwikkelde de aanpak in nauwe samenwerking met functionarissen van de Apostle Islands National Lakeshore aan Lake Superior in Wisconsin. Het park herbergt majestueuze ijsgrotten die alleen toegankelijk zijn in sommige winters wanneer het veilig is voor bezoekers om over het ijs van het bevroren meer te lopen.

Dergelijke gelokaliseerde voorspellingen zouden breder bruikbaar zijn, aangezien klimaatverandering een achtbaan van weersvariabiliteit naar vele delen van de wereld brengt, inclusief degenen die meeleven, spelen en leven van 's werelds grootste zoetwaterbron aan de oppervlakte.

"Deze modellen kunnen niet alleen nuttig zijn voor het ondersteunen van veilig voetgangersverkeer op ijs in kustgebieden van de Grote Meren, maar voor de navigatie van grote en kleine vaartuigen, vissen en jagen, en andere menselijke activiteiten over de hele wereld, " zei Richard Rood, hoogleraar klimaat- en ruimtewetenschappen en techniek, en co-auteur van een paper over het nieuwe model gepubliceerd in Klimaatverandering .

De nieuwe aanpak kan maanden van tevoren betrouwbaar voorspellen:in september, misschien - of er zich in een bepaalde winter ijs zal vormen, evenals de timing van het begin van het ijs. Veel eerdere inspanningen waren gericht op de ijsbedekking op het meer als geheel. Door te focussen op een klein gebied, het is mogelijk om relaties te vinden tussen weer en lokale omstandigheden die ijsvorming mogelijk maken, zelfs in jaren waarin de omstandigheden de ijsvorming over het hele meer niet ondersteunen.

Het project van UM kwam voort uit een opmerking die werd gemaakt tijdens een planningsvergadering over klimaatverandering met de medewerkers van de Great Lakes Integrated Sciences and Assessments en de Apostle Islands National Lakeshore. GLISA is een door NOAA ondersteund team dat zich richt op het bevorderen van klimaatkennis voor aanpassing in het gebied van de Grote Meren, gezamenlijk gehuisvest aan de UM en de Michigan State University. Rood is hoofdonderzoeker van GLISA.

Het park had een verrassend koud jaar achter de rug, wat leidde tot enorme en onverwachte winterbezoeken. Parkopzichter Robert Krumenaker stelde de vraag naar de voorspelling van ijsbedekking om te anticiperen op winterse toeristen. De auteurs gingen de uitdaging aan.

IJsbedekking op de Apostel-eilanden was vroeger zeker.

"Voor jaren, In de jaren zeventig, jaren 80 en begin jaren 90, het werd eenvoudig begrepen dat, ergens in het seizoen, de ijslaag rond de kustlijn zou zich gaan vormen en zou van jaar tot jaar consistent blijven, " zei Andrew Gronewold, universitair hoofddocent aan de UM's School for Environment and Sustainability. "Aan het eind van de jaren negentig ineens zagen we jaren waarin er geen veilige ijslaag was. Dat leidde tot deze periode van variabiliteit - verschillen in de ijsbedekking van jaar tot jaar."

Dat soort onzekerheid zorgt voor problemen voor parkbeheerders, evenals degenen die willen bezoeken.

Om hun nieuwe aanpak te ontwikkelen, de onderzoekers ontdekten aanwijzingen verborgen in oscillerende klimaatpatronen, vaak afkomstig van de andere kant van de planeet.

Ze keken naar historische weerrecords voor het gebied van de Grote Meren en daarbuiten, evenals specifieke vormen van variabiliteit - oscillerende klimaatpatronen - op het weer in de Grote Meren. Drie modi:El Nino, de arctische oscillatie en de decadale oscillatie in de Stille Oceaan - bleken voorspellende aanwijzingen te geven voor ijsvorming in de regio van de Aposteleilanden.

"Als we deze relaties in het verleden hadden gebruikt, we zouden hebben, bijna elk jaar, nauwkeurig voorspeld of er zich al dan niet een veilige ijslaag zou vormen op de Apostel-eilanden, evenals een redelijke indicatie van wanneer, "Zei Gronewold. "Zo sterk waren de relaties."

Gronewold en Xiaolong Ji, een student in toegepast klimaat, evalueerde statistische modellen en vond de beste pasvorm op een onverwachte plaats.

"We ontdekten dat de beste verklaring voor wat we waarnamen kwam van een soort model dat een overlevingsmodel wordt genoemd, of gevarenmodel, " Zei Gronegold. "Ze worden vaak gebruikt in studies over de menselijke gezondheid of milieugezondheidsstudies."

Hij voegde eraan toe dat het Apostle Islands-project mogelijk de eerste keer is dat het model wordt gebruikt bij het voorspellen van ijsbedekking over de Grote Meren.

Door het gevarenmodel toe te passen op vier decennia aan historische gegevens, oud, Rood en promovendi Ji en Houraa Daher waren in staat om maanden van tevoren de ijsbedekking voor de regio van de Aposteleilanden met verrassende nauwkeurigheid te voorspellen. In de toekomst, UM-onderzoekers hopen hun voorspellende modellering uit te breiden naar andere gebieden.

"Het onderzoek dat we meer in het algemeen doen, voorspelt een reeks omstandigheden die van invloed zijn op de kustlijnen van de Grote Meren, "Gronewold zei. "Die kunnen variëren van waterkwaliteitscondities die kunnen resulteren in schadelijke algenbloei, tot waterstanden die worden veroorzaakt door korte- of langetermijnschommelingen, naar zaken als ijsbedekking."