Na vier expedities in de Noordelijke IJszee en analyse van satellietgegevens, een team van Russische klimaatwetenschappers met MIPT-onderzoekers beschreef het 'seizoensgebonden geheugen' van de oceaan. Dit verwijst naar een mechanisme dat verklaart hoe de atmosferische circulatie ervoor heeft gezorgd dat het ijs in het Euraziatische Noordpoolgebied in de 21e eeuw sneller smelt dan in het Amerikaanse Noordpoolgebied. Het artikel is gepubliceerd in het tijdschrift Atmosfeer .

De opwarming van de aarde treft het noordpoolgebied meer dan andere regio's op aarde. Elk jaar, de ijslaag trekt zich iets dichter naar de Noordpool terug. Aangezien een steeds kleiner gebied van de Noordelijke IJszee bedekt is met ijs, die dient als een spiegel die zonlicht weerkaatst, het zeewater vangt meer warmte op. Deze vicieuze cirkel zorgt ervoor dat nog meer ijs smelt. Klimaatwetenschappers voorspellen dat tegen het einde van de 21e eeuw, de hele ijslaag in het noordpoolgebied kan seizoensgebonden worden, smelt elke zomer.

Het noordpoolgebied verliest niet gelijkmatig ijs. Volgens de onderzoekers is er spelen verschillende seizoenspatronen, afhankelijk van de regio:vanaf het begin van de jaren 2000, de ijsbedekking in het Euraziatische Noordpoolgebied is zelfs in de winterperiode kleiner geworden, terwijl de Amerikaanse regio alleen in de zomer ijs verloor.

"Deze discrepantie komt voort uit de manier waarop lucht circuleert in het noordpoolgebied, " legt studie co-auteur Mikhail Varentsov uit, een klimaatwetenschapper bij MSU, het Instituut voor Atmosferische Fysica van RAS, en het Russische klimaatagentschap Hydrometcenter. "Eind september is er het minste ijs in de meeste jaren. Dan verzamelt de oceaan actief zonne-energie als warmte. Maar als er koude lucht binnenkomt vanaf de pool of Groenland, het absorbeert een deel van de warmte. Omgekeerd, een instroom van warme lucht van het continent zorgt ervoor dat de oceaan nog meer opwarmt."

Het team verwijst naar dit mechanisme als seizoensgeheugen, omdat de winterijsbedekking reageert op de atmosferische omstandigheden van de afgelopen zomer. De trend in de 21e eeuw was dat luchtstromingen de opwarming van de oceaan in de Verenigde Staten vertragen en versnellen in het Euraziatische Noordpoolgebied. In de laatstgenoemde regio dit leidde tot ijsvormende weken "achter op schema" en maximaal op een kleinere dikte en oppervlakte.

Om de Arctische klimaatverandering in detail te rapporteren en uit te leggen, de onderzoekers maten de watertemperatuur en -samenstelling op verschillende diepten, evenals luchttemperatuur en vochtigheid, wind, en lucht-zee interactieparameters in twee poolgebieden (figuur 1). Het team volgde honderden van dergelijke kenmerken tijdens vier expedities in de Noordelijke IJszee in augustus en september 2003, 2005, 2013, en 2015. Het onderzoek maakt deel uit van het NABOSproject, een grote internationale inspanning om het Arctische klimaat te bestuderen, gelanceerd in 2002. Naast directe waarnemingen, openbaar beschikbare gegevens uit andere onderzoeken werden geanalyseerd, inclusief satellietmetingen van ijsbedekkingsgebied.

"Het is niet alleen dat het ijsoppervlak krimpt. De afgelopen 30 jaar, het aandeel ijs dat één smeltseizoen of meer overleeft, is afgenomen. Dit zogenaamde meerjarige ijs is dikker dan eerstejaars ijs en heeft een andere structuur. Als het in de zomer gedeeltelijk smelt, dooiwater voert de zoutoplossing weg, luchtbellen achterlatend. Dergelijk dik poreus ijs zorgt voor een betere thermische isolatie, het voorkomen van opwarming van de oceaan, " wijst Elena Khavina aan, een doctoraatsstudent aan de afdeling Ocean Heat and Fluid Dynamics, MIPT.

Door geleidelijk over te gaan naar seizoensgebonden ijsbedekking, het noordpoolgebied opent zich voor meer commerciële activiteiten. Bijvoorbeeld, vrachtvervoer is gemakkelijker met minder en dunner ijs. In de 20ste eeuw, vrachtschepen die de noordoostelijke doorgang volgden, hadden in elk seizoen ondersteuning nodig van ijsbrekers. Door ijsbrekers geleidelijk af te bouwen waar ze niet meer nodig zijn, vrachtvervoer wordt steeds makkelijker en goedkoper.

Echter, klimaatverandering verstoort ook het evenwicht van het ecosysteem. Voor een ding, ijsberen en zeehonden hebben ijs nodig om te rusten en te jagen. Bovendien, plankton kan zich ongecontroleerd gaan reproduceren als de bovenste oceaan opwarmt.