Door de opwarming van de aarde neemt het zee-ijs in de Noordelijke IJszee snel af. Om de groei en het verval van het ijs te begrijpen en te voorspellen, hebben onderzoekers uit Japan en samenwerkende landen een onderzoek uitgevoerd in de Noordelijke IJszee om de invloed van oceaanwarmte op zee-ijs in de ijs-oceaangrenslaag te onderzoeken. Hun bevindingen geven inzicht in de mechanismen van de achteruitgang van het zee-ijs in het Noordpoolgebied voor het maken van nauwkeurige voorspellingen in de toekomst met betrekking tot het mondiale klimaat.

Het zee-ijs (een term voor ijs dat niet aan de kustlijn vastzit) in de Noordelijke IJszee bevindt zich momenteel op een historisch dieptepunt als gevolg van de opwarming van de aarde. Wetenschappers hebben eerder geprobeerd het ijs in deze regio te bestuderen; vanwege de constante verschuiving door sterke oppervlaktewinden en oceaanstromingen is het echter moeilijk om continu te controleren.

De groei en het verval van het zee-ijs kan worden beïnvloed door de interactie van het drijvend ijs en de oceaanlaag nabij het oppervlak, waar turbulente hitte en zoutschommelingen de vorming van ijs bepalen. Turbulentie bij de ijs-oceaangrenslaag (IOBL), de overgangszone tussen het zee-ijs en het zeewater, wordt ook gevormd door het binnendringen van zoet water door smeltend zee-ijs en de fysieke uitsluiting van pekel tijdens ijsvorming. Hoewel er enig onderzoek is gedaan naar de mechanismen van zee-ijsvorming, blijft het gecombineerde effect van mechanische en door het drijfvermogen aangedreven krachten op dit proces slecht begrepen.

Nu heeft een gezamenlijk team van onderzoekers van de Universiteit van Tokyo, Hokkaido University en het National Institute of Polar Research gegevens gebruikt die zijn verzameld tijdens de internationale op schepen gebaseerde MOSAiC-observatie-expeditie, om de Arctische IOBL te onderzoeken terwijl deze overging van smelten naar opnieuw bevriezen in echte tijd. Het team werd geleid door Dr. Yusuke Kawaguchi van het Atmospheric and Ocean Research Institute aan de Universiteit van Tokyo en omvatte Dr. Daiki Nomura van Hokkaido University en Dr. Jun Inoue van het National Institute of Polar Research.

"Vanwege de complexe patronen van warmte- en energieoverdracht is de fysica van de koude oceanen gecompliceerd. Ons doel was om de thermodynamische groei en het verval van het zee-ijs te kwantificeren, terwijl de effecten van warmte- en zoutuitwisseling met nabij-oppervlaktewater als gevolg van turbulente krachten", zegt Dr. Kawaguchi. De bevindingen van het team zijn gepubliceerd in het Journal of Geophysical Research-Oceans . Dit artikel is op 20 juli 2022 online beschikbaar gesteld en is op 19 augustus 2022 gepubliceerd in Volume 127 Issue 8 van het tijdschrift.

Het team combineerde verschillende datasets, waaronder observaties van lucht, zee-ijs en oceaaneigenschappen van de ijsschots. Deze werden verzameld tijdens het laatste deel van de MOSAiC-studie, een internationaal project om de kenmerken van het klimaat, de oceaan en het zee-ijs van de Noordelijke IJszee te bestuderen.

Uit hun onderzoek concludeerde het team dat het huidige Arctische zee-ijs meer vatbaar was voor smelten in de zomer en voor bevriezing in de herfst en vroege winter dan voorheen. Wanneer de belangrijkste bevindingen worden onderzocht, vertelt Dr. Kawaguchi, de hoofdauteur, over de kenmerken van zeewater en zee-ijs die dit fascinerende fenomeen aandrijven. "Onze eerste ontdekking was dat in de zomer sterke winden ervoor zorgen dat het water op de plek waar het ijs en de oceaan elkaar ontmoeten, vermengd wordt. We hebben kunnen aantonen dat een verbeterde warmteoverdracht direct onder het zee-ijs plaatsvindt", legt hij uit.

Hun tweede bevinding betreft de daling van het zoutgehalte van het zeewater dat zich vermengt met het smeltwater van het zee-ijs. "Terwijl smeltwater zich ophoopt onder het zee-ijs, neemt het zoutgehalte van het zeewater af en vervolgens neemt de vriestemperatuur toe. Dit beëindigt het smelten van zee-ijs op een eerder tijdstip omdat water gemakkelijker kan bevriezen", zegt Dr. Kawaguchi.

Het team is enthousiast over de implicaties die hun bevindingen hebben op het gebied van polaire oceanografie, met name in de context van klimaatverandering. Het team ontwikkelt momenteel een apparaat dat tegelijkertijd de beweging van het zee-ijs en het zoutgehalte meet bij de IOBL, in de hoop dat het meer gegevens zal verzamelen om een ​​duidelijker beeld te krijgen van de fluctuaties in het Arctische zee-ijs.

"De omvang van het Arctische zee-ijs kan het regionale klimaat in verre oorden, zoals Japan, beïnvloeden via atmosferische verstoringen. We geloven dat het bestuderen van het zee-ijs ons in staat zal stellen toekomstige veranderingen in het klimaat op aarde beter te voorspellen", zegt Dr. Kawaguchi. + Verder verkennen

Onderzoek toont aan dat de voorspelling van Arctische smeltvijvers moet worden verbeterd