Sea Ice Outlook (SIO) report giugno 2021 minima estensione stagionale della banchisa artica per il mese di settembre 2021

Dal 2008, l’annuale Sea Ice Outlook (SIO) ha fornito un mezzo rivolto a tutti coloro che sono interessati al ghiaccio marino artico al fine di condividere idee sull’estensione minima del ghiaccio marino prevista per il mese di settembre. A partire dal 2014, il SIO è stato gestito dal progetto Sea Ice Prediction Network; dal 2018, il SIO fa parte del Sea Ice Prediction Network-Phase 2 (SIPN2). Il SIO produce rapporti nei mesi di giugno, luglio e agosto contenenti una varietà di prospettive sul ghiaccio marino artico, dalle osservazioni delle condizioni attuali, ai modelli numerici avanzati, alle prospettive qualitative da parte di scienziati pubblici. I rapporti post-stagionali forniscono analisi approfondite dei fattori che guidano il ghiaccio marino, oltre ad esplorare i metodi scientifici per prevedere l’estensione stagionale del ghiaccio. Le informazioni sulla nascita del SIO sono disponibili al seguente link https://www.arcus.org/sipn/sea-ice-outlook/background

Riassunto esecutivo
In primo luogo, si desidera esprimere un sincero ringraziamento a tutti i gruppi e ai singoli individui che hanno contribuito alla stesura del rapporto 2021 June Sea Ice Outlook (SIO) e per il costante sostegno ricevuto durante questi tempi così difficili. Sono pervenuti 38 contributi sull’estensione del ghiaccio marino di settembre in cui erano incluse previsioni pan-artiche; di questi contributi, otto includevano anche previsioni per il pan-antartico, sette includevano previsioni per la regione dell’Alaska (mari di Bering, Chukchi e Beaufort), e 14 hanno presentato analisi sulle anomalie dell’estensione media del ghiaccio marino di settembre. Questo rapporto include una serie di discussioni sulle condizioni correnti nella regione artica, il calore dell’oceano, le previsioni dai campi spaziali (probabilità di ghiaccio marino, data senza ghiaccio, condizioni iniziali), l’estensione del ghiaccio marino regionale artico, le anomalie del ghiaccio marino artico, i contributi antartici, come pure le motivazioni del contributo del SIO e il pattern emergente nei Sea Ice Outlooks.

Per l’Artico, la mediana delle previsioni di giugno per l’estensione media del ghiaccio marino del settembre 2021, è di 4,37 milioni di chilometri quadrati con quartili di 4,07 e 4,61 milioni di chilometri quadrati. Al fine di un confronto, il minimo storico di settembre nel periodo delle osservazioni satellitari è stato fissato nel 2012 a 3,57 milioni di chilometri quadrati, e il secondo record più basso è stato di 3,92 milioni di chilometri quadrati nel 2020. La proiezione di quest’anno è superiore all’estensione del ghiaccio marino osservata a settembre 2019 di 4,32 milioni di chilometri quadrati, e anche superiore al numero del Sea Ice Outlook di giugno 2020, 4,33 milioni di chilometri quadrati. Rispetto all’Outlook di giugno 2020, c’è una maggiore spread tra i diversi metodi. I valori mediani sono rispettivamente 4,20 (Dinamico), 4,29 (Euristico), 4,46 (Statistico) e 4,63 (Machine Learning) milioni di chilometri quadrati.

Le previsioni sulla probabilità del ghiaccio marino (SIP) sono quasi unanimemente d’accordo in basse SIP di settembre rispetto alle previsioni degli anni passati. Sono attesi bassi SIP nei mari di Chukchi e Laptev, e tutte le previsioni mostrano un Passaggio a Nord-Est aperto. Sussiste una considerevole incertezza sulle previsioni relative alla data senza ghiaccio (IFD) in alcune regioni. Le previsioni sulla concentrazione di ghiaccio marino mostrano generalmente un buon accordo tra i diversi modelli, con concentrazioni vicine al 100% su gran parte dell’Oceano Artico. Al contrario, le condizioni iniziali di previsione dello spessore del ghiaccio marino mostrano un accordo meno ampio tra i modelli. (Vedi: Previsioni dalla discussione sui campi spaziali qui sotto).Questo è il primo anno che il SIO ha richiesto di analizzare le anomalie dell’estensione media del ghiaccio marino di settembre e questa richiesta è emersa dal SIO Contributor’s Forum del gennaio 2021. La richiesta è motivata dalla grande diffusione presente nelle previsioni SIO dell’estensione media di settembre del ghiaccio marino e cerca di esaminare se la diffusione si riduce quando viene rimossa la distorsione tra i modelli. I 14 contributi sulle anomalie dell’estensione media del ghiaccio marino di settembre vanno da -0,28 a +0,57 milioni di chilometri quadrati, con una deviazione standard di 0,51 milioni di chilometri quadrati. Ci sono dieci previsioni sopra e quattro sotto la linea di base dei contributori. (Vedi: Discussione sulle anomalie del ghiaccio marino artico qui sotto).

Per la regione dell’Alaska, definita in questo contesto come i mari di Bering, Chukchi e Beaufort, l’estensione media complessiva del ghiaccio marino derivante dai sette contributi ricevuti, è di 0,67 milioni di chilometri quadrati. Per mettere queste previsioni in prospettiva storica, l’estensione media del ghiaccio marino di settembre nel periodo 2007-2020 è di 0,44 milioni di chilometri quadrati, rendendo le prospettive per il 2021 superiori a tutti i valori osservati dal 2015. (Vedi: Alaska Regional Sea-Ice extent Discussioni qui sotto per i dettagli).

Per l’Antartico, sono state ricevute otto previsioni sull’estensione media del ghiaccio marino a settembre (come l’anno scorso). Queste abbracciano una gamma compresa tra 16,50 e 20,78 milioni di chilometri quadrati, che è più piccola di circa il 25% rispetto alla gamma dello scorso anno (15,70-21,30 milioni di chilometri quadrati). Tuttavia, la diffusione supera ampiamente il range nella documentazione satellitare osservata. Si tratta di una gamma notevole rispetto alle presentazioni dell’Artico. Tra gli otto contributi, c’è un gruppo di sei apporti in un range ristretto (18,30-18,89 milioni di chilometri quadrati). (Vedi: Discussione sui contributi antartici qui sotto).

Il team del SIPN2 ha condotto un sondaggio online tra i collaboratori al fine di migliorare la comprensione della comunità e di capire come il SIO si relaziona a loro. Tra i 23 contributori che hanno risposto, 16 hanno indicato che si sono presentati al SIO per confrontare le loro previsioni con quelle di altri membri della comunità e 14 hanno indicato che hanno presentato una previsione per aumentare il profilo della loro organizzazione. La maggior parte degli intervistati provengono da istituzioni accademiche (59%) e agenzie governative (22%). (Vedi: Discussione sulle motivazioni dei contributori SIO qui sotto).Esaminando le registrazioni degli ultimi 13 anni (2008-2020) riguardanti tutte le previsioni del ghiaccio marino di giugno, si nota una mancanza di corrispondenza tra la mediana di tutte le previsioni e il valore effettivo osservato a settembre: le due serie temporali sono correlate a r = 0,24. Tuttavia, le serie temporali osservate e previste sono significativamente correlate (r = 0,86) quando si introduce una differenza di ritardo di un anno. Cioè, l’estensione osservata di settembre di un dato anno,è un ottimo predittore delle previsioni SIO emesse l’anno successivo. (Vedi: Predire le previsioni: An Emerging Pattern in the Sea Ice Outlooks Discussion below).

Il presente Outlook di giugno è stato sviluppato da Muyin Wang, Università di Washington (riassunto esecutivo, panoramica e discussione sulle condizioni attuali) e James Overland, NOAA Pacific Marine Environmental Laboratory (PMEL; panoramica e discussione sulle condizioni attuali); con i contributi di Edward Blanchard-Wrigglesworth, Università di Washington (previsione sulla discussione relativa ai campi spaziali); Michael Steele, Università di Washington (discussione sul calore oceanico); Uma Bhatt, John Walsh, e Richard Thoman, University of Alaska Fairbanks (discussione sulle condizioni dei ghiacci nei mari di Bering e Chukchi); Cecilia Bitz, University of Washington (figure dei campi spaziali); François Massonnet, Université catholique de Louvain (discussione sui contributi antartici e previsione delle previsioni); Joseph Little (SIO Contributor Motivations); Matthew Fisher, NSIDC (statistiche e grafici); Betsy Turner-Bogren, Helen Wiggins, Kuba Grzeda, Lisa Sheffield Guy e Stacey Stoudt, ARCUS (coordinamento e redazione del rapporto); e il resto del SIPN2 Project Team.

Nota: il Sea Ice Outlook fornisce un processo aperto per coloro che sono interessati al ghiaccio marino artico, per condividere previsioni e idee; l’Outlook non è una previsione operativa.

Panoramica
I 38 contributi dell’Arctic June Outlook relativi alle proiezioni dell’estensione del ghiaccio marino previste per settembre 2021, sono ancora una volta basati su più approcci (Figura 1). Ci sono stati quattro contributi che utilizzano un approccio euristico o di analisi qualitativa (uno in più del 2020), 18 contributi che utilizzano metodi statistici (quattro in più del 2020), e dieci che utilizzano modelli dinamici (cioè, basati su equazioni di fluidodinamica; sei in meno del 2020). Quest’anno ci sono cinque contributi generati dall’Intelligenza Artificiale (AI)/Machine Learning (ML), in aumento rispetto ai due contributi presentati nei due anni precedenti, e uno da metodi misti (che è una previsione dinamica di ensemble con correzione di bias utilizzando la stima di errore del 2020). Il valore mediano della proiezione di quest’anno, è di 4,37 milioni di chilometri quadrati con quartili di 4,07 e 4,61 milioni di chilometri quadrati. Questo numero è superiore al valore previsto dal SIO di 4,33 milioni di chilometri quadrati per il 2020, ma inferiore al valore di 4,40 milioni di chilometri quadrati per il 2019 e 4,6 milioni di chilometri quadrati per il 2018. Nove contributi prevedevano che l’estensione del ghiaccio marino di settembre, fosse inferiore a quattro milioni di chilometri quadrati, e due contributi prevedevano un’estensione del ghiaccio marino superiore a cinque milioni di chilometri quadrati. Di nuovo, la mediana dei modelli dinamici è la più bassa di tutti i metodi. Nessuna delle previsioni prevede un nuovo minimo storico (cioè, sotto i 3,57 milioni di chilometri quadrati stabiliti nel 2012).Le proiezioni derivanti dai metodi di apprendimento automatico (riquadro colorato in viola) hanno il più grande spread tra i cinque scenari conferiti, con una mediana di 4,63 e quartili da 4,04 a 4,63 milioni di chilometri quadrati; i modelli dinamici hanno il secondo più grande spread tra i dieci scenari conferiti, con un valore mediano di 4,20 milioni di chilometri quadrati, e quartili di 3,90 e 4,38 milioni di chilometri quadrati. Questa diffusione è più grande rispetto ai contributi da parte dei metodi statistici, che hanno quartili di 4,26 e 4,61 milioni di chilometri quadrati. Le quattro prospettive dei metodi euristici, hanno quartili di 4,16 e 4,59 milioni di chilometri quadrati. Quest’anno, c’è uno spread maggiore nella mediana tra i quattro metodi (Figura 2) rispetto a quanto osservato nei SIO di giugno 2020.Nel rapporto SIO di giugno 2021, dieci gruppi hanno presentato materiali supplementari (vedi: Rapporti completi dei contributori e materiali supplementari qui sotto). Gli argomenti supplementari variano da un contributo all’altro, ma possono includere informazioni sulla metodologia su: (1) come vengono prodotte le previsioni, (2) numero di membri dell’ensemble utilizzati nelle previsioni, (3) se e come vengono applicate le correzioni di bias, (4) diffusione dell’ensemble, gamma di previsioni, incertezze e altre statistiche, e (5) se è stato eseguito o meno il postprocessing.La previsione di quest’anno di 4,37 milioni di chilometri quadrati sembra collocarsi in corrispondenza della linea di tendenza lineare basata sui dati storici per l’estensione del ghiaccio marino a settembre, come mostrato nella Figura 3. Tutte le stime sono comprese in una gamma ristretta (da 3,73 a 5,23 milioni di chilometri quadrati). Quindi, c’è un’opinione collettiva che le proiezioni dovrebbero essere vicine alla stabilità (sulla base di osservazioni recenti), e a sfavore di grandi diminuzioni nell’estensione del ghiaccio marino artico durante l’estate.

Figura 2. Le proposte di Outlook relative al ghiaccio marino pan-artico del giugno 2021, ordinate in base al metodo. La linea piatta rappresenta l’unica presentazione che ha usato un metodo misto. La mediana di ogni metodo (da sinistra a destra) è 4.29 (euristico), 4.46 (statistico), 4.04 (misto, voce singola), 4.20 (dinamico) e 4.63 (ML/altro). Si noti che il valore del 75° percentile per ML è anche 4,63 quindi le due linee si sovrappongono. Immagine per gentile concessione di Matthew Fisher, NSIDC.

Figura 3. Dati storici sull’estensione del ghiaccio marino artico di settembre. Immagine per gentile concessione del National Snow and Ice Data Center, Università del Colorado, Boulder.

Condizioni attuali
Nonostante un inizio lento della stagione di congelamento che ha portato a condizioni record di ghiaccio marino nei mesi di ottobre e novembre 2020, all’inizio della stagione di fusione, l’estensione del ghiaccio non è risultata particolarmente insolita rispetto alle condizioni riscontrate nel corso dell’ultimo decennio, anche se l’estensione del ghiaccio marino in aprile e maggio è stata complessivamente inferiore a quella osservata nel 2012, l’anno con il precedente record di bassa estensione di settembre. Al 14 giugno 2021, l’estensione del ghiaccio marino era inferiore alla mediana 1981-2010 (Figura 4, NSIDC) quasi ovunque, tranne che nel Mare di Beaufort (Figura 5, NSIDC). La caratteristica più evidente sinora riscontrata ,sono le grandi aree di acqua aperta presenti all’interno del Mare di Laptev, che hanno portato a condizioni di ghiaccio estremamente basse in questa regione a partire dal 28 maggio. Di conseguenza, l’estensione complessiva del ghiaccio marino nel mese di giugno è attualmente collocata al terzo posto tra le più basse registrate dal satellite.

Figura 4. Serie temporale dell’estensione del ghiaccio marino artico per il 2021 rispetto al 2012, e alla climatologia del 1981-2010. Figura per gentile concessione del National Snow and Ice Data Center, Università del Colorado, Boulder.

Figura 5. Concentrazione del ghiaccio marino in data 18 giugno 2021. La linea gialla delinea il bordo mediano del ghiaccio per il periodo 1981-2010. Figura per gentile concessione del National Snow and Ice Data Center, Università del Colorado, Boulder.

Le temperature dell’aria in prossimità della superficie durante la primavera (marzo-maggio; Figura 6, ESRL/PSD) mostrano deboli anomalie positive sull’Artico inferiori a 3° C. La direzione della corrente a getto primaverile (banda blu, Figura 7, ESRL/PSD) mostra che l’Artico è stato isolato dalla principale interazione del trasporto di calore tra il subartico e l’Artico.

Figura 6. Anomalie di temperatura dell’aria in prossimità della superficie durante la primavera marzo-maggio 2021. In base ai dati del NOAA ESRL.

Figura 7. Campo di altezza geopotenziale a 700 hPa durante la primavera 2021, che mostra la posizione del jet stream circumpolare di basso livello in blu.In base ai dati del NOAA ESRL.

Il ritiro del ghiaccio marino registrato nel 2021, ha più a che fare con le condizioni ambientali del ghiaccio marino, che non con l’influenza della forzatura meteorologica. L’anomalia dello spessore mensile di maggio 2021 proveniente da PIOMAS, è stata simile a quella del 2016 ed è stata al di sopra del minimo storico stabilito nel 2017. Il volume mensile del ghiaccio è stato del 38% sotto il massimo raggiunto nel 1979 e del 25% sotto il valore medio degli anni 1979-2020. La mappa dell’anomalia dello spessore del ghiaccio per aprile 2021, relativa al periodo 2011-2020 (Figura 8, PIOMAS), mostra anomalie positive lungo la costa siberiana, il Mare di Kara e il nord dell’Alaska.

Figura 8. PIOMAS Ice Thickness Anomaly per aprile 2021 rispetto al 2011-2020.

In prospettiva, la mappa della pressione a livello del mare relativa al periodo 1-13 giugno 2021 (Figura 9, ESRL/PSD) mostra un modello a dipolo, caratterizzato da un’alta pressione sul lato nordamericano. Questo lascia presagire una perdita costante di ghiaccio, con attualmente una forte deriva trans-polare e cieli limpidi a est di 180°.

Figura 9. Mappa della pressione a livello del mare per il periodo 1-14 giugno 2021.

La previsione a una settimana dal 22 al 28 giugno dell’altezza della superficie a 500 hPa del Climate Forecast System, mostra venti piuttosto deboli sull’Artico centrale. Questa caratteristica contribuirà a supportare la continua perdita di ghiaccio marino almeno fino alla fine di giugno. L’Arctic Climate Forum-7 Consensus Statement, come confronto, completato dalla World Meteorological Organization (WMO), fornisce proiezioni stagionali per l’Artico alla fine di maggio. Le previsioni di temperatura sono basate su undici modelli come WMO Global Producing Centers of Long-Range Forecasts e sono consolidate dal WMO Lead Centre for Long Range Forecast Multi-Model Ensemble. La previsione per l’estate 2021, prevede temperature dell aria e della superficie del mare al di sopra della norma su gran parte delle regioni artiche nei mesi di giugno, luglio e agosto. L’estensione minima del ghiaccio marino dovrebbe essere vicina alla norma nel Mare di Beaufort, nel Mare di Chukchi e nel Mare di Groenlandia; e inferiore alla norma nel Mare di Barents, nell’Arcipelago Artico Canadese, nel Mare di Kara, nel Mare di Laptev e nel Mare della Siberia orientale. La fiducia è moderata o alta tra le proiezioni modellistiche. Poiché le previsioni sono relative alla climatologia 2012-2020, per il 2021 ci si deve aspettare un ghiaccio marino sotto la norma.

In sintesi, la situazione attuale della stagione di ritiro 2021 e le proiezioni disponibili, mostrano una sostanziale perdita di ghiaccio estivo simile a quella degli ultimi anni. La ragione principale è che le estensioni e lo spessore del ghiaccio marino nell’ Artico sono già a livelli inferiori alla media.

Discussione sul contenuto di calore oceanico
Le anomalie della temperatura della superficie del mare (SST) (Figura 10) riflettono generalmente aree caratterizzate da uno scioglimento anomalo del ghiaccio marino (cioè, rispetto alla Figura 9), mostrando le conseguenze delle correnti oceaniche calde o del riscaldamento atmosferico della superficie dell’oceano. Piccole aree di SST anormalamente calde, sono evidenti nel Mar di Laptev nord-occidentale e nord-orientale, dove sono già presenti zone di acqua aperta a nord della penisola di Taymyr e delle isole della Nuova Siberia, e anche in un piccolo punto vicino alla costa del Mare Siberiano Orientale, dove sono presenti ugualmente zone di acqua aperta. Queste aree si trovano lontano dall’afflusso di acque calde provenienti dall’Atlantico del Nord e dall’Oceano Pacifico del Nord, e quindi sono probabilmente riscaldate dalla radiazione solare atmosferica. Anche il Mare di Chukchi ha un ritiro anomalo dei ghiacci ed è quindi caldo, probabilmente influenzato da correnti oceaniche calde che fluiscono nell’Oceano Artico attraverso lo Stretto di Bering. Le anomalie SST del Mare di Bering sono generalmente positive a est (vicino all’Alaska).Il Mare di Barents mostra anomalie SST positive vicino alla costa scandinava settentrionale e alla penisola di Kola. Questo è probabilmente il risultato delle correnti costiere che fanno avanzare l’acqua calda da sud, poiché le SST sono anormalmente positive lungo tutta la costa norvegese e anche nel Mar Baltico. La causa delle SST leggermente fredde presenti nei settori centrali del Mare di Barents non è chiara – quest’area è a sud dell’influenza diretta del ghiaccio marino, quindi è probabile che si tratti di un modello di corrente anomalo o di uno scambio di calore aria-mare. Il ritiro anomalo del ghiaccio marino verso nord nel Mare di Barents settentrionale, non si è ancora manifestato in anomalie SST positive, ma è molto probabile che questo si manifesti entro il rapporto SIO del mese prossimo. In sintesi, le SST artiche di giugno 2021 non sono in genere ancora enormemente anomale in un senso o nell’altro, in parte influenzate dall’estensione del ghiaccio marino della primavera 2021 abbastanza media (Figura 11). Le anomalie primaverili negative dello spessore del ghiaccio marino (Figura 8), che potrebbero anche portare a un’apertura anticipata e a un riscaldamento delle SST, erano per lo più centrate a nord dell’arcipelago artico canadese e della Groenlandia, dove il ghiaccio è spesso. Se l’apertura avverrà, sarà verso la fine dell’estate.

Figura 10. Anomalia della temperatura della superficie del mare (SST) per il 18 giugno 2021, rispetto alla media di quel giorno negli anni 1971-2000, usando il prodotto OISST del NOAA, dal Climate Reanalyzer dell’Istituto per i cambiamenti climatici dell’Università del Maine.

Figura 11. Estensione media del ghiaccio marino (bianco) per il mese di maggio 2021. La linea rosa delinea il bordo mediano del ghiaccio di maggio per il periodo 1981-2010. Figura per gentile concessione del National Snow and Ice Data Center, Università del Colorado, Boulder.

Predictions from Spatial Fields Discussione
Sono state invitate le previsioni relative alla probabilità del ghiaccio marino (SIP) di settembre e alla prima data libera dal ghiaccio (IFD). Inoltre, SIPN2 sta calcolando SIP e IFD dalle previsioni della concentrazione di ghiaccio marino (SIC) inviate direttamente dai contributori, ed esortiamo tutti i gruppi a presentare previsioni SIC a tutto campo quando possibile. Non correggiamo alcun campo. Il SIP è definito come la frazione delle previsioni dell’ensemble che prevedono una concentrazione di ghiaccio a settembre superiore al 15% (per esempio, se solo quattro delle otto previsioni dell’ensemble prevedono una concentrazione di ghiaccio marino superiore al 15%, il SIP è del 50%). L’IFD è la prima data nella stagione di fusione in cui la concentrazione di ghiaccio in una data località scende per la prima volta sotto una certa soglia – quest’anno mostriamo le previsioni degli IFD per due soglie: 15% e 80% di concentrazione di ghiaccio marino. Mostriamo dieci previsioni di SIP (7 dinamiche, 3 statistiche) e otto previsioni di IFD (6 dinamiche, 2 statistiche).

Probabilità ghiaccio marino (SIP)

Le previsioni relative alla probabilità del ghiaccio marino (SIP) concordano quasi all’unanimità in basse SIP del mese di settembre rispetto alle previsioni degli anni passati. Sono attesi bassi SIP nei mari Chukchi e Laptev, e tutte le previsioni mostrano un passaggio a nord-est aperto. In generale, l’incertezza delle previsioni è un po’ ridotta rispetto agli anni passati, anche se si nota che il numero di previsioni SIP di giugno 2021 è un po’ più piccolo rispetto agli ultimi anni.

Previsioni sulle date in cui le aree artiche potrebbero essere libere dal ghiaccio(IFD)
Le figure 5 e 6 mostrano le previsioni sulle date libere dai ghiacci usando le soglie di concentrazione di ghiaccio marino del 15% e dell’80%. Come negli anni passati, c’è una considerevole incertezza nelle previsioni dell’IFD in alcune regioni. Per esempio, alcune previsioni mostrano condizioni di assenza di ghiaccio nel Mare di Laptev entro giugno (Figura 13, SYSU, Sun, CanSIPSv2), mentre altre previsioni mostrano uno scioglimento molto più tardivo (per esempio, AWI). Le previsioni divergono anche per quanto riguarda le previsioni sul ghiaccio chiuso (Fig. 6 80% SIC) nell’Artico centrale.

previsione condizioni iniziali
A partire dal 2020, il sio invita coloro che contribuiscono alle previsioni a presentare le loro condizioni iniziali (ICs) di concentrazione e spessore del ghiaccio marino per capire meglio come le osservazioni vengono utilizzate nelle previsioni. Per il SIO di giugno 2021, abbiamo ricevuto quattro invii di condizioni iniziali, tutti da modelli dinamici (APL, CanSIPSv2, RASM, AWI), mostrati nella Figura 7.

Le condizioni iniziali di previsione relative alla concentrazione del ghiaccio marino mostrano generalmente un buon accordo tra i diversi modelli, con concentrazioni vicine al 100% su gran parte dell’Oceano Artico. Al contrario, le condizioni iniziali di previsione riguardanti lo spessore del ghiaccio marino mostrano un accordo minore tra i modelli. Mentre tutti i modelli mostrano un ghiaccio marino più spesso a nord della Groenlandia e nell’ arcipelago artico canadese, essi non concordano significativamente nella distribuzione dello spessore nel settore artico del Pacifico. Nel complesso, il modello di migliore accordo sulle condizioni iniziali della concentrazione del ghiaccio marino rispetto allo spessore del ghiaccio marino è coerente con quello rilevato nel 2020.

Discussioni sull’estensione del ghiaccio marino nella regione dell’Alaska

L’estensione combinata del ghiaccio marino nel Mare di Bering, Chukchi e Beaufort sinora è stata leggermente inferiore alla media 1981-2010 (Figura 16) e il ritiro è molto più lento di quello della stagione 2019 e leggermente più lento di quello della stagione 2020. L’estensione del ghiaccio marino in data 14 giugno nel Mare di Chukchi, era di 0,72 milioni di chilometri quadrati, che è inferiore alla mediana 1981-2010 di 0,75 milioni di chilometri quadrati. L’estensione del ghiaccio marino del 14 giugno nel Mare di Beaufort era di 0,916 milioni di chilometri quadrati ed è leggermente superiore al valore mediano 1981-2010 (0,906 milioni di chilometri quadrati).Nella regione dello Stretto di Bering, le nevicate di fine stagione nella prima parte di giugno (https://www.arcus.org/siwo/2021-06-11) e il ghiaccio che si è attardato nelle lagune costiere più a lungo del normale, sono stati parte di un lento scioglimento e ritiro del ghiaccio (https://www.arcus.org/siwo/2021-06-18). Utqiaġvik, nel nord dell’Alaska, ha riportato condizioni fresche e nuvolose per gran parte di maggio e inizio giugno, con una lenta ablazione della superficie e molti meno stagni di fusione.

Figura 16. Ciclo annuale dell’estensione del ghiaccio marino nei mari di Chukchi e Beaufort per il periodo 1979-2019 (grigio), 2021 (blu), 2020 (rosso), 2019 (punti viola) e 1981-2010 mediano (nero). Immagine per gentile concessione di Richard Thoman, IARC/UAF.

L’estensione del ghiaccio marino osservata nel mese di settembre in Alaska (milioni di chilometri quadrati) dal 1979 al 2020. La mediana multimodale per le previsioni SIO di giugno 2020, è di 0,67 milioni di chilometri quadrati. Le proiezioni del modello dinamico vanno da 0,5 a 0,72 milioni di chilometri quadrati con una media di 0,63 milioni di chilometri quadrati. Le proiezioni del modello statistico vanno da 0,39 a 0,71 milioni di chilometri quadrati con una media di 0,59 milioni di chilometri quadrati. Le previsioni statistiche mostrano una maggiore diffusione (deviazione standard di 0,15) rispetto ai modelli dinamici (deviazione standard di 0,11) come mostrato nella Figura 18. Per mettere queste previsioni in prospettiva storica, l’estensione media di settembre del ghiaccio marino per i mari dell’Alaska (Bering, Chukchi, e Beaufort) in media per il periodo 2007-2020 è di 0,44 milioni di chilometri quadrati (Figura 19), rendendo le previsioni per il 2021 superiori a tutti i valori osservati dal 2015.

Discussione sulle anomalie del ghiaccio marino artico

Questo è il primo anno che il SIO ha chiesto ai vari soggetti coinvolti di analizzare le anomalie dell’estensione media del ghiaccio marino nel mese di settembre e questa richiesta è emersa dal SIO Contributor’s Forum del gennaio 2021. L’esercizio è motivato dalla grande diffusione nelle previsioni SIO dell’estensione media di settembre del ghiaccio marino e cerca di esaminare se la diffusione si riduce quando viene rimossa la distorsione inter-modello. L’anomalia dell’estensione del ghiaccio marino pan-artico è l’allontanamento delle previsioni dell’estensione di settembre dei contributori rispetto alla tendenza di base dei contributori (ad esempio, la tendenza nelle osservazioni storiche, i modelli di hindcast, ecc.) I 14 contributi dell’anomalia dell’estensione media del ghiaccio marino di settembre, vanno da -0,28 a +0,57 milioni di chilometri quadrati, con 10 previsioni sopra e quattro sotto la linea di base dei contributori (Figura 20). Per la prospettiva storica, le anomalie osservate da un trend lineare nel periodo 2005-2020 sono mostrate nella Figura 21. Le anomalie osservate dalla tendenza vanno da -1,22 (2012) a 0,74 (2006) milioni di chilometri quadrati, mentre la previsione dell’anomalia SIO di giugno ha una deviazione standard di 0,51 milioni di chilometri quadrati.

Discussione sui contributi antartici

Quest’anno, sono state ricevute otto previsioni sull’estensione media del ghiaccio marino a settembre (come l’anno scorso). Queste abbracciano una gamma compresa tra 16,50 e 20,78 milioni di chilometri quadrati (Figura 22), che è più piccola di circa il 25% rispetto alla gamma dell’anno scorso (15,70-21,30 milioni di chilometri quadrati). Tuttavia, la diffusione supera ampiamente il range osservato nelle registrazioni satellitari. Si tratta di una gamma notevole se paragonata a quella registrata nell’Artico.È interessante notare che la distribuzione di tutte le prospettive per l’Antartide, è resa ampia dalla presenza di due contributi dinamici (UCLouvain e Met Office) che non sono corretti per i bias. Quando questi due contributi dinamici sono ignorati, c’è un gruppo di sei contributi in un intervallo limitato (18,30-18,89 milioni di chilometri quadrati). In quell’intervallo, possiamo trovare una previsione dinamica (Wu, Tallapragada e Grumbine) e cinque previsioni statistiche. Quattro delle cinque previsioni statistiche applicano metodi simili che usano l’estensione passata del ghiaccio marino (solo) come predittore, quindi queste previsioni non sono completamente indipendenti l’una dall’altra e non è quindi sorprendente averle raggruppate. L’altra previsione statistica (Nico Sun) usa sia la concentrazione del ghiaccio marino che il volume del ghiaccio marino come predittori.I risultati iniziali del progetto SIPN South (https://fmassonn.github.io/sipn-south.github.io/) suggeriscono che per la stagione estiva, le previsioni sulla concentrazione di ghiaccio marino dalle previsioni statistiche, sono più precise di quelle dinamiche. Se lo stesso vale per l’inverno, allora dovremmo aspettarci condizioni vicine alla media nel mese di settembre, continuando la media delle condizioni osservate dall’inizio dell’anno (https://nsidc.org/arcticseaicenews/charctic-interactive-sea-ice-graph/).

Guardando alla registrazione storica relativa al periodo di 13 anni (2008-2020) di tutti i Sea Ice Outlooks di giugno (Figura 23), colpisce la mancanza di corrispondenza tra la mediana di tutti gli outlooks e l’effettivo valore osservato a settembre: le due serie temporali si correlano a r = 0,24, indicando una mancanza di abilità nel prevedere le variazioni interannuali dell’estensione del ghiaccio marino. Hamilton e Stroeve (2016) hanno proposto l’idea che il SIO sia in grado di prevedere le variazioni forzate dell’estensione del ghiaccio marino (cioè i valori vicini alla linea di tendenza o alla media locale), mentre prevedere condizioni anomale come nel 2012 o nel 2013, rimane estremamente difficile. Durante gli anni per i quali l’estensione del ghiaccio marino di settembre si discosta significativamente dal valore dell’anno precedente, gli errori tendono ad essere maggiori (Fig. 5 di Hamilton e Stroeve 2016), il che conferma questa intuizione.

Mentre non si riscontra alcuna associazione significativa tra le serie temporali previste e quelle osservate, la figura 23 accenna al fatto che le due serie temporali sembrano presentare una covariabilità ritardata di un anno. In effetti, le serie temporali osservate e previste sono significativamente correlate (r = 0,86) quando si introduce una differenza di ritardo di un anno. Cioè, l’estensione osservata di settembre di un dato anno è un ottimo predittore della previsione del Sea Ice Outlook emessa l’anno successivo. Questa relazione è rappresentata nella Figura 24.

Come spiegare questa relazione? Una possibilità è che, come una folla, la comunità che fornisce le prospettive SIO, mantiene un ricordo di quanto anomalo sia stato il precedente anno. Per esempio, dopo il minimo storico del 2012, diversi gruppi potrebbero aver aggiornato il loro sistema di previsione (consapevolmente o meno) perché un valore così basso è diventato una possibilità distinta. Mentre questo comportamento è giustificato, una realtà preoccupante è che le anomalie dell’estensione del ghiaccio marino osservate a settembre ,non mostrano una memoria significativa di un anno (r = 0,03 per la serie temporale osservata 2007-2020 ritardata di un anno), così che usare il valore osservato dell’anno scorso come prospettiva per il prossimo anno è equivalente a contribuire a una previsione climatologica.

Si potrebbe pensare che l’associazione vista nella Figura 24, sia guidata da un sottoinsieme di previsioni. Non è così: esiste una relazione nei contributi dinamici (r = 0,77), statistici (r = 0,79) e in misura minore ibridi (r = 0,41). Le categorie “Mixed” e “Machine Learning” non offrono abbastanza punti dati per calcolare statistiche affidabili.

Dati e grafici reperibili al seguente link https://www.arcus.org/sipn/sea-ice-outlook/2021/june