Anomalia del Volume del Ghiaccio Marino Artico
Il volume del ghiaccio marino è calcolato utilizzando il Sistema di Modellazione e Assimilazione Ghiaccio-Oceano Pan-Artico (PIOMAS, Zhang e Rothrock, 2003) sviluppato presso l’APL/PSC. Le anomalie per ogni giorno sono calcolate rispetto alla media nel periodo 1979-2021 per quel giorno dell’anno, al fine di eliminare il ciclo annuale. Il ciclo annuale medio del modello del volume di ghiaccio marino in questo periodo varia da 28.000 km³ in aprile a 11.500 km³ in settembre. La linea blu rappresenta la tendenza calcolata dal 1° gennaio 1979 alla data più recente indicata nella figura. Le aree in ombra rappresentano una e due deviazioni standard dei residui dell’anomalia rispetto alla tendenza nella Figura 1 e delle deviazioni standard rispetto alla media giornaliera del periodo 1979-2017 nella Figura 2.
Fig.1 Anomalia del volume del ghiaccio marino artico da PIOMAS, aggiornata una volta al mese. Le anomalie giornaliere del volume del ghiaccio marino per ogni giorno sono calcolate rispetto alla media dal 1979 al 2022 per quel giorno dell’anno. Le tacche sull’asse temporale si riferiscono al primo giorno dell’anno. La tendenza per il periodo 1979-presente è mostrata in blu. Le aree in ombra mostrano una e due deviazioni standard rispetto alla tendenza. Le barre di errore indicano l’incertezza dell’anomalia mensile, rappresentata una volta all’anno.
Fig. 2 Volume totale del ghiaccio marino artico da PIOMAS che mostra il volume del ciclo annuale medio, e dal 2011 al 2022. Le aree in ombra indicano una e due deviazioni standard rispetto alla media.
Aggiornamento Annuale
Il 2022 si è concluso con un volume medio annuo di ghiaccio marino che è stato il nono più basso mai registrato, con 14.300 km³, con gli anni recenti tutti raggruppati strettamente (vedi Figura 11). Il 2017 detiene ancora il record di volume annuo con 12.800 km³.
Aggiornamento Mensile di Maggio 2023
Il volume medio di ghiaccio marino artico nel maggio 2023 è stato di 21.800 km³. Questo valore è il nono più basso mai registrato per il mese di maggio, circa 2.000 km³ al di sopra del record minimo stabilito nel 2017. Il volume mensile del ghiaccio è stato del 36% inferiore rispetto al massimo nel 1979 e del 17% inferiore al valore medio per il periodo 1979-2022. Il volume medio del ghiaccio a maggio 2023 è stato 1,5 deviazioni standard al di sopra della linea di tendenza 1979-2022. La crescita del ghiaccio a maggio 2023 è stata una delle più grandi dell’ultima decade (Figura 4), dando uno spessore medio del ghiaccio (al di sopra dei 15 cm di spessore) al centro dei valori recenti. La mappa dell’anomalia dello spessore del ghiaccio per maggio 2023 rispetto al periodo 2011-2022 (Figura 6) mostra più anomalie positive che negative, con anomalie positive a nord e solo l’area Eastern Beaufort che mostra anomalie positive.
CS2 è entrato nel suo periodo estivo di interruzione, sebbene un recente studio (Landy et al. 2023) mostri promesse per i rilevamenti estivi. Esamineremo questi in un secondo momento. Le tendenze relativamente piatte sia per PIOMAS che per CS dal 2011 indicano l’importanza della variabilità su scale temporali di 10 anni e la necessità di serie storiche più lunghe.
Gli aggiornamenti verranno generati a intervalli di circa un mese.
Figura 4 Confronto delle anomalie giornaliere del volume del ghiaccio marino rispetto al periodo 1979-2022
Figura 6. Anomalia dello spessore del ghiaccio PIOMAS per Maggio 2023 rispetto al periodo 2011-2022
Scopo
Il volume del ghiaccio marino è un importante indicatore climatico. Dipende sia dallo spessore che dall’estensione del ghiaccio e, pertanto, è più direttamente legato alla forzatura climatica rispetto all’estensione da sola. Tuttavia, attualmente non è possibile osservare continuamente il volume del ghiaccio marino dell’Artico. Le osservazioni da satelliti, sottomarini della Marina, boe e misurazioni sul campo sono tutte limitate nello spazio e nel tempo. L’assimilazione delle osservazioni nei modelli numerici attualmente offre un modo per stimare le variazioni del volume del ghiaccio marino su una base continua per diversi decenni. I confronti delle stime del modello dello spessore del ghiaccio con le osservazioni aiutano a testare la nostra comprensione dei processi rappresentati nel modello che sono importanti per la formazione e lo scioglimento del ghiaccio marino.
Versioni
Versione 2.1 Abbiamo identificato un errore di programmazione in una routine che interpola i dati sulla concentrazione del ghiaccio prima dell’assimilazione. L’errore ha influenzato solo i dati dal 2010 al 2013. Questi dati sono stati riprocessati e sono ora disponibili come versione 2.1. Lo spessore del ghiaccio è generalmente maggiore nell’area del Mare di Beaufort Chukchi, con le maggiori differenze di spessore durante il mese di maggio. Le differenze nel volume del ghiaccio sono fino all’11% superiori a fine primavera.
La Figura 5 mostra le differenze di volume tra la Versione 2.0 e la Versione 2.1.
Versione 2.0
Questa serie storica del volume del ghiaccio è generata con una versione aggiornata di PIOMAS (15 giugno 2011). Questa versione aggiornata migliora le versioni precedenti assimilando le temperature della superficie del mare (SST) per le aree prive di ghiaccio e utilizzando una diversa parametrizzazione per la resistenza del ghiaccio. I confronti delle stime di PIOMAS con le osservazioni dello spessore del ghiaccio mostrano errori ridotti rispetto alla versione precedente. La tendenza a lungo termine è ridotta a circa -2,8 103 km³/decennio da -3,6 km³ 103/decennio nella versione precedente. I nostri confronti con i dati e le simulazioni di modelli alternativi indicano che questa nuova tendenza è una stima conservativa della tendenza effettiva. Con questa versione forniamo nuove statistiche di incertezza. Maggiori dettagli possono essere trovati in Schweiger et al. 2011. Il miglioramento del modello è un’attività di ricerca in corso presso il PSC e gli aggiornamenti del modello possono avvenire a intervalli irregolari. Quando si verificano aggiornamenti del modello, l’intera serie storica viene riprocessata e pubblicata.
Modello e Procedura di Assimilazione
PIOMAS è un modello numerico con componenti per il ghiaccio marino e l’oceano e la capacità di assimilare alcuni tipi di osservazioni. Per le simulazioni del volume del ghiaccio mostrate qui, le informazioni sulla concentrazione del ghiaccio marino dal prodotto in tempo quasi reale del NSIDC sono assimilate nel modello per migliorare le stime dello spessore del ghiaccio e i dati SST dal NCEP/NCAR Reanalysis sono assimilati nelle aree prive di ghiaccio. I dati SST della rianalisi NCEP/NCAR si basano sulle analisi SST globali giornaliere ad alta risoluzione di Reynolds utilizzando osservazioni satellitari e in situ (Reynolds e Marsico, 1993; Reynolds et al., 2007). Le informazioni atmosferiche per guidare il modello, specificamente vento, temperatura dell’aria superficiale e copertura nuvolosa per calcolare la radiazione solare e a lunga onda, sono specificate dalla rianalisi NCEP/NCAR. Il modello oceanico pan-Artico è forzato con input da un modello oceanico globale ai suoi confini aperti situati a 45 gradi Nord.
Il “modello oceanico pan-Artico” è un modello numerico che simula il comportamento dell’oceano nell’intera regione artica. Quando si dice che è “forzato con input da un modello oceanico globale ai suoi confini aperti situati a 45 gradi Nord”, significa che il modello pan-Artico non opera in isolamento, ma piuttosto riceve dati da un modello oceanico globale che simula l’intero oceano del pianeta.
Questi dati di input possono includere variabili come temperature superficiali e sottomarine, salinità, correnti e altre variabili oceaniche. Questi dati vengono “inseriti” nel modello pan-Artico ai suoi “confini aperti”, cioè le parti del modello che interagiscono con le regioni al di fuori dell’Artico. Nel contesto specifico, i “confini aperti” sono situati a 45 gradi di latitudine nord, che è la linea di demarcazione utilizzata dal modello per separare l’Artico dal resto dell’oceano mondiale.
In sostanza, questo significa che le condizioni simulate dal modello oceanico globale a 45 gradi Nord vengono utilizzate come condizioni di contorno o input per il modello oceanico pan-Artico, al fine di rendere le simulazioni del modello pan-Artico il più realistiche possibile.
Validazione del Modello e Incertezza
PIOMAS è stato ampiamente validato attraverso confronti con osservazioni da sottomarini della Marina degli Stati Uniti, boe oceanografiche e satelliti. Inoltre, sono state effettuate esecuzioni del modello in cui i parametri del modello e le procedure di assimilazione sono stati modificati. Da questi studi di validazione, arriviamo a stime conservative dell’incertezza nella tendenza di ± 1,0 103 km³/decennio. L’incertezza dell’anomalia del volume di ghiaccio medio mensile è stimata in ±0,75 103 km³. Le incertezze totali del volume sono maggiori di quelle per l’anomalia perché i bias del modello vengono rimossi quando si calcolano le anomalie. L’incertezza per il volume totale di ghiaccio di ottobre è stimata essere ±1,35 103 km³. Il confronto dei volumi totali invernali con altre stime di volume deve tenere conto del fatto che il dominio PIOMAS attualmente non si estende a sud abbastanza da coprire tutte le aree che possono avere una copertura di ghiaccio invernale. Aree nel Mare di Okhotsk e nel Golfo di St. Lawrence sono parzialmente escluse dal dominio. I dettagli sulla validazione del modello possono essere trovati in Schweiger et al. 2011 e (http://psc.apl.uw.edu/research/projects/arctic-sea-ice-volume-anomaly/validation/). Ulteriori informazioni su PIOMAS possono essere trovate (http://psc.apl.uw.edu/research/projects/projections-of-an-ice-diminished-arctic-ocean/qui).
Una biblioteca completa di dati sullo spessore del ghiaccio marino per la validazione del modello è stata compilata ed è disponibile (qui http://psc.apl.uw.edu/sea_ice_cdr/ ).
http://psc.apl.uw.edu/research/projects/arctic-sea-ice-volume-anomaly/