Late summer heat wave avoids central Arctic

Un’ondata di calore di fine estate evita l’Artico centrale

Mentre la prima metà di agosto ha visto un rapido ritmo di perdita di ghiaccio marino artico, il ritmo si è rallentato nella seconda metà del mese a causa dell’insediamento di condizioni prevalentemente più fresche. L’estensione del ghiaccio marino antartico è aumentata durante la seconda metà del mese.

Panoramica delle condizioni L’estensione del ghiaccio marino artico ad agosto ha registrato una media di 5,57 milioni di chilometri quadrati (2,15 milioni di miglia quadrate), l’ottavo valore più basso nel record satellitare di 45 anni (Figura 1a). L’estensione era di 1,63 milioni di chilometri quadrati (629.000 miglia quadrate) al di sotto del periodo di riferimento 1981-2010 e di 850.000 chilometri quadrati (328.000 miglia quadrate) sopra il precedente record negativo stabilito nel mese nel 2012. Alla fine di agosto, 2,24 milioni di chilometri quadrati (860.000 miglia quadrate) di ghiaccio marino erano stati persi nell’Artico.

Come è tipico nella seconda metà di agosto, il ritmo di perdita di ghiaccio si è rallentato (Figura 1b). Tuttavia, il tasso di perdita giornaliera di ghiaccio di 72.100 chilometri quadrati (27.800 miglia quadrate) al giorno era più veloce rispetto alla media del periodo 1981-2010 di 57.200 chilometri quadrati (22.100 miglia quadrate) al giorno.

Alla fine del mese, il limite del ghiaccio rimaneva notevolmente più a nord della media nei mari di Beaufort, Chukchi e Siberia orientale, mentre nei mari di Kara e Barents il limite del ghiaccio era vicino alla sua posizione tipica, sebbene più a nord in alcune regioni sparse. Nel Mar della Groenlandia Orientale, il ghiaccio era anch’esso ben a nord della sua posizione abituale, in gran parte a causa della ridotta esportazione di ghiaccio attraverso lo stretto di Fram. Anche se il limite del ghiaccio nel mare di Laptev era nella media, erano presenti ampie aree di bassa concentrazione di ghiaccio e acqua aperta.

Il passaggio a sud-ovest, conosciuto come la rotta di Amundsen, rimane quasi privo di ghiaccio, e la rotta in acque profonde a nord tra lo stretto di M’Clure e il suono di Lancaster ha meno ghiaccio rispetto al precedente record minimo per questo periodo dell’anno stabilito nel 2011. Tuttavia, del ghiaccio ostruisce ancora lo stretto di M’Clure e il ghiaccio nel mare di Beaufort ostacola un facile accesso.

Figura 1a. L’estensione del ghiaccio marino artico per agosto 2023 era di 5,57 milioni di chilometri quadrati (2,15 milioni di miglia quadrate). La linea magenta mostra l’estensione media dal 1981 al 2010 per quel mese. Sea Ice Index data. About the data

Figura 1b. Il grafico sopra mostra l’estensione del ghiaccio marino artico al 4 settembre 2023, insieme ai dati giornalieri sull’estensione del ghiaccio per quattro anni precedenti e l’anno del record minimo. Il 2023 è mostrato in blu, il 2022 in verde, il 2021 in arancione, il 2020 in marrone, il 2019 in magenta e il 2012 in marrone tratteggiato. La mediana dal 1981 al 2010 è in grigio scuro. Le aree grigie attorno alla linea mediana mostrano le gamme interquartile e interdecile dei dati.Credit: National Snow and Ice Data Center  Sea Ice Index data.

Il riferimento alle “gamme interquartile e interdecile” riguarda la dispersione e la variabilità dei dati attorno alla mediana, che aiutano a comprendere l’affidabilità e la consistenza dei dati stessi.

Ecco una spiegazione dettagliata:

1. Gamme Interquartile (IQR): L’intervallo interquartile (IQR) è una misura della dispersione statistica, cioè rappresenta la differenza tra il terzo quartile (Q3) e il primo quartile (Q1) dei dati. Questo intervallo contiene la metà centrale dei dati e fornisce una visione della variabilità dei dati attorno alla mediana. L’IQR viene spesso utilizzato per identificare gli outlier.
2. Gamme Interdecile: L’intervallo interdecile rappresenta la differenza tra il decile superiore (90° percentile) e il decile inferiore (10° percentile) dei dati. Anche questo fornisce una visione della variabilità dei dati, ma prende in considerazione una porzione più ampia del set di dati rispetto all’IQR.

Nel contesto del grafico menzionato, le “aree grigie attorno alla linea mediana” rappresentano la variabilità dei dati nei diversi anni. Ciò aiuta a comprendere se un particolare anno è una vera anomalia o se rientra nella variabilità normale attesa.

Condizioni nel contesto Durante la seconda metà di agosto, le temperature dell’aria al livello di 925 millibar (circa 760 metri sopra la superficie) avevano una media di 1 a 5 gradi Celsius (2 a 9 gradi Fahrenheit) al di sotto della media nei mari di Chukchi e Siberia orientale, mentre temperature dell’aria sopra la media prevalevano nel nord della Groenlandia da 1 a 6 gradi Celsius (2 a 11 gradi Fahrenheit) (Figura 2a). Zone di condizioni calde persistevano nei mari di Kara e Barents di 1 a 3 gradi Celsius (2 a 5 gradi Fahrenheit) sopra la media, anche se nelle vicinanze c’erano condizioni fresche. Ciò contrasta con il modello osservato nella prima metà del mese, quando le temperature erano al di sotto della media a nord della Groenlandia, sopra la media nei mari di Chukchi e Siberia orientale, e notevolmente sopra la media nei mari di Kara e Barents.

Le condizioni sono cambiate con lo sviluppo di aree prominenti di bassa pressione al livello del mare sopra il Canada settentrionale e l’Oceano Artico Centrale; quest’ultima caratteristica è tipica per questo periodo dell’anno (Figura 2b). Al contrario, un’alta pressione persisteva sopra la Groenlandia, il Mare Norvegese, e si estendeva verso est lungo la costa russa fino al Mare di Laptev. L’alta pressione sul Mare Norvegese e i venti impliciti da sud hanno contribuito a trasportare aria calda verso nord e hanno anche inibito il trasporto di ghiaccio fuori dallo Stretto di Fram. La bassa pressione sull’Oceano Artico Centrale ha aiutato a trasportare aria fredda verso sud, contribuendo alle condizioni fresche sul Mare di Chukchi.

Figura 2a. Questo grafico mostra la deviazione dalla temperatura media dell’aria nell’Artico al livello di 925 hPa, in gradi Celsius, dal 15 al 31 agosto 2023. I colori gialli e rossi indicano temperature superiori alla media; i colori blu e viola indicano temperature inferiori alla media.

Crediti: NSIDC per gentile concessione di NOAA Earth System Research Laboratory Physical Sciences Laboratory

Figura 2b. Questo grafico mostra la pressione media al livello del mare nell’Artico in millibar dal 15 al 31 agosto 2023. I colori gialli e rossi indicano alta pressione dell’aria; i colori blu e viola indicano bassa pressione.

Crediti: NSIDC per gentile concessione di NOAA Earth System Research Laboratory Physical Sciences Laboratory

Agosto 2023 rispetto agli anni precedenti La tendenza lineare decrescente nell’estensione del ghiaccio marino artico in agosto nel corso dei 45 anni di registrazioni satellitari è di 71.400 chilometri quadrati (27.600 miglia quadrate) all’anno, o 9,9 percento per decennio rispetto alla media 1981-2010 (Figura 3). Basandosi sulla tendenza lineare, dal 1979, agosto ha perso 3,14 milioni di chilometri quadrati (1,21 milioni di miglia quadrate) di ghiaccio. Questo è approssimativamente equivalente al doppio della dimensione dello stato dell’Alaska o del paese dell’Iran.

Figura 3. L’estensione del ghiaccio di agosto mensile dal 1979 al 2023 mostra un declino del 9,9 percento per decennio.

Crediti: National Snow and Ice Data Center

Impatti a cascata del cambiamento delle condizioni del ghiaccio marino sugli ecosistemi marini

La più grande migrazione di biomassa sulla Terra avviene ogni giorno nei nostri oceani. Lo zooplancton, compresi piccoli copepodi e krill, migra durante la notte verso la superficie dell’oceano per nutrirsi e poi si ritira in profondità durante il giorno per evitare la predazione. Nell’Artico, tuttavia, l’alternanza tra la notte polare invernale e il giorno polare estivo comporta un modello di migrazione stagionale. Durante il giorno polare, lo zooplancton si nutre principalmente di fioriture di fitoplancton, ma durante la notte polare, si sposta nella parte inferiore del ghiaccio per nutrirsi di alghe glaciali. Con la riduzione e l’assottigliamento del ghiaccio marino, entra più luce nell’oceano e ciò sposta la migrazione stagionale. Secondo i ricercatori dell’Alfred Wegener Institute (AWI) e la scienziata del National Snow and Ice Data Center (NSIDC) Julienne Stroeve, lo zooplancton preferisce rimanere in profondità dove i livelli di luce sono al di sotto di una certa intensità. Utilizzando i dati delle boe dispiegate alla fine dell’anno della spedizione Multidisciplinary drifting Observatory for the Study of Arctic Climate (MOSAiC)  Multidisciplinary drifting Observatory for the Study of Arctic Climate  , hanno quantificato questa soglia critica di luce. Utilizzando questa soglia nelle simulazioni dei modelli climatici, concludono che man mano che il ghiaccio marino continua ad assottigliarsi, il livello dell’oceano in cui viene raggiunta questa soglia critica di luce si approfondisce prima nell’anno, con lo zooplancton che rimane in profondità per più tempo prima di salire in superficie per nutrirsi di alghe glaciali. Attualmente, lo zooplancton inizia la sua migrazione verso il basso in primavera dopo che le larve nauplius del copepodo C. hyperboreus sono migrate in superficie e si sono sviluppate in copepoditi. Man mano che la copertura di ghiaccio si riduce, questa migrazione primaverile inizierà prima. Ciò cambierà le loro abitudini alimentari, forse nutrendosi dei nauplii di C. hyperboreus prima che si siano completamente sviluppati. I cambiamenti nei livelli di luce sposteranno anche la biomassa e la stagionalità delle alghe glaciali e del fitoplancton, le fonti di cibo per lo zooplancton. Poiché lo zooplancton nutre i pesci che a loro volta nutrono le foche e le balene, questo cambiamento può avere effetti a cascata sull’ecosistema marino.

Figura 4. L’illustrazione in alto mostra l’attuale ciclo stagionale nella migrazione verticale diurna (DVM), nota anche come migrazione verticale diurna dello zooplancton e i suoi legami con la luce solare. Il pannello inferiore mostra un possibile scenario futuro dell’impatto della penetrazione della luce primaverile anticipata e del congelamento autunnale ritardato sulla DVM all’interno dello strato superficiale, fino a 50 metri (164 piedi) dell’Oceano Artico. Questo si basa su uno scenario di emissioni ‘business-as-usual’ (SSP5-8.5). L’intensità della sfumatura verde-marrone nel ghiaccio marino riflette i potenziali cambiamenti nelle alghe del ghiaccio marino, mentre la sfumatura verde delle fioriture di fitoplancton non è scalata alla produttività o alla biomassa.

Crediti: Basato sugli scenari mostrati in Soreide et al. 2010, Leu et al. 2011, Wassmann e Reigstad 2011, e Ardyna e Arrigo 2020.

Passaggio a Nordovest

Passaggio a Nordovest

Il Passaggio a Nordovest è una rotta marittima che si snoda attraverso l’arcipelago artico del Canada e collega l’Atlantico al Pacifico. Questa rotta ha una lunga storia che risale alle prime esplorazioni europee in Nord America, poiché gli esploratori cercavano una via diretta per raggiungere l’Asia attraverso il Nord. Durante questi primi viaggi, il passaggio rimase in gran parte inesplorato e inutilizzato a causa della densa copertura di ghiaccio marino e delle difficili condizioni climatiche.

Caratteristiche e Storia:

1. Storica Ricerca: La ricerca del Passaggio a Nordovest iniziò nel XVI secolo e continuò per secoli. Esploratori famosi come Martin Frobisher, John Ross e Sir John Franklin cercarono invano una rotta navigabile attraverso l’Artico.
2. Riuscita Traversata: La prima traversata con successo del Passaggio a Nordovest fu completata da Roald Amundsen tra il 1903 e il 1906. Utilizzò una piccola nave chiamata Gjøa e impiegò tre anni, in parte a causa delle condizioni estreme e della necessità di svernare.
3. Cambiamenti Climatici: Con il riscaldamento globale e la diminuzione del ghiaccio marino nell’Artico, il Passaggio a Nordovest sta diventando più accessibile per la navigazione. Ciò ha sollevato questioni sia economiche che geopolitiche, poiché nazioni e compagnie private sono interessate ad utilizzare questa rotta come scorciatoia tra l’Europa e l’Asia.
4. Importanza Economica: La rotta attraverso il Passaggio a Nordovest è significativamente più breve rispetto ad altre rotte, come quella attraverso il Canale di Panama. Questo la rende attraente per il commercio, riducendo i tempi di viaggio e i costi.
5. Questioni Ambientali e Geopolitiche: L’apertura del Passaggio a Nordovest ha sollevato preoccupazioni ambientali, tra cui l’impatto del traffico navale sugli ecosistemi artici vulnerabili. Inoltre, ci sono state tensioni geopolitiche relative ai diritti di navigazione e alla sovranità, poiché molte nazioni hanno rivendicato parti di questa rotta.

In sintesi, il Passaggio a Nordovest ha una storia ricca e complicata, sia dal punto di vista dell’esplorazione sia da quello economico e geopolitico. Con i continui cambiamenti climatici, la sua importanza e la sua accessibilità sono destinate a crescere, portando con sé nuove sfide e opportunità.

Al 28 agosto, la rotta meridionale del Passaggio a Nordovest, nota come la rotta di Amundsen, è quasi completamente priva di ghiaccio marino (Figura 5a). L’area di ghiaccio marino nella rotta settentrionale (acque profonde) sta attualmente seguendo condizioni appena superiori al record minimo del 2011 (Figura 5b). La rotta è quasi completamente priva di ghiaccio marino, ad eccezione delle vicinanze dell’estremità occidentale dello Stretto di M’Clure. Anche se le condizioni del ghiaccio sono state molto leggere quest’anno come nel 2022, è importante notare che le condizioni del ghiaccio possono essere estremamente variabili. Mentre gli anni con poco ghiaccio nel Passaggio a Nordovest potrebbero verificarsi più frequentemente man mano che l’Artico continua a scaldarsi, i processi di trasporto del ghiaccio marino e l’invecchiamento del ghiaccio stagionale di primo anno che portano a anni di forte presenza di ghiaccio nel Passaggio a Nordovest, come nel 2021 e 2020, continuano ancora ad operare.

Figura 5a. Questo grafico a serie storica mostra l’area totale del ghiaccio marino per il 2023, 2022, 2021, 2020, 2011 e la media dal 1991 al 2020 all’interno della rotta meridionale del Passaggio a Nordovest.

Crediti: S. Howell, Servizio del Ghiaccio Canadese

Figura 5b. Questo grafico a serie storica mostra l’area totale del ghiaccio marino per il 2023, 2022, 2021, 2020, 2011 e la media dal 1991 al 2020 all’interno della rotta settentrionale del Passaggio a Nordovest.

Crediti: S. Howell, Servizio del Ghiaccio Canadese

Fluire con il paesaggio
Un recente studio guidato da colleghi della Brown University evidenzia la stretta interconnessione tra il ghiaccio marino e le dinamiche oceaniche nella regione dello Stretto di Fram. Lo Stretto di Fram – il passaggio tra la Groenlandia e l’arcipelago delle Svalbard – è la principale connessione in profondità tra gli oceani Artico e Atlantico. È anche la principale regione dove il ghiaccio marino viene esportato dall’Oceano Artico all’Atlantico. La Figura 6 mostra un insieme di boe alla deriva che sono state dispiegate come parte della spedizione internazionale “Multidisciplinary drifting Observatory for the Study of Arctic Climate (MOSAiC)” nell’autunno 2019 nel Mar di Laptev. Le boe sono state portate verso ovest dalla corrente Transpolar Drift e poi spinte attraverso lo Stretto di Fram e nel Mar della Groenlandia Orientale durante la primavera e l’estate 2020. Gli autori hanno documentato evidenti cambiamenti nella dinamica del ghiaccio marino man mano che le boe attraversavano caratteristiche sottomarine, come l’Altopiano Yermak a nord delle Svalbard e la Piattaforma Continentale della Groenlandia Orientale. Questi cambiamenti sono concentrati a frequenze corrispondenti alle maree e alle oscillazioni inerziali, che mostrano come la topografia del fondo marino influenzi il ghiaccio marino. L’importanza delle correnti oceaniche per la deriva del ghiaccio marino è stata ulteriormente dimostrata utilizzando un nuovo algoritmo di tracciamento del ghiaccio chiamato Ice Floe Tracker. Il team ha mostrato un ruolo aumentato per la forzatura oceanica rispetto alla forzatura del vento sul ghiaccio marino della zona di ghiaccio marginale in mari poco profondi e vicino al bordo della piattaforma continentale.

Figura 6. Queste tre immagini satellitari mostrano le posizioni delle boe in rosso e le condizioni del ghiaccio marino dal “Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS)” il 12 luglio, 26 luglio e 6 agosto, da sinistra a destra. La stella blu indica la posizione dell’ “Osservatorio Centrale MOSAiC (Multidisciplinary drifting Observatory for the Study of Arctic Climate) Multidisciplinary drifting Observatory for the Study of Arctic Climate” dove una delle boe è stata dispiegata.

Credit: Watkins, D. M. et al, 2023

Il Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) è un carico utile chiave a bordo dei satelliti Terra e Aqua, che sono parte del programma Earth Observing System (EOS) della NASA. È uno strumento che cattura dati in 36 bande spettrali, che vanno dalla radiazione visibile a quella infrarossa a onde corte e termica. Grazie a questa vasta gamma di bande spettrali, MODIS è in grado di monitorare una serie di dinamiche terrestri, tra cui:

1. Temperatura della superficie terrestre e marina
2. Fenomeni di incendi e bruciature
3. Salute degli ecosistemi terrestri, come la produttività delle piante
4. Concentrazioni di clorofilla nelle acque oceaniche, che sono indicative della produttività del fitoplancton
5. Proprietà delle nuvole (come altezza, quantità e tipo di nuvola)
6. Aerosol atmosferici

Uno degli aspetti distintivi di MODIS è la sua alta frequenza di acquisizione: può catturare l’intera superficie terrestre ogni 1-2 giorni. Ciò lo rende estremamente utile per monitorare eventi dinamici e rapidi come incendi, eruzioni vulcaniche e tempeste di polvere.

Gli immensi e dettagliati set di dati di MODIS hanno alimentato una vasta gamma di applicazioni scientifiche, da studi sull’ambiente e il clima a applicazioni pratiche come la previsione del tempo, la gestione delle risorse agricole e la risposta ai disastri.

Accelerazione della crescita in Antartide

Dopo un breve periodo di lenta crescita durante la prima metà di agosto, la crescita del ghiaccio si è accelerata nell’emisfero meridionale. Sebbene l’estensione totale del ghiaccio marino antartico stia ancora seguendo livelli record bassi, l’estensione del ghiaccio è aumentata più della media nei mari di Bellingshausen e Amundsen, così come nell’Oceano Pacifico. Altrove, il bordo del ghiaccio rimane più vicino al polo rispetto alla media.

Figura 7. Il grafico sopra mostra l’estensione del ghiaccio marino antartico al 4 settembre 2023, insieme ai dati giornalieri sull’estensione del ghiaccio per quattro anni precedenti e l’anno di record massimo. Il 2023 è mostrato in blu, il 2022 in verde, il 2021 in arancione, il 2020 in marrone, il 2019 in magenta, e il 2014 in marrone tratteggiato. La mediana dal 1981 al 2010 è in grigio scuro. Le aree grigie attorno alla linea mediana mostrano le gamme interquartile e interdecile dei dati.

Ma cosa sono le aree grigie attorno alla linea mediana le quali mostrano le gamme interquartile e interdecile dei dati?

Queste aree rappresentano una misura di dispersione o variabilità dei dati.

1. Mediana: Questa è il valore mediano di un set di dati, ovvero il valore che si trova esattamente nel mezzo quando i dati vengono ordinati in sequenza. Metà dei valori è inferiore alla mediana e metà è superiore. Nel contesto del grafico, la linea mediana rappresenta il valore tipico (o centrale) dell’estensione del ghiaccio marino per un dato giorno lungo un periodo di riferimento (in questo caso, 1981-2010).
2. Gamma Interquartile (IQR): Questa rappresenta la differenza tra il terzo quartile (il valore al 75° percentile) e il primo quartile (il valore al 25° percentile) dei dati. L’IQR indica dove risiede la metà centrale dei dati. Nel contesto del grafico, l’area grigia più vicina alla linea mediana rappresenta l’IQR e mostra dove si trovano la maggior parte dei valori dell’estensione del ghiaccio marino per un dato giorno nel periodo di riferimento.
3. Gamma Interdecile: Questa rappresenta la differenza tra il decile superiore (il valore al 90° percentile) e il decile inferiore (il valore al 10° percentile) dei dati. Mostra dove risiede l’80% centrale dei dati. Nel contesto del grafico, l’area grigia più esterna mostra la gamma interdecile, che fornisce una visione più ampia della variabilità dei dati.

In altre parole, queste aree grigie offrono una visualizzazione di quanto spesso (o quanto raramente) l’estensione del ghiaccio marino si è discostata dal valore mediano durante il periodo di riferimento. Se un valore dell’anno in corso cade all’interno dell’IQR, si potrebbe considerare come “tipico” o “normale”. Se cade al di fuori dell’area interdecile, potrebbe essere considerato come estremamente alto o estremamente basso rispetto al periodo di riferimento.

References

Flores, H., G. Veyssière, G. Castellani, et al. 2023. Sea-ice decline could keep zooplankton deeper for longer. Nature Climate Change, doi:10.1038/s41558-023-01779-1

Howell, S. E. L., D. G. Babb, J. C. Landy, and M. Brady. 2022. Multi-year sea ice conditions in the Northwest Passage: 1968-2020. Atmosphere-Ocean, 1, 15, doi:10.1080/07055900.2022.2136061

Howell, S. E. L., D. G. Babb, J. C. Landy, G. W. K. Moore, B. Montpetit, and M. Brady. 2023. A comparison of Arctic Ocean sea ice export between Nares Strait and the Canadian Arctic Archipelago. Journal of Geophysical Research: Oceans, 128, e2023JC019687, doi:10.1029/2023JC019687

Watkins, D. M., A. C. Bliss, J. K. Hutchings, and M. M. Wilhelmus. 2023. Evidence of abrupt transitions between sea ice dynamical regimes in the East Greenland marginal ice zone. Geophysical Research Letters, 50, e2023GL103558, doi:10.1029/2023GL103558