National Snow and Ice Data Center -AGGIORNAMENTO GHIACCIO MARINO ARTICO MESE DI MAGGIO 2021

Il mese di maggio è risultato particolarmente burrascoso nell’Artico orientale e ciò ha contribuito a diffondere il pack di ghiaccio marino e a mantenere le temperature relativamente miti per questo periodo dell’anno. Di conseguenza, il declino dell’estensione del ghiaccio è stato piuttosto lento. Verso la fine del mese, si sono formate diverse polinie di rilievo, in particolare a nord delle Nuove Isole Siberiane e a est di Severnaya Zemlya.

Maggiori informazioni sulle polinie possono essere trovate attraverso il seguente link: https://it.wikipedia.org/wiki/Polinia

Panoramica sulle condizioni

L’estensione del ghiaccio marino artico ha continuato il lento ritmo del declino stagionale osservato nel mese di aprile, portando a un’estensione media per maggio 2021 di 12,66 milioni di chilometri quadrati (4,89 milioni di miglia quadrate). Questo era 740.000 chilometri quadrati (286.000 miglia quadrate) sopra il minimo storico per il mese, stabilito nel 2016 e 630.000 chilometri quadrati (243.000 miglia quadrate) sotto la media del periodo 1981-2010. L’estensione media del mese si colloca al nono posto tra le estensioni registrate nella storia delle osservazioni satellitari eseguite tramite sensori passivi a microonde . Il margine della banchisa è stato quasi ovunque prossimo alla sua posizione media nell’Oceano Artico, tranne che nel Mare del Labrador e a est della Novaya Zemlya. Tuttavia, grandi polinie si sono formate, in particolare a nord delle Nuove Isole Siberiane e a est della Severnaya Zemlya. Aree di acqua libera dai ghiacci si sono sviluppate anche vicino alla costa nel Mare di Beaufort settori meridionali e a ovest di Utqiaġvik, Alaska (ex Barrow). Nel complesso, il ritiro dei ghiacci durante il mese di maggio, si è verificato principalmente nei mari di Bering e di Barents, nel mare di Okhotsk e nel mare di Laptev.

ESTENSIONE DELLA BANCHISA: Ogni dato mensile è stato ottenuto sommando l’area coperta da tutte le celle della griglia in cui è stata suddivisa l’area studiata, che hanno almeno il 15% o più della concentrazione di ghiaccio. I dati sono ottenuti dal lavoro di sensori specifici ma che non sono in grado di captare informazioni alle più alte latitudini, il così detto buco del polo nord. Per cui, per superare questo problema, i calcoli assumono che questa porzione è interamente coperta da celle che possiedono più del 15% della concentrazione per quel determinato mese. Si considera che quest’area è coperta da ghiaccio. L’unità di misura è milioni di km2 Ogni cella della griglia ha una superficie di 625 km2 ovvero griglie con dimensioni di 25 di 25 km. L’area nelle regioni polari, in ragione della difficoltà di proiezione stereografica, hanno valori diversi: per l’emisfero nord i valori dell’area delle celle variano tra 382 km2 e 664 km2 .

Come descritto precedentemente, l estensione della banchisa artica viene monitorata tramite osservazioni satellitari .Satelliti che utilizzano particolari sensori. Di seguito una breve descrizione.

Con il termine sensore si intende un dispositivo elettronico in grado di rilevare l’energia elettromagnetica proveniente da una scena e di convertirla in informazione, registrandola e memorizzandola sotto forma di segnale elettrico. Una prima e fondamentale classificazione nell’ambito delle differenti modalità di Telerilevamento può essere fatta in base alle funzionalità del sensore utilizzato per la misura della radiazione elettromagnetica. Si distinguono, pertanto, le due seguenti tipologie di Telerilevamento:

1. Telerilevamento passivo: il sensore è deputato al solo ricevimento della radiazione elettromagnetica emessa o riflessa dall’oggetto che si sta analizzando
2. Telerilevamento attivo: il sensore emette la radiazione elettromagnetica e ne rileva, quindi, anche la frazione che viene riflessa dagli oggetti posti sulla superficie terrestre.

Sulla base di questa distinzione è analogamente possibile classificare i sensori per il Telerilevamento in attivi e passivi.
I sensori passivi, sono strumenti che rilevano la radiazione elettromagnetica riflessa, od emessa naturalmente, dagli oggetti in esame situati sulla superficie terrestre utilizzando fonti naturali, come, ad esempio, il Sole. I sistemi per il Telerilevamento passivo sono di due categorie:
1 i sensori che operano nel visibile e nell’infrarosso vicino e medio, i quali raccolgono la radiazione elettromagnetica emessa dal Sole e riflessa dalla superficie terrestre.
2 i sensori che operano principalmente nell’infrarosso termico, i quali raccolgono le radiazioni emesse direttamente dalla superficie terrestre.
La misura dell’energia riflessa può avvenire solo quando il Sole illumina l’oggetto in osservazione e pertanto non di notte; la rilevazione dell’energia emessa, come nel caso dei sensori operanti nell’infrarosso termico, può essere invece effettuata sia di giorno che di notte. I sensori attivi, invece, rilevano la radiazione elettromagnetica riflessa da un oggetto irradiato da una fonte di energia generata artificialmente da loro stessi. La radiazione emessa raggiunge l’oggetto in osservazione e la sua frazione riflessa viene rilevata e misurata dal sensore, a seguito dell’interazione
con la superficie. I sistemi per il telerilevamento attivo si dividono in sistemi a scattering, quali il lidar, che operano nel visibile e nell’infrarosso, ed in sistemi radar che operano nel range delle microonde. Tra i principali vantaggi offerti dai sensori attivi vi è la possibilità di effettuare misure ad ogni ora del giorno e della notte e, nel caso dei radar, anche in ogni condizione meteorologica.

Figura 1. Di seguito viene riportato il grafico dell’estensione del ghiaccio marino artico per il mese di maggio 2021 che è stata di 12,66 milioni di chilometri quadrati (4,89 milioni di miglia quadrate). La linea magenta mostra l’estensione media dal 1981 al 2010 per il mese considerato. Sea Ice Index data. About the data Fonte: National Snow and Ice Data Center

Condizioni nel contesto

Come descritto sopra, il mese di maggio è stato caratterizzato da una serie di tempeste transitate sopra il polo,le quali hanno favorito un rallentamento della perdita di ghiaccio marino (Figura 2a). La prima tempesta si è separata da un sistema sul Mare di Barents e poi si è intensificata lentamente sull’Oceano Artico centrale prima di raggiungere il picco di intensità (1007 hPa) a nord di Severnaya Zemlya il 4 maggio. Questa è stata seguita da un’altra tempesta che si è spostata verso il nord dall’Europa, raggiungendo il picco di intensità (pressione a livello del mare di 987 hPa) sopra Severnaya Zemlya il 12 maggio e poi unendosi con un’altra tempesta che si è formata sopra la Siberia il 16 maggio (Figura 2b). La più forte delle tempeste in termini di pressione centrale minima (984 hPa), raggiunta il 24 maggio, ancora una volta è stata localizzata sulla Severnaya Zemlya , a seguito della fusione di due sistemi depressionari in movimento dal Mare di Barents (Figura 2c).Al contrario, la pressione mensile a livello del mare sulla Groenlandia e sull’arcipelago artico canadese che si estende nei mari di Beaufort e Chukchi settori settentrionali, era da 6 a 8 hPa sopra la media (Figura 2d). Questo modello ha favorito il riversamento di aria fredda dall’Oceano Artico verso il Nord Atlantico e l’afflusso di aria calda proveniente da sud sulla Russia orientale, portando a temperature medie mensili a livello di 925 hPa da 1 a 4 gradi Celsius (da 2 a 7 gradi Fahrenheit) sopra la media per questo periodo dell’anno su gran parte del Mar Glaciale Artico, ma fino a 6 gradi Celsius (11 gradi Fahrenheit) sopra la media lungo la costa del Mare di Laptev e della Siberia orientale (Figura 2e). Al contrario, le temperature erano sotto la media a est della Groenlandia e intorno alle Svalbard. I venti associati a questi sistemi possono spiegare inoltre la rottura della copertura di ghiaccio intorno alla Terra di Francesco Giuseppe, alle Nuove Isole Siberiane e nel sud del Mare di Beaufort.

Figura 2a. Il grafico mostra l’estensione del ghiaccio marino artico al 7 giugno 2021, insieme ai dati giornalieri sull’estensione del ghiaccio per quattro anni precedenti e l’anno del minimo storico ossia il 2012. Il 2021 è mostrato in blu, il 2020 in verde, il 2019 in arancione, il 2018 in marrone, il 2017 in magenta e il 2012 in marrone tratteggiato. La mediana 1981-2010 è in grigio scuro. Le aree grigie intorno alla linea mediana mostrano gli intervalli interquartili e interdecili dei dati. Fonte: National Snow and Ice Data Center

Figura 2b. Questo grafico mostra la pressione media a livello del mare nell’Artico espressa in millibar il 12 maggio 2021. I colori giallo e rosso indicano una pressione atmosferica elevata; il blu e il viola indicano una pressione bassa.Fonte: NSIDC per gentile concessione del NOAA Earth System Research Laboratory Physical Sciences Laboratory

Figura 2c. Questo grafico mostra la pressione media a livello del mare nell’Artico espressa in millibar il 24 maggio 2021. I colori giallo e rosso indicano una pressione alta; il blu e il viola indicano una pressione bassa. Credito: NSIDC per gentile concessione del NOAA Earth System Research Laboratory Physical Sciences Laboratory

Figura 2d. Questo grafico mostra la pressione media a livello del mare nell’Artico espressa in millibar per il mese di maggio 2021. I colori giallo e rosso indicano una pressione alta; il blu e il viola indicano una pressione bassa. Credito: NSIDC per gentile concessione del NOAA Earth System Research Laboratory Physical Sciences Laboratory

Figura 2e. Questo grafico mostra lo scostamento dalla temperatura media dell’aria nell’Artico al livello 925 hPa, in gradi Celsius, per maggio 2021. I colori giallo e rosso indicano temperature superiori alla media; il blu e il viola indicano temperature inferiori alla media. Credito: NSIDC per gentile concessione del NOAA Earth System Research Laboratory Physical Sciences Laboratory

Maggio 2021 Rispetto agli anni precedenti

Nel complesso, il ritmo con cui il ghiaccio e’ diminuito e’ stato piu’ lento della media, determinando un estensione che si è classificata al nono posto tra le più basse per il mese di maggio nella storia dei dati satellitari. Fino al 2021, il tasso lineare di declino per quanto riguarda l’estensione del ghiaccio marino nel mese di maggio, rispetto all’estensione media dal 1981 al 2020, è del 2,7 per cento per decennio. Questo corrisponde a 35.400 chilometri quadrati (13.700 miglia quadrate) all’anno, circa la dimensione dello stato del Maine. La perdita cumulativa del ghiaccio di maggio nei 43 anni di registrazione satellitare è di 1,49 milioni di chilometri quadrati (575.000 miglia quadrate), in base alla differenza dei valori di tendenza lineare nel 2021 e nel 1979. Questo è circa il doppio dello stato del Texas.

Figura 3. L’estensione mensile del ghiaccio di maggio, dal 1979 al 2021 mostra un declino del 2,7% per decennio. Fonte: National Snow and Ice Data Center

La rottura del ghiaccio nel Mare di Beaufort
Le immagini a lunghezza d’onda visibile del Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) della NASA, ci hanno dato l’opportunità di seguire la rottura del ghiaccio nella parte meridionale del Mare di Beaufort avvenuta nel mese di maggio; grazie alla limitata copertura nuvolosa, la superficie è stata osservata in modo adeguato.Tra il 25 aprile e il 17 maggio, il ghiaccio della banchisa artica ha iniziato ad allontanarsi dal ghiaccio solido ancora attaccato alla costa, portando all’apertura di specchi di acqua privi di ghiaccio . Ciò ha portato alla rottura dei banchi di ghiaccio e al parziale distacco del ghiaccio solido verso la metà di maggio. Durante lo scorso inverno, la pressione a livello del mare è stata insolitamente alta sulla parte centrale dell’Oceano Artico e ha provocato un movimento anticiclonico (in senso orario) del ghiaccio. Ciò ha favorito il trasporto di ghiaccio vecchio dall’Oceano Artico centrale in direzione del Mare di Beaufort. La rottura precoce del ghiaccio può favorire lo scioglimento laterale e basale (nella parte inferiore del ghiaccio) dei banchi di ghiaccio. Questo processo può indebolire il ghiaccio pluriennale nella regione e contribuire ad impoverire ulteriormente l’Artico del suo ghiaccio pluriennale. Grandi perdite di ghiaccio pluriennale nella regione, sono state precedute da un inverno in cui l’Oscillazione Artica negativa è stata insolitamente forte, ossia dal 2009 al 2010, caratterizzato anche da un forte flusso in senso orario della copertura di ghiaccio. Più recentemente, l’analisi delle carte dei ghiacci canadesi di David Babb dell’Università di Manitoba suggerisce che tra il 2016 e il 2020 in media 210.000 chilometri quadrati (81.000 miglia quadrate) di ghiaccio pluriennale si fondono ogni estate nel Mare di Beaufort.

Un nuovo studio https://www.sciencemag.org/news/2021/05/landmark-study-casts-doubt-controversial-theory-linking-melting-arctic-severe-winter esamina da vicino un’idea discussa più volte nei rapporti Arctic Sea Ice News and Analysis (ASINA) – che l’Amplificazione Artica, il forte riscaldamento osservato nella regione artica, guidato in parte dalla perdita del ghiaccio marino artico, sta influenzando la forma e la persistenza della corrente a getto. La corrente a getto del fronte polare segna il confine nell’atmosfera, tra l’aria fredda dell’Artico e l’aria più calda delle medie latitudini. Numerosi studi hanno proposto che l’amplificazione artica indebolisca il gradiente latitudinale di temperatura e pressione atmosferica, manifestandosi in una corrente a getto più debole e sinuosa. Poiché le tempeste (sistemi di bassa pressione) tendono a formarsi lungo la corrente a getto, il tempo alle medie latitudini dovrebbe diventare più variabile, con grandi oscillazioni e modelli più persistenti. Mentre la questione è stata a lungo controversa, il nuovo studio di James Screen https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2020JD033668 , che è stato presentato al meeting annuale dell’Unione Geofisica Europea in aprile, ma non è ancora stato pubblicato, trova poche prove per questo effetto nelle simulazioni dei modelli climatici e nelle osservazioni. Esaminando l’ultimo decennio di osservazioni, le relazioni che inizialmente davano sostegno all’idea si sono affievolite. Anche con condizioni di acque molto più aperte previste entro il 2050, gli effetti modellati del riscaldamento dell’Artico sui modelli meteorologici alle latitudini più basse sembrano essere minori. La risposta è ulteriormente indebolita dalla possibilità di un aumento delle nevicate sulle aree terrestri artiche, creando regioni fredde non centrate sul Polo. Un nuovo studio separato di Jonathan Martin, mostra che il getto polare è diventato leggermente più ondulato e si è spostato leggermente verso nord, ma la sua velocità massima è rimasta invariata. Il dibattito scientifico su questo argomento continuerà sicuramente a svilupparsi in futuro.

Il ghiaccio marino artico si assottiglia più velocemente del previsto

I satelliti non misurano direttamente lo spessore del ghiaccio marino. Misurano l’altezza dello strato di ghiaccio che si trova sopra l’oceano, chiamata bordo libero del ghiaccio nel caso dell’altimetria radar, o misurano l’altezza del ghiaccio più la copertura nevosa, nel caso dell’altimetria laser. Per convertire questi bordi liberi in spessore totale, è necessario conoscere la profondità e la densità della copertura nevosa sopra il ghiaccio. Tipicamente, viene utilizzata una climatologia nivologica basata su osservazioni della profondità della neve raccolte diversi decenni fa su ghiaccio pluriennale. Tuttavia, l’Artico di oggi è costituito per lo più da ghiaccio più liscio del primo anno, che tende ad avere un accumulo di neve meno profondo rispetto al ghiaccio pluriennale, consentendo l’accumulo di neve profonda intorno alle creste. Inoltre, i ritardi nel congelamento e l’inizio anticipato dello scioglimento in un clima più caldo, hanno ridotto il tempo in cui la neve può accumularsi sul ghiaccio. Entrambi i fattori hanno portato a un manto nevoso più sottile di quello misurato 20 anni fa.Un nuovo studio pubblicato su The Cryosphere https://tc.copernicus.org/articles/15/2429/2021/ rivela che quando si utilizzano stime di profondità e densità della neve variabili nel tempo per convertire il bordo libero del ghiaccio in spessore del ghiaccio, il ghiaccio tende ad assottigliarsi ad un ritmo più veloce nei mari marginali dell’Artico di quanto si credesse in precedenza (Figura 4). La profondità della neve soggetta a variazioni temporali, proviene da un nuovo prodotto di dati, lo SnowModel-LG, che sarà presto pubblicato presso il Distributed Active Archive Center (DAAC) del NSIDC. Si basa sull’accoppiamento di un sofisticato modello di neve con dati di forzatura meteorologica da sistemi di rianalisi atmosferica e vettori di movimento del ghiaccio derivati dal satellite. Lo studio ha scoperto che il tasso di declino dello spessore del ghiaccio nei mari di Laptev, Kara e Chukchi è stato rispettivamente del 70, 98 e 110% più veloce rispetto alle stime precedenti. Come previsto, la variabilità dello spessore del ghiaccio marino è aumentata anche in risposta alle variazioni interannuali della profondità della neve.

Figura 4. Questo grafico mostra lo spessore medio del ghiaccio marino nei mari di Beaufort, Chukchi, Siberia orientale, Laptev, Kara e Barents nel mese di aprile 2021 dal satellite Environmental (Envisat) e dagli altimetri radar CryoSat-2, elaborati con il prodotto neve convenzionale (Warren (1999) aggiornato mW99) e un nuovo prodotto neve dinamico (da SnowModel-LG). Il tasso di declino è più che raddoppiato quando viene elaborato con SnowModel-LG, poiché lo spessore del ghiaccio marino dedotto dalla copertura nevosa diminuisce.

Credito: R. Mallett, University College London.