PIOMAS Arctic Sea Ice Volume Reanalysis (GENNAIO 2022)

PIOMAS Arctic Sea Ice Volume Reanalysis (GENNAIO 2022)

Il volume del ghiaccio marino è calcolato usando il Pan-Arctic Ice Ocean Modeling and Assimilation System (PIOMAS, Zhang e Rothrock, 2003) sviluppato all’APL/PSC. Le anomalie relative ad ogni giorno sono calcolate rispetto alla media del periodo 1979-2020 per quel giorno dell’anno al fine di rimuovere il ciclo annuale. Il ciclo annuale medio del volume del 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 sulla figura. Le aree ombreggiate rappresentano una e due deviazioni standard dei residui dell’anomalia dal trend in Fig 1 e le deviazioni standard sulla media giornaliera 1979-2017 in Fig 2

Fig.1 la figura 1mostra l’anomalia del volume del ghiaccio marino artico . Il grafico è aggiornato una volta al mese. Le anomalie giornaliere del volume del ghiaccio marino di ciascun giorno sono calcolate rispetto alla media del periodo 1979 – 2020 per quel giorno dell’anno. I segni presenti sull’asse del tempo si riferiscono al primo giorno dell’anno. La tendenza per il periodo 1979-2021 è mostrata in blu. Le aree ombreggiate mostrano una e due deviazioni standard dalla tendenza. Le barre di errore indicano l’incertezza dell’anomalia mensile che viene tracciata una volta all’anno.

La figura 2 rappresenta il volume totale del ghiaccio marino artico e mostra anche il ciclo medio annuale del volume negli anni compresi tra il 2011 e il 2020.  Le aree ombreggiate indicano una e due deviazioni standard dalla media.

Aggiornamento volume annuale

Il 2021 si è concluso con un volume medio annuo che è stato il 7° più basso mai registrato con un valore di 13.800 km3, con gli ultimi anni molto vicini tra loro (vedi fig. 11).Il 2017 detiene ancora il record di volume annuale con 12 ,800 km3.

Aggiornamento volume registrato nel mese di gennaio 2022

Nel mese di gennaio 2022, il volume medio del ghiaccio marino artico è stato di 17,000 km3. Questo valore è il 9° più basso per gennaio, circa 2400 km^3 sopra il record stabilito nel 2017.Il volume mensile è stato del 39% al di sotto del 1979 e del 20% al di sotto della media 1979-2020.Il volume medio registrato nel mese di gennaio 2022 è stato di circa 1.4 sigma al di sopra della linea di tendenza 1979-2020.Per quanto riguarda lo spessore, lo spessore medio del ghiaccio registrato nel mese di gennaio è stato di 15 cm , collocandosi nella fascia in cui sono collocati gli anni più recenti.La mappa delle anomalie dello spessore del ghiaccio calcolate rispetto ai valori del periodo 2011-2020 (Fig 6) hanno visto la presenza di anomalie positive ma di anomalie negative collocate tra lo Stretto di Fram, il nord della Groenlandia e lungo l’arcipelago canadese. Le aree a nord della Groenlandia presentano di nuovo un basso spessore del ghiaccio come avvenuto negli anni precedenti https://www.nature.com/articles/s43247-021-00197-5. Un’area di anomalie negative è stata presente nel mare di Laptev. Lo spessore del ghiaccio CryoSat 2 mostra un quadro molto simile.

Le serie temporali di gennaio (Fig 8) riguardanti piomas e criosat 2 non mostrano alcuna tendenzasignificativa negli ultimi 11 anni. Il confronto con la serie temporale di 43 anni 1979-2021 evidenzia l’importanza della variabilità naturale su serie temporali relativamente brevi come quelle attualmente disponibili da CS2. Entrambi i dati mostrano una stretta corrispondenza in termini di grandezza e una simile variabilità temporale con il volume di PIOMAS che è leggermente più grande di CS2 tranne che per il 2017.

Figura 3 Volume mensile del ghiaccio marino ricavato dai dati PIOMAS per aprile e settembre

La figura 4 confronta le anomalie giornaliere del volume del ghiaccio marino rispetto a quelle registrate tra il 1979 e il 2019.

La figura 5 mostra lo spessore lo spessore medio del ghiaccio calcolato nell area PIOMAS. Nel grafico sono incluse solo le località in cui il ghiaccio è più spesso di 0,15 m.

La figura 6 mostra L’anomalia dello spessore del ghiaccio per gennaio 2022 rispetto all anomalia media di gennaio per il periodo 2011-2020.

La figura 7 mostra l’anomalia dello spessore del ghiaccio marino per il mese di gennaio 2022 in base ai dati multi sensore CryoSat-2 (AWI) rispetto alle anomalie medie del periodo 2011-2020 (versione 2.4 preliminare)

Il volume del ghiaccio marino è un importante indicatore climatico. Dipende sia dallo spessore che dall’estensione del ghiaccio e quindi è più direttamente legato alla forzatura del clima rispetto alla sola estensione. Tuttavia, il volume del ghiaccio marino artico attualmente non può essere osservato in modo costante. Le osservazioni dai satelliti, dai sottomarini della Marina, dagli ormeggi e dalle misurazioni sul campo sono tutte limitate nello spazio e nel tempo. L’assimilazione delle osservazioni nei modelli numerici fornisce attualmente un modo per stimare i cambiamenti del volume del ghiaccio marino su base continua per diversi decenni. Il confronto delle stime del modello dello spessore del ghiaccio con le osservazioni aiuta 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

È stato identificato un errore del software nella procedura che interpola i dati di concentrazione del ghiaccio prima dell’assimilazione. L’errore ha riguardato solo i dati degli anni 2010-2013. Questi dati sono stati rielaborati e sono ora disponibili nella versione 2.1.Lo spessore del ghiaccio risulta generalmente maggiore nell’area del Mare di Beaufort Chukchi, con le maggiori differenze in termini di spessore durante il mese di maggio. Le differenze in termini di volume del ghiaccio sono fino all’11% maggiori nella tarda primavera.

La figura 5. mostra le differenze in termini di volume tra la versione 2.0 e la versione 2.1

Versione 2.0
Questa serie temporale del volume del ghiaccio è ottenuta utilizzando la versione aggiornata di PIOMAS (15 giugno 2011). Questa versione aggiornata risulta essere migliore rispetto alle versioni precedenti grazie all’assimilazione della temperatura della superficie del mare (SST) per le aree prive di ghiaccio e all’utilizzo di una diversa parametrizzazione per la forza del ghiaccio. Il confronto delle stime di PIOMAS con le osservazioni dello spessore del ghiaccio mostra una riduzione dell’errore rispetto alla versione precedente. La tendenza a lungo termine è diminuita a circa -2,8 km3 103/decade da -3,6 km3 103/decade nella versione precedente. Il confronto con i dati e con modelli esterni mostra che questa nuova tendenza è una stima conservativa della tendenza reale. Nella nuova versione vengono fornite anche le statistiche sull’incertezza. Maggiori dettagli possono essere trovati in http://psc.apl.uw.edu/wordpress/wp-content/uploads/schweiger/pubs/Schweiger-2011-Uncertainty%20in%20model.pdf . Il miglioramento dei modelli costituisce un’attività di ricerca continua al PSC e gli aggiornamenti dei modelli possono avvenire a intervalli irregolari. Quando si verificano aggiornamenti del modello, l’intera serie temporale sarà rielaborata e pubblicata.

Modello e modalità di assimilazione dati

PIOMAS è un modello numerico dotato di componenti per il ghiaccio marino e l’oceano e la capacità di assimilare alcuni tipi di osservazioni. Per le simulazioni del volume del ghiaccio presentate in questo articolo, le informazioni sulla concentrazione del ghiaccio marino provenienti dal prodotto  NSIDC near-real time product in tempo quasi reale, sono assimilate nel modello per migliorare le stime dello spessore del ghiaccio e i dati SST dalla NCEP/NCAR Reanalysis sono assimilati nelle aree senza ghiaccio.I dati di rianalisi NCEP/NCAR SST sono basati sull’analisi globale giornaliera ad alta risoluzione di Reynolds SST usando osservazioni satellitari e in situ (Reynolds e Marsico, 1993; Reynolds et al., 2007). Le informazioni riguardanti l’atmosfera necessarie per guidare il modello, in particolare il vento, la temperatura dell’aria superficiale e la copertura nuvolosa per i calcoli della radiazione solare e delle onde lunghe, sono specificate dalla rianalisi  NCEP/NCAR reanalysis. Il modello oceanico pan-artico è forzato con input del modello oceanico globale ai suoi confini aperti situati a 45 gradi di latitudine nord.

Convalida del modello e incertezza

PIOMAS è stato ampiamente convalidato attraverso il confronto con le  observations provenienti da sottomarini della marina statunitense, ormeggi oceanografici e satelliti. Inoltre, sono state eseguite corse del modello in cui i parametri del modello e le procedure di assimilazione sono stati alterati. Da questi studi di convalida, si arriva a stime conservative dell’incertezza nella tendenza, di ± 1,0 103 km3/decennio.Le incertezze del volume totale sono più grandi delle incertezze delle anomalie perché gli errori del modello vengono rimossi quando si calcolano le anomalie. L’incertezza per il volume totale di ghiaccio di ottobre è stimata a ±1,35 103 km3 . Quando si confronta il volume totale invernale con altre stime di volume, si deve tener conto del fatto che il dominio PIOMAS attualmente non si estende abbastanza a sud per coprire tutte le aree che potrebbero avere una copertura di ghiaccio durante l’inverno. Le zone del Mare di Okhotsk e del Golfo di San Lorenzo sono parzialmente escluse dal dominio.

Dettagli sulla convalida del modello possono essere trovati in Schweiger et al. 2011 (here). Ulteriori informazioni su PIOMAS possono essere trovate (here) Una raccolta completa di dati riguardanti lo spessore del ghiaccio marino per la validazione del modello, è stata completata ed è disponibile (here)

http://psc.apl.uw.edu/research/projects/arctic-sea-ice-volume-anomaly/

Lascia un commento

Il tuo indirizzo email non sarà pubblicato.

Translate »