Il ghiaccio marino nell'Oceano Artico è in una spirale discendente, con estensioni minime estive di circa il 40% inferiori rispetto agli anni '80. Ma prevedere come si comporterà il ghiaccio marino in un particolare anno è complicato:ci sono ancora molte incognite sulle condizioni della copertura di ghiaccio marino, per non parlare delle difficoltà di prevedere il comportamento del tempo e degli oceani su scale temporali stagionali.

I ricercatori della NASA stanno lavorando per migliorare le loro previsioni sulle dimensioni della copertura di ghiaccio marino artico alla fine della stagione estiva di scioglimento, ma l'obiettivo non è solo quello di avere una previsione migliore della copertura di ghiaccio marino. La sfida di fare previsioni sul ghiaccio marino estivo consente agli scienziati di testare la loro comprensione dei processi che controllano la crescita e il ritiro stagionale del ghiaccio marino, e per mettere a punto modelli informatici che rappresentano le connessioni tra il ghiaccio, atmosfera e oceano.

Un'iniziativa di base lanciata nel 2008 confronta gli sforzi di diversi gruppi di ricerca ogni anno per prevedere il ghiaccio marino artico di fine estate. Quest'anno, tre squadre della NASA sono tra oltre tre dozzine di gruppi che hanno inviato almeno una previsione. I gruppi partecipanti al Sea Ice Prediction Network (SIPN) utilizzano metodi diversi, che vanno dall'analisi statistica ai modelli dinamici, sensazioni viscerali e combinazioni di tecniche. Le squadre possono inviare previsioni a giugno, Luglio e agosto in base alle attuali condizioni del ghiaccio marino in quei periodi. ogni caduta, il progetto rilascia un'analisi dei contributi dell'anno, rivedere le lezioni apprese e fornire indicazioni per futuri sforzi di ricerca.

Il confronto di diversi metodi consente agli scienziati di andare oltre la semplice raccolta di osservazioni sulle caratteristiche del ghiaccio marino per testare ipotesi sui fattori che determinano il comportamento del mare in un determinato anno. Come esempio, tali metodi consentiranno ai ricercatori di esaminare più da vicino l'impatto dello spessore del ghiaccio estivo o la presenza di stagni di acqua di scioglimento all'inizio della stagione di scioglimento. Permetterà anche loro di determinare se una singola caratteristica del ghiaccio è più utile dell'analisi di una combinazione di fattori.

Tra gli altri dati, le squadre partecipanti usano la concentrazione di ghiaccio marino, quanta parte di una determinata area è coperta di ghiaccio e l'estensione, che prende in considerazione tutte le aree dell'Oceano Artico e dei mari circostanti in cui il ghiaccio copre almeno il 15% della superficie oceanica. Estensioni di ghiaccio marino più elevate e, ma ancora più importante, concentrazioni più elevate rendono il ghiaccio più resistente allo scioglimento, perché meno dell'oceano è esposto e quindi meno in grado di assorbire il calore solare. I set di dati di concentrazione ed estensione si basano su metodi sviluppati negli anni '70 e '80 dagli scienziati del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, e attualmente curata dall'archivio dati della NASA presso il National Snow and Ice Data Center (NSIDC) a Boulder, Colorado.

Inoltre, un'indagine aerea di lunga data della NASA sul ghiaccio polare chiamata Operazione IceBridge fornisce misurazioni alle squadre SIPN sullo spessore del ghiaccio marino primaverile, stagni di fusione e condizioni di neve, che sono altri tre parametri che influenzano la stagione estiva dello scioglimento.

Alek Petty, un ricercatore di ghiaccio marino a Goddard, ha presentato alla SIPN previsioni per gli ultimi due anni che si basano su un modello statistico che analizza le misurazioni satellitari della concentrazione del ghiaccio marino e dell'inizio dello scioglimento. Un aspetto della stagione estiva dello scioglimento che Petty prova con il suo modello è la questione di come gli stagni di fusione - le pozzanghere blu brillante di acqua di fusione che appaiono sul ghiaccio marino in primavera e in estate - possono anche aiutare a prevedere l'estensione del ghiaccio marino a la fine dell'estate. Petty può eseguire il suo modello con i dati sulla copertura dello stagno di fusione primaverile ottenuti da un modello climatico gestito da ricercatori nel Regno Unito.

"Una delle difficoltà con il modello degli stagni di fusione è che non abbiamo molte buone osservazioni di stagni di fusione nell'Artico per la convalida, " ha detto Petty. "Questo è ciò che l'operazione IceBridge sta ora cercando di fornire con le loro recenti campagne estive di ghiaccio marino".

Richard Cullather, un modellatore climatico a Goddard, utilizza un modello dinamico del sistema climatico che tiene conto delle interazioni tra il ghiaccio marino artico, l'oceano e l'atmosfera. Quest'anno, la sua quarta partecipazione alla SIPN, ha applicato le misurazioni dello spessore del ghiaccio marino dai dati satellitari per definire le condizioni della banchisa prima dell'inizio della stagione di scioglimento. Cullather si aspetta che questa aggiunta migliorerà le previsioni.

"Sembra che il ghiaccio che rimane alla fine dell'estate sia una funzione di quanto spesso fosse il ghiaccio all'inizio, "Cullather ha detto. "Abbiamo eseguito le nostre previsioni a giugno senza lo spessore del ghiaccio marino ed è arrivato con una previsione molto più alta rispetto a quando abbiamo effettivamente introdotto le misurazioni dello spessore. Ciò suggerisce che l'aggiunta delle osservazioni sullo spessore sta cambiando i nostri valori".

dati della NASA IceBridge, insieme alle misurazioni del satellite CryoSat-2 dell'ESA (Agenzia spaziale europea), fornire informazioni chiave sullo spessore. Con Ice della NASA, Nube, e terra Elevation Satellite-2 (ICESat-2), una missione prevista per il lancio nel 2018 che misurerà l'altezza del ghiaccio marino sopra la superficie dell'oceano, saranno disponibili migliori informazioni sullo spessore per informare le previsioni di fusione.

Finalmente, Walt Meier, uno scienziato del ghiaccio marino che ha lavorato a Goddard fino a luglio ed è attualmente con NSIDC, utilizza un semplice metodo statistico che esamina l'estensione totale del ghiaccio marino dal 2005 al 2016 e fa la media delle variazioni giornaliere dell'estensione giorno per giorno fino alla fine di settembre.

"Uso solo i dati degli ultimi 12 anni perché prima del 2006, il bordo della banchisa marina all'inizio della stagione di scioglimento si trovava molto più a sud, quindi si scioglierebbe più rapidamente in luglio e agosto di quanto non faccia ora, " disse Meier, che ha partecipato a SIPN sin dai suoi inizi ed è un membro del team di leadership.

Nonostante la banchisa abbia iniziato la stagione di scioglimento da un minimo record di estensione annuale massima a marzo, nessuna delle previsioni di Petty, Cullather e Meier chiedono che l'estensione di settembre di quest'anno sia inferiore a quella del 2012, che è il più basso mai osservato durante la registrazione satellitare delle misurazioni del ghiaccio marino artico iniziata nel 1979. Tuttavia, le loro previsioni suggeriscono una misura in linea con la tendenza al ribasso a lungo termine del ghiaccio marino artico.

Una sfida comune alle previsioni esistenti è che, poiché il ghiaccio marino si è drasticamente assottigliato negli ultimi decenni, l'impatto dei fenomeni meteorologici come i grandi cicloni estivi sulla copertura di ghiaccio è aumentato. Anche, il tempo in genere non può essere previsto con più di 10 giorni di anticipo.

"I temporali estivi possono avere effetti diversi, " Disse Cullather. "Se il ghiaccio è abbastanza spesso, la tempesta può distribuire la banchisa in modo che ricopra una misura maggiore. Se il ghiaccio è molto sottile e lo spalmi, gli permetterà di sciogliersi più velocemente perché c'è più acqua aperta riscaldata dal sole".

"C'è sempre più interesse per le previsioni stagionali del ghiaccio marino artico, ma allo stesso tempo le cose sono difficili a causa delle mutevoli condizioni della banchisa e del modo in cui risponde alle condizioni meteorologiche, " ha detto Meier. Ma miglioramenti nei modelli e nelle statistiche, insieme a un record crescente di misurazioni del ghiaccio marino, rendere i previsori ottimisti sul futuro. "La speranza è che i modelli possano superare i cambiamenti nell'Artico, che saremo in grado di recuperare il ritardo e produrre previsioni più affidabili".