Figura 1. Concentrazione del ghiaccio marino (% in colori) e bordi del ghiaccio marino negli anni '80, anni '90, e 2000 (contorni) nell'Oceano Artico il 1 luglio 2014 derivato dai dati a microonde di AMSR2 a bordo del satellite GCOM-W di JAXA. Recentemente, la regione del ghiaccio marino artico rivela una tendenza alla graduale diminuzione, ma il ghiaccio marino rimane ancora nel Mare della Siberia orientale e nel Mare di Laptev all'inizio dell'estate (luglio). La tipica rotta del Mare del Nord è indicata dalla linea verde. Credito:NIPR/JAXA/ADS
Il cambiamento climatico ha accelerato il ritiro del ghiaccio marino nell'Oceano Artico. Ciò ha vari impatti negativi, tra cui l'acidificazione delle acque oceaniche e il potenziale contributo a inverni rigidi nelle regioni di media latitudine. Però, ha inoltre aperto nuove opportunità per la navigazione marittima commerciale in estate (Fig. 1). La rotta del Mare del Nord potrebbe ridurre la distanza di navigazione tra Europa e Asia di circa il 40%, e la previsione accurata delle condizioni del ghiaccio marino è diventata un importante argomento di ricerca.
Un team di ricercatori guidato dal National Institute of Polar Research (NIPR) e dall'Università di Hokkaido, Giappone, hanno ora studiato un sistema operativo nell'Istituto meteorologico norvegese per la previsione a medio termine (fino a 10 giorni in anticipo) dello spessore del ghiaccio marino (SIT) all'inizio dell'estate nel Mare della Siberia orientale, che si trova sulla rotta del Mare del Nord. Hanno riferito sul loro lavoro in La criosfera .
Il team ha studiato la capacità del sistema di dati ghiaccio-oceano TOPAZ4 di aiutarci a prevedere la distribuzione del SIT in questa regione. Poiché informazioni precise sono fondamentali per il funzionamento delle navi rompighiaccio, è necessario per determinare il lead time e l'accuratezza della previsione, e per valutare come potremmo migliorare le previsioni in futuro.
Confronti tra TOPAZ4, altri modelli posteriori, e le osservazioni del ghiaccio marino hanno mostrato che il sistema potrebbe riprodurre la distribuzione SIT di inizio estate nel mare della Siberia orientale. La tempistica per una previsione accurata del SIT in quest'area era fino a 3 giorni, con abilità che diminuisce bruscamente da allora in poi (Fig. 2).
Figura 2. Abilità di previsione di (a) spessore del ghiaccio marino, (b) velocità del ghiaccio zonale e meridionale, e (c) velocità del vento superficiale zonale e meridionale nel Mare della Siberia orientale, derivato dai dati operativi TOPAZ4 all'inizio dell'estate (giugno-luglio) nel periodo 2014-2016. Le barre di errore indicano l'incertezza della capacità di previsione in ogni lead time. Credito:Nakanowatari T. et al., 2018
Le difficoltà nel prevedere le caratteristiche meteorologiche su larga scala potrebbero essere un fattore importante in questa capacità ridotta dopo 3 giorni. Questa imprevedibilità deriva dall'amplificazione dell'errore di previsione per caratteristiche come i cicloni artici, quindi un ulteriore lavoro per migliorare la capacità di previsione per SIT in questa regione dovrebbe concentrarsi sulla comprensione della formazione e dello sviluppo di questi fenomeni.
Nonostante questa imprevedibilità, il sistema TOPAZ4 è risultato affidabile per la previsione SIT all'inizio dell'estate.
Figura 3. Traiettoria delle due navi cisterna sull'ESS in base ai dati AIS. Le rotte attraversano l'ESS dal mare di Laptev il 4 luglio 2014 al porto di Yamal il 31 luglio 2014, attraverso il porto di Pevek il 20 luglio 2014. La rotta in avanti è evidenziata da cerchi verdi. Vengono mostrati il SIT (cm; colori) e il SIC (%; contorni) mediati nel periodo del percorso in avanti. Credito:Nakanowatari T. et al., 2018
Abbiamo esaminato le prestazioni del modello per una situazione nel luglio 2014, in cui due navi sono state bloccate nel Mar della Siberia orientale per circa una settimana. Sulla base dei dati di tracciamento dell'imbarcazione dai dati AIS, è stato riscontrato che la velocità della nave diminuisce drasticamente nella zona costiera dove lo spesso ghiaccio marino (> 150 cm) è simulato (Fig. 3), e la velocità della nave era chiaramente correlata negativamente con il SIT simulato durante l'intero passaggio. Questi risultati supportano indirettamente l'affidabilità dei dati SIT medi giornalieri della nostra simulazione. È necessaria un'analisi più completa basata sulla velocità per una gamma più ampia di navi. Ciò contribuirà a migliorare il potenziale del metodo per guidare le navi lungo la rotta del Mare del Nord.
