Store Søers isdækkeprognoser:Ny tilgang muliggør lokale forudsigelser

Meget lokaliserede og nøjagtige Great Lakes isdækkeprognoser er blevet demonstreret af forskere ved University of Michigan, og deres prædiktive modelleringsværktøj kan tilpasses til enhver geografisk region.

Holdet udviklede tilgangen i tæt samarbejde med embedsmænd ved Apostle Islands National Lakeshore på Lake Superior i Wisconsin. Parken er hjemsted for majestætiske ishuler, der kun er tilgængelige i nogle vintre, når det er sikkert for besøgende at gå hen over isen på den frosne sø.

Sådanne lokaliserede prognoser ville være nyttige mere bredt, da klimaændringer bringer en rutsjebane af vejrudsving til mange dele af verden, inklusive dem, der bor sammen, lege med og leve af verdens største overfladekilde af ferskvand.

"Disse modeller kunne være nyttige ikke kun til at understøtte sikker fodgængertrafik på is i kystområderne ved De Store Søer, men til navigation af store og små fartøjer, fiskeri og jagt, og andre menneskelige aktiviteter rundt om i verden, " sagde Richard Rood, professor i klima- og rumvidenskab og teknik, og medforfatter til et papir om den nye model udgivet i Klimaændringer .

Den nye tilgang kan pålideligt forudsige måneder i forvejen - i september, måske – om der vil dannes is i en given vinter, samt tidspunktet for isstart. Mange tidligere indsatser har fokuseret på isdække på søen som helhed. Ved at fokusere på et lille område, det er muligt at finde sammenhænge mellem vejr og lokale forhold, der gør isdannelse mulig, selv i år, hvor forholdene ikke understøtter isdannelse i hele søen.

U-M's projekt opstod ud fra en kommentar fremsat under et klimaændringsplanlægningsmøde med Great Lakes Integrated Sciences and Assessments og Apostle Islands National Lakeshore-medarbejdere. GLISA er et NOAA-støttet team med fokus på at fremme klimaviden til tilpasning i Great Lakes-regionen, indkvarteret i fællesskab på UM og Michigan State University. Rood er en GLISA hovedefterforsker.

Parken havde oplevet et overraskende koldt år, hvilket førte til enorm og uventet vinterbesøg. Parkinspektør Robert Krumenaker rejste spørgsmålet om forudsigelse af isdække for at forudse vinterturister. Forfatterne tog udfordringen op.

Isdække på Apostle Islands plejede at være en sikker ting.

"Årevis, i 1970'erne, 1980'erne og begyndelsen af ​​1990'erne, det var simpelthen forstået, at på et tidspunkt i sæsonen, isdækket omkring kystlinjen skulle dannes og ville være konsekvent år for år, " sagde Andrew Gronewold, lektor ved U-M's Skole for Miljø og Bæredygtighed. "I slutningen af ​​1990'erne, pludselig så vi år, hvor der ikke var et sikkert isdække. Det startede denne periode med variabilitet - forskelle i isdækningen fra år til år."

Den form for usikkerhed skaber problemer for parkbestyrere, samt dem, der ønsker at besøge.

For at udvikle deres nye tilgang, forskerne afslørede spor gemt i oscillerende klimamønstre, ofte med oprindelse på den anden side af planeten.

De så på historiske vejrrekorder for Great Lakes-regionen og videre, samt specifikke former for variabilitet - oscillerende klimamønstre - på vejret i De Store Søer. Tre tilstande - El Nino, den arktiske oscillation og Stillehavets dekadale oscillation - viste sig at give forudsigelige spor for isdannelse i Apostle Islands-regionen.

"Havde vi brugt disse relationer i fortiden, vi ville have, næsten hvert år, præcist forudsagt, om der ville dannes et sikkert isdække ved Apostle Islands, samt en rimelig indikation af hvornår, " sagde Gronewold. "Så stærke forhold var det."

Gronewold og Xiaolong Ji, en studerende i anvendt klima, evaluerede statistiske modeller og fandt den bedste pasform et uventet sted.

"Vi fandt ud af, at den bedste forklaring på det, vi observerede, kom fra en type model kaldet en overlevelsesmodel, eller faremodel, " sagde Gronewold. "De er almindeligt anvendt i undersøgelser af menneskers sundhed eller miljømæssige sundhedsundersøgelser."

Han tilføjede, at Apostle Islands-projektet kan være første gang, modellen er blevet brugt til at forudsige isdække over De Store Søer.

Anvendelse af faremodellen på fire årtiers historiske data, Gronewold, Rood- og ph.d.-studerende Ji og Houraa Daher var i stand til at forudsige isdækning for Apostle Islands-regionen måneder i forvejen med overraskende nøjagtighed. I fremtiden, UM-forskere håber at udvide deres prædiktive modellering til andre områder.

"Den forskning, vi laver mere generelt, forudsiger en række forhold, der påvirker de store søers kystlinjer, " sagde Gronewold. "De kan variere fra vandkvalitetsforhold, der kan resultere i skadelig algeopblomstring, til vandstand drevet af kortsigtede stigninger eller langsigtede udsving, til ting som isdække."