Over et århundrede med arktisk havis rekonstrueret med hjælp fra historiske skibslogge

Vores viden om havis i det arktiske hav kommer for det meste gennem satellitter, som siden 1979 har afbilledet den svindende udbredelse af havisen fra oven. University of Washingtons pan-arktiske ishav og modelleringssystem, eller PIOMAS, er et førende værktøj til at måle tykkelsen af ​​den is. Indtil nu er dette system kun gået så langt tilbage som til 1979.

Et nyt papir udvider nu estimatet af arktisk havis volumen tilbage mere end et århundrede, til 1901. For at gøre det brugte den både moderne computersimuleringer og historiske observationer, nogle skrevet i hånden i begyndelsen af ​​1900-tallet ombord på forløbere til nutidens amerikanske kystvagtskibe.

"Dette udvider registreringen af ​​variationer i havistykkelsen fra 40 år til 110 år, som giver os mulighed for at sætte nyere variation og istab i perspektiv, sagde Axel Schweiger, en havisforsker ved UW's Applied Physics Laboratory og førsteforfatter af undersøgelsen offentliggjort i augustudgaven af Tidsskrift for Klima .

"Mængden af ​​havis i det arktiske hav i dag og den nuværende tabsrate er uden fortilfælde i den 110-årige rekord, " han tilføjede.

PIOMAS giver en daglig rekonstruktion af, hvad der sker med den samlede mængde havis på tværs af det arktiske hav. Den kombinerer vejrrekorder og satellitbilleder af isdækning for at beregne isvolumen. Den verificerer derefter sine resultater mod eventuelle eksisterende tykkelsesobservationer. I årevis efter 1950, det kan være faste instrumenter, direkte målinger eller ubåde, der sejler under isen.

I begyndelsen af ​​det 20. århundrede, de sjældne direkte observationer af havis blev udført af amerikanske skatteskærere, forløberen for kystvagten, og flådens skibe, der har krydset gennem Arktis hvert år siden 1879. I Old Weather-projektet, UW, National Oceanic and Atmospheric Administration og National Archives har arbejdet sammen med borgerforskere om at transskribere vejrindtastningerne i digitaliserede historiske amerikanske skibes logbøger for at genskabe unikke klimarekorder for videnskaben. Det nye studie er det første, der bruger logbøgernes observationer af havisen.

"I logbøgerne, officerer beskriver altid de driftsforhold, de var i, at give timeobservationer af havisen på det tidspunkt og det sted, " sagde medforfatter Kevin Wood, en forsker ved Joint Institute for the Study of the Atmosphere and Ocean. Hvis skibet var i åbent vand, logbogen kan læse "dampende fuld frem" eller "i gang". Da skibet stødte på is, officerer kunne skrive "styre forskellige kurser og hastigheder", hvilket betyder, at skibet sejlede gennem et felt med isflager. Da de befandt sig fanget i isposen, loggen kan læse "beset".

Disse logbøger kunne indtil for nylig kun ses på National Archives i Washington, D.C., men gennem digital billeddannelse og transskription af Old Weather-borgerforskere er disse sjældne observationer af vejr- og havisforhold i Arktis i slutningen af ​​1800-tallet og begyndelsen af ​​1900-tallet blevet gjort tilgængelige for videnskabsmænd og offentligheden.

"Dette er unikke historiske observationer, der kan hjælpe os med at forstå de hurtige ændringer, der finder sted i Arktis i dag, " sagde Wood.

Wood leder den amerikanske del af Old Weather-projektet, som opstod i 2010 i Storbritannien. Vejrobservationerne fra historiske logbøger transskriberet af Old Weather-borgerforskere er allerede blevet tilføjet til internationale databaser over klimadata og blev brugt i den model af atmosfæren, der producerede de nye resultater.

Officerer registrerede skibets position ved middagstid hver dag ved hjælp af en sekstant. De ville også bemærke, når de passerede genkendelige funktioner, giver forskere i dag mulighed for fuldt ud at rekonstruere skibets rute for at lokalisere det i rum og tid.

Mens de historiske havisens observationer endnu ikke er blevet indarbejdet direkte i ismodellen, stikprøvekontrol mellem modellen og de tidlige observationer bekræfter værktøjets gyldighed.

"Dette er en uafhængig verifikation af, at modellen gør det rigtige, " sagde Schweiger.

Den nye, længere rekord giver mere kontekst for store storme eller andre usædvanlige begivenheder og en ny måde at studere det arktiske hav is-system på.

"De observationer, vi har for havisens tykkelse og variabilitet, er så begrænsede, " sagde Schweiger. "Jeg tror, ​​folk vil begynde at analysere denne rekord. Der er et væld af spørgsmål, som folk kan stille for at hjælpe med at forstå arktisk havis og forudsige fremtiden."

PIOMAS-værktøjet bruges i vid udstrækning af forskere til at overvåge den aktuelle tilstand af arktisk havis. Området med arktisk havis i løbet af juni måned 2019, og det PIOMAS-beregnede volumen, var de næstlaveste for den tid af året, siden satellitrekorden begyndte.

Det laveste nogensinde registrerede arktiske havis område og volumen fandt sted i september 2012. Og selvom Schweiger mener, at den langsigtede tendens vil være nedadgående, han satser ikke på, at dette år sætter en ny rekord.

"Havisens tilstand lige nu er klar til nye lavpunkter, men om det sker eller ej afhænger af vejret i de næste to måneder, " sagde Schweiger.