NASAs ICESat-2 måler istykkelsen i de arktiske oceaner, snedække

Arktisk havis hjælper med at holde Jorden kølig, da dens lyse overflade reflekterer Solens energi tilbage i rummet. Hvert år bruger forskere flere satellitter og datasæt til at spore, hvor meget af det arktiske hav, der er dækket af havis, men dens tykkelse er sværere at måle. De første resultater fra NASAs nye Ice Cloud og landhøjdesatellit-2 (ICESat-2) tyder på, at havisen er blevet tyndere med så meget som 20 % siden afslutningen på den første ICESat-mission (2003-2009), i modsætning til eksisterende undersøgelser, der finder, at havis tykkelse har været relativt konstant i det sidste årti.

Arktisk havisens tykkelse faldt drastisk i det første årti af det 21. århundrede, som målt ved den første ICESat-mission fra 2003 til 2009 og andre metoder. Den Europæiske Rumorganisations CryoSat-2, lanceret i 2010, har målt en relativt ensartet tykkelse i arktisk havis siden da. Med lanceringen af ​​ICESat-2 i 2018, forskere så på denne nye måde at måle havisens tykkelse på for at fremme undersøgelsen af ​​denne datapost.

"Vi kan ikke få tykkelse bare fra ICESat-2 selv, men vi kan bruge andre data til at udlede målingen, sagde Petty. F.eks. forskerne trækker højden af ​​sne på toppen af ​​havisen fra ved at bruge computermodeller, der estimerer snefald. "De første resultater var meget opmuntrende."

I deres undersøgelse, udgivet for nylig i Journal of Geophysical Research:Oceans , Petty og hans kolleger genererede kort over arktisk havis tykkelse fra oktober 2018 til april 2019 og så isen blive tykkere gennem vinteren som forventet.

Samlet set, imidlertid, Beregninger ved hjælp af ICESat-2 viste, at isen var tyndere i denne periode end hvad forskere har fundet ved hjælp af CryoSat-2-data. Pettys gruppe fandt også, at et lille, men signifikant fald på 20 % i havisens tykkelse ved at sammenligne februar/marts 2019 ICESat-2-målinger med dem, der blev beregnet ved hjælp af ICESat i februar/marts 2008 – et fald, som CryoSat-2-forskerne ikke ser i deres data.

Dette er to meget forskellige tilgange til at måle havis, Petty sagde, hver med sine egne begrænsninger og fordele. CryoSat-2 bærer en radar til at måle højden, i modsætning til ICESat-2's lidar, og radar passerer for det meste gennem sne for at måle toppen af ​​isen. Radarmålinger som dem fra CryoSat-2 kan blive slynget af sig af havvand, der oversvømmer isen, bemærkede han. Ud over, ICESat-2 er stadig en ung mission, og computeralgoritmerne bliver stadig forfinet, han sagde, hvilket i sidste ende kunne ændre tykkelsesfundene.

"Jeg tror, ​​vi kommer til at lære meget af at have disse to tilgange til at måle istykkelsen. De kan måske give os en øvre og nedre grænse for havisens tykkelse, og det rigtige svar er sandsynligvis et sted midt imellem, " sagde Petty. "Der er grunde til, at ICESat-2 estimater kan være lave, og grunde til, at CryoSat-2 kunne være høj, og vi er nødt til at gøre mere for at forstå og bringe disse målinger i overensstemmelse med hinanden."

ICESat-2 har en laser højdemåler, som bruger lysimpulser til præcist at måle højden ned til omkring en tomme. Hvert sekund, instrumentet udsender 10, 000 lysimpulser, der hopper af Jordens overflade og vender tilbage til satellitten og registrerer, hvor lang tid det tager at foretage den rundtur. Lyset reflekterer det første stof, det rammer, om det er åbent vand, bar havis eller sne, der har samlet sig oven på isen, så forskere bruger en kombination af ICESat-2 målinger og andre data til at beregne havis tykkelse.

Ved at sammenligne ICESat-2-data med målinger fra en anden satellit, forskere har også lavet de første satellitbaserede kort over mængden af ​​sne, der har samlet sig på toppen af ​​arktisk havis, sporing af dette isoleringsmateriale.

"Den arktiske havis har ændret sig dramatisk, siden overvågning fra satellitter begyndte for mere end fire årtier siden, " sagde Nathan Kurtz, ICESat-2 stedfortrædende projektforsker ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "ICESat-2's ekstraordinære nøjagtighed og måleevne året rundt giver et spændende nyt værktøj, der giver os mulighed for bedre at forstå de mekanismer, der fører til disse ændringer, og hvad det betyder for fremtiden."

Med ICESat-2 og CryoSat-2, der bruger to forskellige metoder til at måle istykkelsen - den ene måler toppen af ​​sneen, den anden grænsen mellem bunden af ​​snelaget og toppen af ​​islaget - men forskerne indså, at de kunne kombinere de to for at beregne snedybden.

"Det er første gang nogensinde, at vi kan få snedybde over hele Ishavets havis, " sagde Ron Kwok, en havisforsker ved NASAs Jet Propulsion Laboratory i det sydlige Californien og forfatter til en anden undersøgelse i JGR Oceans . "Den arktiske region er en ørken - men hvilken sne vi får, er meget vigtig i forhold til klimaet og isolerende havis."

Undersøgelsen viste, at sne begynder langsomt at bygge op i oktober, når nydannet is har et gennemsnit på omkring 2 tommer (5 centimeter) sne på sig, og flerårig is har et gennemsnit på 5,5 tommer (14 cm) sne. Snefaldet tager til senere på vinteren i december og januar og når sin maksimale dybde i april, når den relativt nye is har et gennemsnit på 6,7 tommer (17 cm), og den ældre is har et gennemsnit på 10,6 tommer (27 cm) sne.

Når sneen smelter om foråret, det kan samle sig på havisen - disse smeltedamme absorberer varme fra solen og kan varme isen hurtigere op, blot en af ​​påvirkningerne af sne på is.