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Los científicos de la NASA buscan mejorar las predicciones de hielo marino


El hielo marino en el océano Ártico se encuentra en una espiral descendente, con un grado mínimo de verano de aproximadamente 40 por ciento más pequeño que en los años ochenta. Pero predecir cómo se va a comportar el hielo marino en un año en particular es difícil: todavía hay muchos desconocidos sobre las condiciones de la cubierta de hielo marino, por no hablar de las dificultades de pronosticar el clima y el comportamiento oceánico durante los plazos estacionales.

Los investigadores de la NASA están trabajando para mejorar sus pronósticos del tamaño de la cubierta de hielo del Mar Ártico al final de la temporada de derretimiento del verano, pero el objetivo no es sólo tener una mejor predicción de la cobertura de hielo marino. El reto de hacer pronósticos de hielo en el mar de verano permite a los científicos probar su comprensión de los procesos que controlan el crecimiento y retiro estacional del hielo marino, y afinar los modelos de computadora que representan conexiones entre el hielo, la atmósfera y el océano.

Una iniciativa de base lanzada en 2008 compara los esfuerzos de diferentes equipos de investigación cada año para predecir el hielo marino Ártico de fin de verano. Este año, tres equipos de la NASA se encuentran entre más de tres docenas de grupos que presentaron al menos una predicción. Los grupos participantes en la red de predicción de hielo marino (SIPN) utilizan diferentes métodos, que van desde el análisis estadístico hasta los modelos dinámicos, los sentimientos intestinales y las combinaciones de técnicas. Los equipos pueden presentar pronósticos en junio, julio y agosto sobre la base de las actuales condiciones de hielo marino en aquellos tiempos. Cada otoño, el proyecto lanza un análisis de las presentaciones del año, revisando las lecciones aprendidas y proporcionando orientación a los futuros esfuerzos de investigación.

La comparación de diferentes métodos permite a los científicos ir más allá de simplemente recoger las observaciones de las características del hielo marino para probar hipótesis sobre los conductores del comportamiento del mar en un año en particular. Como ejemplo, estos métodos permitirán a los investigadores examinar más estrechamente el impacto del espesor del hielo estival o la presencia de estanques de agua fundido al comienzo de la temporada de derretimiento. También les permitirá determinar si una característica singular del hielo es más útil que analizar una combinación de factores.

Entre otros datos, los equipos participantes utilizan la concentración de hielo marino — la cantidad de un área dada está cubierta de hielo — y la extensión, que toma en consideración todas las áreas del océano Ártico y los mares circundantes donde el hielo cubre al menos el 15 por ciento de la superficie oceánica. Los grados más altos del hielo del mar y, más importantemente, concentraciones más altas hacen el hielo más resistente de derretir, porque menos del océano se expone y así menos capaz de absorber calor solar. Los datasets de concentración y extensión se basan en métodos desarrollados en los años setenta y ochenta por científicos del Centro Goddard de vuelo espacial de la NASA en Greenbelt, Maryland, y actualmente comisariado por el archivo de datos de la NASA en el Centro Nacional de datos de nieve y hielo (NSIDC) en Boulder, Colorado.

Además, una encuesta aérea de largo plazo de la NASA del hielo polar llamó la operación IceBridge proporciona medidas a los equipos del SIPN en el grueso de hielo del mar de resorte, los estanques del derretimiento y las condiciones de la nieve, que son tres otros parámetros que influencian la estación del derretimiento del verano.

Alek Petty, investigador de ICE en el mar en Goddard, ha presentado pronósticos a SIPN durante los últimos dos años que se basan en un modelo estadístico que analiza las mediciones satelitales de la concentración de hielo marino y el inicio del derretimiento. Un aspecto de la temporada de fusión verano pruebas mezquinas con su modelo es la cuestión de cómo los estanques de fusión — los charcos azules brillantes de agua derretida que aparecen en el hielo marino en la primavera y el verano — también pueden ayudar a predecir el grado de hielo marino al final del verano. Petty puede ejecutar su modelo con datos sobre la cobertura de estanque de fusión de primavera obtenida por un modelo climático dirigido por investigadores en el Reino Unido.

"Una de las dificultades con el modelo de la charca del derretimiento es que no tenemos muchas buenas observaciones de los estanques del derretimiento en el Ártico para la validación," dijo Petty. "Eso es lo que la operación IceBridge ahora está tratando de proveer con sus recientes campañas de verano en el mar".

Richard Cullather, un modelador de clima de Goddard, utiliza un modelo dinámico del sistema climático que tiene en cuenta las interacciones entre el hielo marino Ártico, el océano y la atmósfera. Este año, su cuarto participante en SIPN, aplicó mediciones de espesor de hielo de mar a partir de datos satelitales para definir las condiciones del paquete de hielo marino antes del comienzo de la temporada de fusión. Cullather espera que esta adición mejore el pronóstico.
A collection of broken up sea ice
Una colección de bloques de hielo de mar rotos de varios tamaños, flotando al norte de Groenlandia. Los estanques de fusión son visibles en la superficie del hielo. Esta foto fue tomada durante una operación IceBridge Flight el 24 de julio de 2017.
Créditos: NASA/Robbie Russell


"Parece que el hielo que permanece a finales del verano es una función de la espesura con que empezaba el hielo", dijo Cullather. "Corrimos nuestro pronóstico en junio sin el espesor del hielo marino y vino con una predicción mucho más alta que cuando introdujimos realmente las mediciones de espesor." Que sugiere que la adición de las observaciones de espesor está cambiando nuestros valores.

Los datos de IceBridge de la NASA, junto con mediciones del satélite CryoSat-2 de la ESA (Agencia Espacial Europea), proporcionan información de espesor clave. Con el ICE, Cloud, y el satélite de elevación de la Tierra de la NASA-2 (ICESat-2), una misión prevista para el lanzamiento en 2018 que medirá la altura del hielo del mar sobre la superficie del océano, la información mejorada del grueso estará disponible para informar las predicciones del derretimiento.

Finalmente, Walt Meier, un científico del ICE del mar que trabajó en Goddard hasta julio y está actualmente con NSIDC, utiliza un método estadístico simple que mire la extensión total del hielo de mar a partir del 2005 a 2016 y promedie los cambios diarios en grado día por día con el final de septiembre .

"Yo sólo uso datos de los últimos 12 años porque antes de 2006, el borde de la bolsa de hielo de mar al principio de la temporada de fusión se encuentra mucho más al sur, por lo que se derretirá más rápidamente en julio y agosto de lo que hace ahora", dijo Meier , quien ha participado en SIPN desde sus comienzos y es miembro del equipo de liderazgo.

A pesar de el paquete del hielo de mar que comienza la estación del derretimiento de un grado anual máximo bajo del expediente en marzo, ningunas de las predicciones de Petty, de Cullather y de Meier piden para el grado de septiembre de este año ser menos que el de 2012, que es el más bajo observado siempre durante el registro satelital de mediciones de hielo marino Ártico que comenzaron en 1979. Sin embargo, sus pronósticos están sugiriendo una medida en consonancia con la tendencia descendente a largo plazo del hielo marino Ártico.

Un desafío común a las previsiones existentes es que, como el hielo marino ha adelgazado drásticamente en las últimas décadas, el impacto de fenómenos meteorológicos como los grandes ciclones de verano en la cubierta de hielo ha aumentado. Además, el tiempo no se puede predecir por lo general más de 10 días de antelación.

"Las tormentas de verano pueden tener diferentes efectos", dijo Cullather. "si el hielo es razonablemente grueso, la tormenta puede distribuir el paquete de hielo para que entonces cubra un grado más grande." "Si el hielo es muy fino y lo difundes, esto permitirá que se derrita más rápido porque hay más agua abierta calentada por el Sol".

melted ponds
Muchas charcas del derretimiento en el hielo de mar al norte de Groenlandia, según lo visto durante un vuelo de la operación IceBridge encendido 24 de julio, 2017.
Créditos: NASA/Nathan Kurtz

"Hay más y más interés en las predicciones estacionales del hielo del Mar Ártico, pero al mismo tiempo las cosas son difíciles debido a las condiciones cambiantes del paquete de hielo y cómo responde al clima", dijo Meier. Pero las mejoras en los modelos y las estadísticas, junto con un récord creciente de mediciones de hielo marino, hacen optimistas a los pronosticadores sobre el futuro. "La esperanza es que los modelos pueden superar los cambios en el Ártico, que vamos a ser capaces de ponerse al día y producir pronósticos más fiables."

Leyenda de la imagen de banner: Témpanos de hielo de mar con estanques de fusión en el océano Ártico al norte de la isla de Ellesmere, Canadá. Los témpanos se consolidan y tienen grandes crestas, lo que indica que las corrientes eólicas y oceánicas los han hecho converger entre sí. Esta foto fue tomada durante una operación IceBridge Flight el 25 de julio de 2017. Fotografía: NASA/Robbie Russell

Credit: NASA/Robbie Russell



Last Updated: Aug. 30, 2017
Editor: Sara Blumberg

Traducción: El Quelonio Volador




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