Гостевой пост: «Подводя итог истории морского льда в Арктике до 1850 года»

1. Оцифровка данных
2. Новые источники

Гостевая статья Флоренс Феттерер главный исследователь Национального центра данных по снегу и льду ( НЦДСЛ ) в США.

Морской ледяной покров в Арктике подвергся широко распространенное снижение в последние десятилетия. Снижение было самым большим в течение лета, с тех пор, как в 1979 году спутниковая съемка началась в 1979 году.

Основной причиной этого быстрого снижения является повышение температуры воздуха. Арктика нагревается в два раза быстрее, чем в среднем в мире, явление, известное как Арктическое усиление , Другие факторы, такие как модели ветра а также потепление океана Также играют роль в уменьшении морского льда.

Среднемесячная протяженность арктического морского льда в сентябре между 1979 и 2015 годами (13,4% за десятилетие). Кредит: НЦДСЛ

Спутники обеспечивают почти непрерывная запись арктического морского ледяного покрова, что позволяет ученым отслеживать изменения от одного дня к другому. Но поскольку эти данные охватывают только самые последние три с половиной десятилетия, нам нужно искать в другом месте, чтобы собрать информацию о вариациях за более длительные периоды.

Эти данные необходимы, поскольку есть некоторые исследовательские вопросы, на которые нельзя ответить только с помощью краткосрочных записей, таких как:

1. Был ли морской ледяной покров Арктики таким маленьким с начала промышленной революции?
2. Морской лед когда-либо уменьшался так быстро в историческом отчете?
3. Как морской лед подвержен естественным колебаниям в течение нескольких десятилетий?

Чтобы решить эту проблему, мы приступили к созданию отчета о морском льде, начиная с 1850 года. И это означало сбор данных из довольно необычных источников.

Оцифровка данных

Сначала немного предыстории. В 1970-х годах мировое сообщество исследователей морского льда было небольшим. Академики интересовались главным образом ролью морского льда в регулировании баланса поверхностной энергии Арктики. Морской лед изолирует холодную атмосферу от более теплого океана, отражает солнечный свет в течение полярного лета и выделяет или накапливает тепло в процессе таяния или замерзания.

В то время вопрос о том, влияла ли изменчивость протяженности арктического морского льда на климат, оставался открытым.

Тем не менее, ученые все еще были обеспокоены сохранением существующих данных о морском льде и их сбором с целью получения арктического представления о состоянии морского льда.

Наблюдения за морским льдом происходили издалека, в том числе судовые отчеты , обзоры самолетов, сборники, сделанные морскими океанографами, и анализы национальных ледовых служб и метеорологических служб.

Проф Джон Уолш сейчас на Университет Аляски Фэрбенкс и доктор Мик Келли из Университет Восточной Англии (сейчас на пенсии), были пионерами в получении данных. Они вручную оцифровывали информацию из источников, таких как аэрофотосъемки, из ВМС США и Метеорологического бюро Великобритании, а также из Датский Метеорологический Институт карты ежегодника (см. примеры из 1978 а также 1979 - оба PDF).

Уолш вместе с Профессор Уильям Чепмен от Университет Иллинойса , использовал эти различные источники, чтобы сделать месячные сетки в Арктике и Южном океане концентрации морского льда, охватывающие период 1901-95 гг. Эти сетки оказались очень популярными среди исследователей - возможно, потому что было мало альтернатив.

Однако первые годы этой записи имели значительные пробелы. Например, во время Второй мировой войны почти не было информации о льдах.

Эти пробелы были заполнены с использованием долгосрочных средних для каждого месяца. Это показано на диаграммах ниже, которые показывают ежемесячные данные по морскому льду из Центра Мэт-офиса Хэдли (красные и черные линии) и недавнюю спутниковую запись НАСА (синяя линия).

Временные ряды протяженности морского льда в северном полушарии (сплошная линия) и площади (пунктир) за 1890-2007 гг. Для наборов данных Центра Хэдли Метеостанции HadISST.2.1.0.0 (Черный), HadISST1.1 (красный) и набор данных Команды НАСА (синий). Среднемесячные значения приведены для а) января и б) июля. Предоставлено: Холли Титчнер, представительство в Великобритании.

Хотя эти данные свидетельствуют о долгосрочных изменениях морского льда, они не совсем точно отражают взлеты и падения естественной изменчивости. Это создает проблему для специалистов по моделированию климата, которым нужны данные с реалистичными колебаниями морского льда в прошлом, на которых можно основывать свои прогнозы на будущее.

К счастью, за десятилетие, прошедшее с момента публикации этих ежемесячных таблиц, появилось больше источников исторических данных.

Новые источники

Мы воспользовались целым рядом новых источников данных, чтобы заполнить пробелы и расширить данные по арктическому морскому льду вплоть до 1850 года. Мы также обновили запись новыми спутниковыми данными.

Вот некоторые источники информации, которые мы использовали для создания нашего набора данных по морскому льду:

• Положение кромки морского льда в Северной Атлантике в период между 1850 и 1978 годами было получено из различных источников, включая газеты, наблюдения с судов, наблюдения с самолетов, дневники и многое другое.
• Данные о концентрации морского льда в результате регулярных аэрофотосъемок льда в восточной части Арктики, проведенных Арктическим и антарктическим научно-исследовательским институтом, Санкт-Петербург, Россия, начиная с 1933 года.
• Положение кромки морского льда для Ньюфаундленда и Канадского морского региона по наблюдениям за 1870–1962 гг.
• Подробные карты льда в водах вокруг Аляски за 1954 - 1978 годы, первоначально принадлежавшие консалтинговой фирме ( Коллекция Ден ).
• Арктические карты ледяного покрова Датского метеорологического института с 1901 по 1956 год.
• Записи в китобойном судне это указывало положение судна вместе с указанием того, находился ли корабль в присутствии льда (см. изображение китобойного судна ниже).

Капитаны китов в арктической одежде; (слева направо) Капитаны Шокли, Оуэн, Тоби, Уайтсайд, Адамс, Миллард, Фишер, Эллис, Кинэн, Бейкер. Фото предоставлено Музей китобойного промысла в Нью-Бедфорде ,

Эти новые источники уже существовали в виде компиляций данных в той или иной форме, прежде чем мы получили их. Но многие нуждались в оцифровке и интерпретации, прежде чем информация могла быть включена в долгосрочную запись. Например, ниже приведена одна из карт аэросъемки Арктического и Антарктического научно-исследовательского института в России. Различная цветовая заливка указывает на охват морского льда.

Пример ранней (август 1933 г.) карты морского ледяного покрова, составленной Арктическим и Антарктическим научно-исследовательским институтом (Санкт-Петербург, Россия). Цвет затенения указывает на протяженность морского льда. Предоставлено: Walsh et al. (2016)

Вы можете увидеть другой источник данных ниже, на этот раз одну из карт Датского метеорологического института. Они замечательны своей информационной ценностью и потому, что они представляют собой совместные международные усилия по систематическому представлению информации о ледовых условиях, которые поддерживались на протяжении десятилетий. Красные символы и термины в легенде (см. Крупный план под картой) указывают на протяженность морского льда. Например, «плотный паковый лед» означает, что лед содержит от 70 до 90% льда над морем.

Ледовая карта Датского метеорологического института за август 1926 года. Красными символами обозначено место наблюдений, записанных в бортовых журналах. Источник: Уолш и соавт. (2016).

Крупным планом вид легенды для диаграммы морского льда выше. Предоставлено: Walsh et al. (2016)

Результатом всей этой работы является наш новый Набор данных «Ежемесячная протяженность и концентрация морского льда с 1850 г.». Это дает гораздо более реалистичное представление о ежегодных колебаниях в морском льде, а также о долгосрочной тенденции.

Графики ниже иллюстрируют новую запись. Синяя линия показывает протяженность арктического морского льда в марте, в конце зимы, когда лед достигает своего годового максимума. Красная линия показывает морской ледяной покров в сентябре, в конце лета, когда протяженность льда уменьшается до годового минимума.

Временные ряды арктического морского протяженности, 1850-2013, для марта (синяя линия) и сентября (красная линия). Предоставлено: Walsh et al. (2016)

Самое главное, новый набор данных позволяет нам ответить на три вопроса, которые мы поставили в начале этой статьи.

Во-первых, в последние 150 лет нет никакого смысла в том, чтобы протяженность морского льда была такой же маленькой, как в последние годы. Во-вторых, скорость отступления морского льда в последние годы также является беспрецедентной в истории. И, в-третьих, естественные колебания морского льда в течение нескольких десятилетий, как правило, меньше, чем годовая изменчивость.

Карты морского ледяного покрова для годового минимума в сентябре за периоды 1850-1900, 1901-1950, 1951-2000 и 2001-2013 гг. Карты показывают протяженность морского льда в самом низком минимуме за каждый период, то есть в годах: 1879, 1943, 1995 и 2012.

Эта гостевая статья основана на следующей журнальной статье: Уолш, Дж. Э., Феттерер, Ф., Стюарт, Дж. С. и Чепмен, Вирджиния (2016). База данных для описания вариаций арктического морского льда вплоть до 1850 года. Географическое обозрение, дои: 10.1111 / j .1931-0846.2016.12195.x

Sharelines из этой истории

Похожие

Комментарии