O gelo marinho no Oceano Ártico está em uma espiral descendente, com extensões mínimas de verão cerca de 40 por cento menores do que na década de 1980. Mas prever como o gelo marinho se comportará em um determinado ano é complicado:ainda há muitas incógnitas sobre as condições da cobertura de gelo marinho, para não falar das dificuldades de prever o comportamento do tempo e dos oceanos em escalas temporais sazonais.

Os pesquisadores da NASA estão trabalhando para melhorar suas previsões do tamanho da cobertura de gelo do mar Ártico no final da temporada de derretimento do verão - mas o objetivo não é apenas ter uma previsão melhor da cobertura de gelo do mar. O desafio de fazer previsões do gelo marinho no verão permite que os cientistas testem sua compreensão dos processos que controlam o crescimento e recuo sazonal do gelo marinho, e para ajustar modelos de computador que representam conexões entre o gelo, atmosfera e oceano.

Uma iniciativa de base lançada em 2008 compara os esforços de diferentes equipes de pesquisa a cada ano para prever o gelo do mar Ártico no final do verão. Este ano, três equipes da NASA estão entre mais de três dezenas de grupos que enviaram pelo menos uma previsão. Os grupos participantes da Sea Ice Prediction Network (SIPN) usam métodos diferentes, variando de análises estatísticas a modelos dinâmicos, sentimentos viscerais e combinações de técnicas. As equipes podem enviar previsões em junho, Julho e agosto, com base nas condições atuais do gelo marinho naquela época. Cada outono, o projeto divulga uma análise das inscrições do ano, revisar as lições aprendidas e fornecer orientação para futuros esforços de pesquisa.

A comparação de diferentes métodos permite que os cientistas vão além da simples coleta de observações das características do gelo marinho para testar hipóteses sobre os fatores que determinam o comportamento do mar em um determinado ano. Como um exemplo, tais métodos permitirão aos pesquisadores examinar mais de perto o impacto da espessura do gelo no verão ou a presença de lagoas de água derretida no início da estação de derretimento. Isso também permitirá que eles determinem se uma característica singular do gelo é mais útil do que analisar uma combinação de fatores.

Entre outros dados, as equipes participantes usam a concentração de gelo marinho - quanto de uma determinada área está coberta de gelo - e extensão, que leva em consideração todas as áreas do Oceano Ártico e mares circundantes onde o gelo cobre pelo menos 15 por cento da superfície do oceano. Maiores extensões de gelo marinho e, mais importante, concentrações mais altas tornam o gelo mais resistente ao derretimento, porque menos oceano está exposto e, portanto, menos capaz de absorver o calor solar. Os conjuntos de dados de concentração e extensão são baseados em métodos desenvolvidos nas décadas de 1970 e 1980 por cientistas do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, e atualmente com curadoria do arquivo de dados da NASA no National Snow and Ice Data Center (NSIDC) em Boulder, Colorado.

Além disso, uma pesquisa aérea de longa duração da NASA sobre o gelo polar, chamada Operação IceBridge, fornece medições para as equipes SIPN sobre a espessura do gelo marinho na primavera, lagoas de derretimento e condições de neve, que são três outros parâmetros que influenciam a estação de degelo no verão.

Alek Petty, um pesquisador de gelo marinho em Goddard, submeteu previsões ao SIPN para os últimos dois anos que são baseadas em um modelo estatístico que analisa medições de satélite de concentração de gelo marinho e início do derretimento. Um aspecto da temporada de derretimento do verão que Petty testa com seu modelo é a questão de como os lagos de derretimento - as poças azuis brilhantes de água derretida que aparecem no gelo marinho na primavera e no verão - também podem ajudar a prever a extensão do gelo marinho em o fim do verão. Petty pode executar seu modelo com dados sobre a cobertura do lago de derretimento da primavera obtidos por um modelo climático executado por pesquisadores no Reino Unido.

"Uma das dificuldades com o modelo de lagoas de degelo é que não temos muitas observações boas de lagoas de degelo no Ártico para validação, "Petty disse." Isso é o que a Operação IceBridge está tentando fornecer com suas recentes campanhas de gelo no mar no verão. "

Richard Cullather, um modelador climático em Goddard, usa um modelo dinâmico do sistema climático que leva em consideração as interações entre o gelo do mar Ártico, o oceano e a atmosfera. Este ano, sua quarta participação no SIPN, ele aplicou medições da espessura do gelo marinho a partir de dados de satélite para definir as condições do bloco de gelo marinho antes do início da estação de degelo. Cullather espera que esta adição melhore a previsão.

"Parece que o gelo que permanece no final do verão é uma função de quão espesso o gelo era para começar, "Cullather disse." Executamos nossa previsão em junho sem a espessura do gelo marinho e ela veio com uma previsão muito maior do que quando realmente introduzimos as medições de espessura. Isso sugere que adicionar as observações de espessura está mudando nossos valores. "

Dados da NASA IceBridge, juntamente com as medições do satélite CryoSat-2 da ESA (Agência Espacial Europeia), fornecer informações importantes sobre a espessura. Com o gelo da NASA, Nuvem, e Terra Elevação Satélite-2 (ICESat-2), uma missão com lançamento previsto para 2018 que medirá a altura do gelo marinho acima da superfície do oceano, informações de espessura melhoradas estarão disponíveis para informar as previsões de fusão.

Finalmente, Walt Meier, um cientista do gelo marinho que trabalhou em Goddard até julho e está atualmente no NSIDC, usa um método estatístico simples que analisa a extensão total do gelo marinho de 2005 a 2016 e calcula a média das mudanças diárias na extensão, dia a dia, até o final de setembro.

"Eu só uso dados dos últimos 12 anos porque antes de 2006, a borda da camada de gelo do mar no início da estação de derretimento estava localizada muito mais ao sul, então ele derreteria mais rapidamente em julho e agosto do que agora, "disse Meier, que participa do SIPN desde o seu início e faz parte da equipe de liderança.

Apesar da camada de gelo do mar começando a temporada de derretimento de uma extensão anual máxima baixa recorde em março, nenhuma das previsões de Petty, Cullather e Meier afirmam que a extensão de setembro deste ano seja menor do que a de 2012, que é o mais baixo já observado durante o registro de satélite das medições do gelo do mar Ártico que começou em 1979. Ainda assim, suas previsões estão sugerindo uma extensão em linha com a tendência de queda de longo prazo do gelo marinho do Ártico.

Um desafio comum às previsões existentes é que, à medida que o gelo marinho diminuiu drasticamente nas últimas décadas, o impacto de fenômenos climáticos como grandes ciclones de verão na cobertura de gelo aumentou. Também, o tempo normalmente não pode ser previsto com mais de 10 dias de antecedência.

"Tempestades de verão podem ter efeitos diferentes, "Cullather disse." Se o gelo for razoavelmente espesso, a tempestade pode distribuir a bolsa de gelo de forma que ela cubra uma extensão maior. Se o gelo for muito fino e você espalhar, vai permitir que derreta mais rápido porque há mais águas abertas sendo aquecidas pelo sol. "

"Há cada vez mais interesse nas previsões sazonais do gelo do mar Ártico, mas, ao mesmo tempo, as coisas são desafiadoras devido às mudanças nas condições do bloco de gelo e como ele responde ao clima, "Disse Meier. Mas as melhorias nos modelos e estatísticas, junto com um registro crescente de medições de gelo marinho, tornar os meteorologistas otimistas sobre o futuro. "A esperança é que os modelos superem as mudanças no Ártico, que seremos capazes de alcançar e produzir previsões mais confiáveis. "