Forskare har utvecklat en ny metod för att förutsäga utbredningen av havsis i vissa områden i Arktis upp till 11 månader i förväg. Metoden, som innehåller information om havstemperaturer och fokuserar på regioner snarare än hela Arktiska havet, skulle kunna hjälpa till med planeringen av aktiviteter som sträcker sig från sjöfart till olje- och gasutvinning, fiske och turism.

Modellen förbättrar tidigare metoder som kan förutsäga isen över hela Arktiska havet upp till sex månader i förväg. Det nya tillvägagångssättet, detaljerad i en studie som publicerades denna vecka i tidskriften Geofysiska forskningsbrev , utvecklades av ett internationellt team inklusive forskare från Princeton University, National Oceanic and Atmospheric Administrations Geophysical Fluid Dynamics Laboratory och det franska nationella centret för vetenskaplig forskning.

De flesta ansträngningar för att förutsäga havsisens utbredning har fokuserat på att bestämma den totala ytan av havsisen över det norra halvklotet. Men intressenter är främst intresserade av förutsägelser på regional och säsongsmässig skala, enligt Mitchell Bushuk, som ledde forskningen medan han var postdoktoral forskarassistent vid Princeton Universitys program i atmosfäriska och oceaniska vetenskaper. Företag som arbetar med sjöfart, turism och resursförvaltning, såväl som lokala samhällen i Arktis, påverkas av havsisens läge och tjocklek och förlitar sig på korrekt rapportering och prognoser av havsisförhållandena.

Klimatförutsägelsesystem kombinerar observationer av verkliga förhållanden med datormodeller för att göra förutsägelser om framtida händelser. Ju mer exakta dessa observationsdata är, ju mer exakt prognosen, förklarade Bushuk, som nu är vetenskapsman vid Geophysical Fluid Dynamics Laboratory som ligger cirka tre miles från Princeton Universitys huvudcampus. För den aktuella studien, Bushuk och medförfattare fastställde att inkludering av havstemperaturdata på ytan och under ytan i modellen var avgörande för att förutsäga vinterhavsisens utbredning i Labradorhavet, ligger mellan Grönland och Kanada, och Barents hav, ligger norr om Skandinavien och Ryssland. Liknande, inkluderandet av exakta havistjockleksdata var grundläggande för att förutsäga utbredningen av sommarhavsisen i östra Sibiriska och Chukchi haven norr om Sibirien och Beauforthavet norr om Alaska.

Den nya modellen förutspådde exakt det område som täcktes av havsis i Barentshavet och Grönland-Island-Norska havet och i Labradorhavet upp till 11 månader i förväg. Systemet kunde också exakt förutsäga sommarens havsis täckning i östra Sibirien, Laptev, Chukchi och Beaufort hav upp till fyra månader i förväg.

"Sommarprognos är ett mer utmanande problem, "Sade Bushuk. "Vi tror att huvudorsaken är ytalbedoeffekten, " han sa, syftar på hur mycket strålning från solen som reflekteras av ytor på jorden. När isen smälter i Arktis, den ersätts av vatten eller mark. Båda är mörkare än is och snö och tenderar att absorbera ljus snarare än att reflektera det. Mindre reflektion av is och snö innebär att mer energi absorberas, som värmer upp planetens yta och leder till en ökning av uppvärmningen i en positiv återkopplingsslinga.

Förutom att förutsäga minimi- och maximivärdena för regional havsisutbredning, modellen kan också förutsäga utbredningen av havsisen i Hudson Bay från juni till augusti och från november till december vid ledtider på tre till 11 månader.

Bushuk sa att det fortfarande finns arbete att göra för att förbättra forskarnas förståelse av havsisens fysik och för att ge bättre regionala prognoser. Hans team kommer sedan att jämföra sina resultat med liknande säsongsbetonade system för att avgöra hur konsekventa deras resultat är. Eftersom korrekta uppgifter om atmosfärens nuvarande tillstånd, hav, havsis och land är så avgörande för framgången med dessa prognoser, Bushuk hoppas att denna forskning kommer att motivera framtida arbete.