Långa polarnätter, isbjörnar, minusgrader sjunker till -45C. Detta är vad de 600 experterna som deltar i MOSAic-expeditionen – den största som någonsin genomförts i hjärtat av Ishavet – står inför.

Från september i år till september 2020, gruppen av forskare kommer att leva på en isbrytare som kommer att driva, efter isens rörelse under ett helt år.

Mosaik, som står för Multidisciplinary drifting Observatory for the Study of Arctic Climate, är resultatet av en insats från ett internationellt konsortium av polarforskningsinstitutioner. Den har en budget på mer än 120 miljoner euro (175 miljoner dollar).

Huvudsyftet med denna vetenskapliga odyssé är att studera det arktiska klimatsystemet – hela atmosfären, hav, havsis och biosfär, såväl som deras interaktioner.

Det arktiska klimatsystemet är särskilt känsligt för klimatförändringar. Sättet det reagerar på är komplext och har en betydande inverkan på resten av världen.

Arktis värms upp snabbare

Den femte utvärderingsrapporten från Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) ger en detaljerad och tillförlitlig redogörelse för klimatets tillstånd. Rapporten drog slutsatsen att Arktis har värmts upp avsevärt sedan mitten av 1900-talet, och att människor har bidragit till uppvärmningen. Mellan 1972 och 2012, den genomsnittliga årliga utbredningen av arktisk havsis minskade med en hastighet av mellan 3,5 och 4,1 procent per decennium. Grönlandsisens massa har också minskat under de senaste decennierna.

På senare tid, NOAA Annual Report on the Arctic fann att 2018 var ökningstakten i temperaturnära ytan i Arktis fortfarande dubbelt så hög som den globala. I detta sammanhang av global uppvärmning, extrema väderhändelser, som rekordet endags issmältning på Grönlands inlandsis, förväntas bli vanligare.

Det faktum att uppvärmningen i Arktis är mer intensiv än den globala uppvärmningen kallas "Arctic amplification". Detta fenomen är resultatet av många ömsesidigt beroende fysiska processer som äger rum i Arktis.

En av dessa processer är albedo-feedback. Albedo hänvisar till en ytas förmåga att reflektera solens energi. Som ett exempel från det dagliga livet, vi vet av erfarenhet att asfalt blir särskilt varmt på sommaren. Detta beror på att det reflekterar lite av solens energi. För att bekämpa fenomenet med urbana värmeöar i vissa städer, reflekterande tak byggs.

I Arktis, om temperaturen nära ytan ökar, snö och is kommer att smälta snabbare och, eftersom den underliggande marken och havet reflekterar mycket mindre solenergi, temperaturen kommer att öka. Och så vidare.

Förfina klimatmodeller

För att studera klimatets utveckling över tid, vetenskapssamfundet har utvecklat klimatmodeller. Dessa modeller är sammansatta av en uppsättning moduler, var och en representerar en komponent i klimatsystemet (atmosfär, hav, etc.).

Låt oss ta atmosfären som ett exempel. Att utveckla en modell av atmosfären, det är först nödvändigt att känna till de fysiska lagarna som styr dess utveckling. Dessa lagar representeras av en uppsättning ekvationer. Om atmosfären är uppdelad i ett stort antal små kuber, dessa ekvationer kan tillämpas i varje kub för att få temperaturförändringar, vind och andra atmosfäriska variabler. Detta kommer att ge en 3D-bild av atmosfären vid olika tidpunkter.

En av de största utmaningarna för utvecklingen av klimatmodeller är att vissa modellparametrar behöver justeras för att korrekt representera fysiska processer, som molnbildning. Denna justering kräver tillgång till observationer som gör att vi bättre kan förstå dessa processer.

Vikten av observationsdata

Polära satelliter, som kretsar runt jorden längs en nord-sydlig bana, kan ge observationer av den arktiska regionen med bra horisontell upplösning - mycket detaljer horisontellt. Dock, tiden som förflutit mellan observationer från samma plats är för lång.

"Konventionella" observationer, som huvudsakligen tillhandahålls av ytväderstationer, fartyg och flygplan, är därför väsentliga för att bättre förstå processer som molnbildning i Arktis. Tyvärr, eftersom Arktis är isolerat, det finns få sådana observationer tillgängliga i denna region.

Det är här MOSAiC kommer in. Denna expedition kommer att tillhandahålla observationsdata om fysiska storheter som temperatur och luftfuktighet. Dessa data kommer att bidra till att förbättra prestandan för klimatmodeller, vilket resulterar i mer realistiska prognoser av klimatförändringar. Dessutom, framgången för denna expedition skulle kunna lägga grunden för ännu mer ambitiösa mätkampanjer i Arktis.

Men MOSAiC är mer än bara en fråga för forskare. Över hela världen, professorer och studenter uppmanas inte bara att ställa sina frågor till forskare på kanten av MOSAiC, men också för att föreslå experiment. Det är ett sätt att göra det tydligt för så många som möjligt att Arktis är allas angelägenhet.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.