Förflyttningen av havsis mellan arktiska länder förväntas öka avsevärt detta århundrade, ökar risken för mer omfattande transport av föroreningar som mikroplaster och olja, enligt ny forskning från CU Boulder.

Studien i tidskriften American Geophysical Union Jordens framtid förutspår att vid mitten av seklet, den genomsnittliga tiden det tar för havsisen att resa från en region till en annan kommer att minska med mer än hälften, och mängden havsis som utbyts mellan arktiska länder som Ryssland, Norge, Kanada och USA kommer att mer än tredubblas.

Ökat intresse för offshore arktisk utveckling, samt sjöfart genom centrala Ishavet, kan öka mängden föroreningar som finns i arktiska vatten. Och föroreningar i frusen is kan färdas mycket längre än de i öppet vatten som förflyttas av havsströmmar.

"Detta innebär att det finns en ökad potential för havsis att snabbt transportera alla typer av material med den, från alger till olja, sa Patricia DeRepentigny, doktorand vid institutionen för atmosfäriska och oceaniska vetenskaper. "Det är viktigt att tänka på när man sätter ihop internationella lagar för att reglera vad som händer i Arktis."

Historiskt sett, Flytande massor av arktisk havsis kan överleva i upp till 10 år:bygga upp lager, varar igenom varje sommar och rör sig inte särskilt långt under ett givet år. När klimatet blir varmare, dock, det mönstret har förändrats.

Medan totalt sett, havsisen håller på att tunnas ut – och smälter helt över stora områden på sommaren – arean av ny is som bildas under vintern ökar faktiskt, särskilt längs den ryska kusten och snart i centrala Ishavet. Denna tunnare is kan röra sig snabbare i de allt öppnare vattnen i Arktis, levererar de partiklar och föroreningar den transporterar till vatten i grannstaterna.

"Is rör sig snabbare, men när klimatet blir varmt, det har inte lika mycket tid som tidigare att resa innan det smälter, " sade DeRepentigny. "På grund av det, vi ser verkligen att det är regionerna som ligger direkt nedströms varje lands vatten som kommer att drabbas hårdast."

Olika utsläppsscenarier

I en tidigare studie, DeRepentigny och hennes kollegor undersökte rörelsen av arktisk havsis från det instrumentella rekordet som började 1979, när de första kontinuerliga satellitobservationerna började. Den studien var den första som dokumenterade en ökning av mängden havsis som transporterades från en region till en annan under de senaste fyra decennierna.

"Det var verkligen ögonöppnande, ", sa DeRepentigny. "Följfrågan var då:Hur kommer det här att se ut i framtiden? Det öppnade en riktigt stor låda med nya frågor."

Så forskarna använde en global klimatmodell, tillsammans med Sea Ice Tracking Utility (SITU) - som DeRepentigny hjälpte till att utveckla - för att spåra havsisen från där den bildas till där den slutligen smälter under 2000-talet.

Forskarna övervägde två olika utsläppsscenarier:det mer extrema scenariot "business as usual", som förutspår en uppvärmning på 4 till 5 grader Celsius år 2100, och ett uppvärmningsscenario begränsat till 2 grader Celsius, inspirerad av Parisavtalet. De modellerade sedan hur havsisen kommer att bete sig i båda dessa scenarier i mitten och slutet av seklet.

I tre av dessa fyra situationer – inklusive båda prognoserna från mitten av seklet – ökade havsisens rörelse mellan arktiska länder.

Men i scenariot med höga utsläpp i slutet av seklet, de fann att länder kunde ta itu med sin egen is och dess föroreningar, än is från sina grannar. Detta beror på att med 4 grader eller mer uppvärmning år 2100, majoriteten av havsisen som fryser under vintern kommer att smälta varje vår i samma region där den bildades.

Ryssland och centrala Arktis

Rysslands exklusiva ekonomiska zon och Centrala Ishavet är två platser som forskarna förväntar sig att mer is ska bildas, bli stora "exportörer" av is till andra regioner i Arktis.

En exklusiv ekonomisk zon (EEZ) är ett område som sträcker sig 200 nautiska mil från kusten, över vilken en stat har särskilda rättigheter i fråga om fiske, frakt, och industriell verksamhet som oljeborrning till havs. Fem länder har exklusiva ekonomiska zoner i Ishavet:Kanada, Förenta staterna, Ryssland, Norge och Danmark (Grönland).

DeRepentigny och hennes kollegor fann att mängden is från Ryssland som sedan smälter i en annan exklusiv ekonomisk zon fördubblas vid mitten av århundradet.

Dock, det centrala Arktis mitt i Ishavet är en plats där inget land har exklusiva ekonomiska rättigheter. På grund av att Ishavet är mer isfritt på somrarna, detta kommer att bli en attraktiv sjöfartsväg – särskilt eftersom fartyg inte behöver få tillstånd från ett annat land för att resa genom den.

"Det har flera konsekvenser, ", sa DeRepentigny. "Vem är ansvarig för föroreningar och material som smälter i Central Arktis eller exporteras från Central Arktis till olika länder? Det är inte längre bara en nationell fråga."