Arktisk havsis hjälper till att hålla jorden sval, eftersom dess ljusa yta reflekterar solens energi tillbaka ut i rymden. Varje år använder forskare flera satelliter och datamängder för att spåra hur mycket av Ishavet som är täckt av havsis, men dess tjocklek är svårare att mäta. De första resultaten från NASA:s nya Ice Cloud and Land Elevation Satellite-2 (ICESat-2) tyder på att havsisen har tunnat ut med så mycket som 20 % sedan slutet av det första ICESat-uppdraget (2003-2009), i motsats till befintliga studier som finner att havsisens tjocklek har varit relativt konstant under det senaste decenniet.

Havsisens tjocklek i Arktis sjönk drastiskt under det första decenniet av 2000-talet, enligt det första ICESat-uppdraget från 2003 till 2009 och andra metoder. Europeiska rymdorganisationens CryoSat-2, lanserades 2010, har uppmätt en relativt jämn tjocklek i arktisk havsis sedan dess. Med lanseringen av ICESat-2 2018, forskare tittade på detta nya sätt att mäta havsisens tjocklek för att påskynda studien av denna datapost.

"Vi kan inte få tjocklek bara från ICESat-2 själv, men vi kan använda andra data för att härleda mätningen, sade Petty. Till exempel, forskarna subtraherar ut höjden av snö på toppen av havsisen genom att använda datormodeller som uppskattar snöfall. "De första resultaten var mycket uppmuntrande."

I deras studie, publicerades nyligen i Journal of Geophysical Research:Oceans , Petty och hans kollegor genererade kartor över arktisk havsis tjocklek från oktober 2018 till april 2019 och såg isen tjockna under vintern som förväntat.

Övergripande, dock, beräkningar med ICESat-2 visade att isen var tunnare under den tidsperioden än vad forskare har funnit med CryoSat-2-data. Pettys grupp fann också en liten men betydande minskning med 20 % i havsistjocklek genom att jämföra februari/mars 2019 ICESat-2-mätningar med de som beräknades med ICESat i februari/mars 2008 – en minskning som CryoSat-2-forskarna inte ser i sina data.

Det här är två väldigt olika metoder för att mäta havsis, Petty sa, var och en med sina egna begränsningar och fördelar. CryoSat-2 bär en radar för att mäta höjd, i motsats till ICESat-2:s lidar, och radar passerar mestadels genom snö för att mäta toppen av isen. Radarmätningar som de från CryoSat-2 kan kastas av havsvatten som svämmar över isen, noterade han. Dessutom, ICESat-2 är fortfarande ett ungt uppdrag och datoralgoritmerna förfinas fortfarande, han sa, vilket i slutändan kan ändra tjockleksfynden.

"Jag tror att vi kommer att lära oss mycket av att ha dessa två metoder för att mäta istjocklek. De kan ge oss en övre och nedre gräns för havsisens tjocklek, och det rätta svaret är förmodligen någonstans mittemellan, " sa Petty. "Det finns skäl till varför ICESat-2-uppskattningar kan vara låga, och anledningar till varför CryoSat-2 kan vara hög, och vi måste göra mer arbete för att förstå och bringa dessa mätningar i linje med varandra."

ICESat-2 har en laserhöjdmätare, som använder ljuspulser för att exakt mäta höjden ner till ungefär en tum. Varje sekund, instrumentet skickar ut 10, 000 ljuspulser som studsar från jordens yta och återvänder till satelliten och registrerar hur lång tid det tar att göra den tur och retur. Ljuset reflekteras från det första ämnet det träffar, om det är öppet vatten, bar havsis eller snö som har samlats på toppen av isen, så forskare använder en kombination av ICESat-2-mätningar och andra data för att beräkna havsisens tjocklek.

Genom att jämföra ICESat-2-data med mätningar från en annan satellit, Forskare har också skapat de första satellitbaserade kartorna över mängden snö som har samlats på toppen av arktisk havsis, spåra detta isoleringsmaterial.

"Det arktiska havsispacket har förändrats dramatiskt sedan övervakning från satelliter började för mer än fyra decennier sedan, sa Nathan Kurtz, ICESat-2 biträdande projektforskare vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "Den extraordinära noggrannheten och mätförmågan året runt hos ICESat-2 ger ett spännande nytt verktyg som gör det möjligt för oss att bättre förstå mekanismerna som leder till dessa förändringar, och vad detta betyder för framtiden."

Med ICESat-2 och CryoSat-2 använder två olika metoder för att mäta istjockleken – en som mäter toppen av snön, den andra gränsen mellan botten av snölagret och toppen av islagret - men forskare insåg att de kunde kombinera de två för att beräkna snödjupet.

"Det här är första gången någonsin som vi kan få snödjup över hela Ishavets istäcke, " sa Ron Kwok, en havsisforskare vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien och författare till en annan studie i JGR Oceans . "Den arktiska regionen är en öken - men vilken snö vi får är mycket viktigt med tanke på klimatet och isolerande havsis."

Studien visade att snö börjar byggas långsamt i oktober, när nybildad is har i genomsnitt cirka 2 tum (5 centimeter) snö på sig och flerårig is har i genomsnitt 5,5 tum (14 cm) snö. Snöfallet tilltar senare på vintern i december och januari och når sitt maximala djup i april, när den relativt nya isen har ett genomsnitt på 6,7 tum (17 cm) och den äldre isen har i genomsnitt 10,6 tum (27 cm) snö.

När snön smälter på våren, den kan samlas på havsisen - dessa smältdammar absorberar värme från solen och kan värma upp isen snabbare, bara en av inverkan av snö på is.