En stillbild som visualiserar arktisk havsis den 16 september, 2021, när isen verkade nå sin årliga lägsta utbredning. På detta datum, isens utbredning var 4,72 miljoner kvadratkilometer (1,82 miljoner kvadratkilometer). Kredit:NASA:s Scientific Visualization Studio
Ett sätt som forskare övervakar klimatförändringarna är genom att mäta havsisens utbredning. Havsis utbredning är det isområde som täcker Ishavet vid en given tidpunkt. Havsis spelar en viktig roll för att reflektera solljus tillbaka till rymden, reglera havs- och lufttemperaturen, cirkulerande havsvatten, och bevara djurens livsmiljöer.
NASA och National Snow and Ice Data Center i Boulder, Colorado, använda satelliter för att observera havsisens utbredning. Under de senaste decennierna, Den arktiska havsisen har minskat kraftigt året runt, speciellt på sensommaren när den når sitt minimum för året. Havsis bildas under de kalla vintermånaderna, när havsvatten fryser till massiva block av flytande is, smälter sedan delvis bort under de varma sommarmånaderna. Denna cykel upprepas varje år.
Här är fem fakta som hjälper dig att bättre förstå arktisk havsis.
1. Havsisens utbredning minskar
NASA har spårat havsis minimum (vanligtvis i september) och maximal (vanligtvis i mars) utbredning sedan 1978. Även om den exakta utbredningssiffrorna kan variera från år till år, den övergripande trenden är tydlig:Arktis tappar havsis året runt.
"De senaste 15 åren, vi har sett de lägsta 15 lägsta havsisutbredningarna, sade Dr Rachel Tilling, en havsisforskare vid University of Maryland och NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "Varje år förlorar vi ett område som är ungefär lika stort som West Virginia."
Den arktiska havsisen minskar nu med en hastighet av 13,1 % per decennium. Takten kommer sannolikt att öka på grund av klimatförändringsinducerad uppvärmning och is-albedo-feedbackcykeln. Albedoeffekten beskriver den vita isytans förmåga att reflektera jordbundet solljus tillbaka till rymden. Att omdirigera solenergin bort från havet håller havsvattnet under isen svalare. När havsisen smälter, mörkare färgat flytande vatten lämnas exponerat för att absorbera solljus. Det varmare vattnet smälter sedan ytterligare is, skapa is-albedo-feedback-cykeln.
År 2021, Arctic Sea Ice var 12:e lägsta någonsin. Kredit:NASA Earth Observatory bilder av Joshua Stevens, med hjälp av data från National Snow and Ice Data Center
2. Havsis hjälper till att förhindra atmosfärisk uppvärmning
Havsis fungerar som ett "filt, "separera havet från atmosfären, enligt Tilling. Förutom att hålla solljuset ute, havsis fångar befintlig värme i havet, hindra den från att värma upp luften ovanför.
"Isens förmåga att hålla värmen i havet beror inte bara på dess utbredning, men också på dess tjocklek, sa Tilling.
Varje år, en del is överlever sommarsmältningen. När vintern väl slår till, mer vatten fryser och det blir tjockare och starkare "flerårig is". Förstaårsisen är tunnare och mer sannolikt att smälta, fraktur, eller till och med sopas ut ur Arktis. Med mer is som smälter varje år, det är mindre återkommande, flerårig is. Som ett resultat, Arktisk havsis är lika ung och tunn som den någonsin har varit, vilket gör det till en mindre effektiv filt.
3. Havsis påverkar det arktiska djurlivet över och under vatten
"Det finns ett enormt ekosystem som påverkas av förändringar i havsisen, " sa Tilling. När havsisen minskar, djur som polarrävar, isbjörnar och sälar förlorar sin livsmiljö.
Det finns effekter under isens yta, för.
När iskristaller bildas ovanpå havsvatten, de lämnar efter sig salt i havet nedanför. Denna täta, saltvatten kan sjunka till botten av havet. Det sjunkande vattnet på en plats kommer att kompenseras av stigande rörelse på andra, vilket resulterar i att mer näringstät vatten cirkulerar upp mot ytan. Dessa näringsämnen är viktiga för mikroskopiskt växtplankton, som sedan äts av fisk och djur. Den regelbundna smält-fryscykeln håller det arktiska livet under vattnet blomstrande, från alger till späckhuggare.
4. Havsissmältning bidrar inte särskilt mycket till havsnivåhöjningen
Eftersom havsis bildas från havsvattnet den flyter på, den beter sig ungefär som en isbit i ett glas vatten. Som den där isbiten, som inte ändrar vattennivån i glaset när det smälter, smältande havsis i Arktis förändrar inte havsnivån dramatiskt. Smältande landis, till exempel från Grönlands eller Antarktis inlandsisar, bidrar till havsnivåhöjningen. Det beror på att när landisen smälter, det släpper ut vatten som tidigare var fångat på land och läggs till vattnet i haven.
5. Satelliter tillåter NASA att övervaka havsisen
Ishavet är en svår plats att komma åt och studera. Det är därför NASA, National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), Europeiska rymdorganisationen, och andra, vänd dig till rymdens utsiktspunkt för att samla observationer från regionen. Två typer av instrument används vanligtvis för att övervaka havsis, sa Tilling.
Den första typen är passiva mikrovågsinstrument, som spårar omfattningen över tid. En serie av dessa instrument ombord på satelliter som stöds av NASA, NOAA, det amerikanska försvarsdepartementet, och internationella partners, har övervakat arktisk havsis utbredning sedan 1978 – mer än 40 år.
"Passiva mikrovågsinstrument mäter mikrovågsemissionen från ytor, ", sa Tilling. Mikrovågsutsläppen sker naturligt, och havsisens signatur skiljer sig från vattens, gör det möjligt för forskare att exakt lokalisera båda från år till år.
Den andra typen är höjdmätningsinstrument, som kan användas för att uppskatta havsisens tjocklek. NASAs is, Moln- och landhöjdsatellit-2 (ICESat-2), lanserades 2018, använder en laser för att mäta höjden på isen och höjden på vattnet. Med hjälp av de kända förhållandena mellan de två mätningarna (vilken höjd på is över vattenytan motsvarar djupet på isen under den), forskare kan beräkna dess totala tjocklek.
Forskare fortsätter att studera Arktis för att lära sig mer om de lokala och globala konsekvenserna av minskande havsis.
"Vår planet är så här enorm, sammanhängande plats, och atmosfären är ansluten över den, ", säger Tilling. "Arktis förändras så snabbt, att vi ännu inte ens vet exakt hur förändringarna där kommer att påverka oss. Allt vi vet är att de kommer att göra det."