Bilderna a) och b) visar den observationsutrustning som används i denna studie. De togs från isen respektive under vattnet. Bild c) visar placeringen av observationsstationerna, tagna från en helikopter som tittar nedåt. Här är de vita, ljusblå och mörkblå områdena havsis (eller snö), smältdammar respektive bly (områden med exponerad havsyta). Isbrytaren Polarstern ligger förtöjd längst ner på bilden och ett antal observationsstationer finns på inlandsisen i mitten av bilden. Kredit:Alfred Wegener Institute, Tyskland
Havsisnivåerna i Ishavet sjunker snabbt, tack vare den globala uppvärmningen. Nu, för att förstå och förutsäga isens tillväxt och förfall, har forskare från Japan och samarbetsländer genomfört en undersökning i Ishavet för att undersöka havsvärmens inverkan på havsisen i ishavets gränsskikt. Deras resultat ger insikter i mekanismerna för tillbakagång av havsisen i Arktis för att göra korrekta förutsägelser i framtiden om det globala klimatet.
Havsisen (en term för is som inte är fäst vid kusten) i Norra Ishavet är för närvarande på sin lägsta nivå på grund av den globala uppvärmningen. Forskare har tidigare försökt studera isen i denna region; men på grund av dess ständiga förskjutning av starka ytvindar och havsströmmar är det svårt att övervaka kontinuerligt.
Havsisens tillväxt och förfall kan påverkas av samverkan mellan drivisen och det ytnära havsskiktet, där turbulenta värme- och saltfluktuationer styr isbildningen. Turbulens vid is-havets gränsskikt (IOBL), som är övergångszonen mellan havsisen och havsvattnet, formas också av inträngning av sötvatten från smältande havsis och fysisk uteslutning av saltlake under isbildning. Även om viss forskning har utförts på mekanismerna för havsisbildning, är den kombinerade effekten av mekaniska och flytkraftsdrivna krafter på denna process fortfarande dåligt förstådd.
Nu har ett gemensamt team av forskare från University of Tokyo, Hokkaido University och National Institute of Polar Research använt data som samlats in under den internationella fartygsbaserade MOSAiC-observationsexpeditionen för att undersöka Arktis IOBL när den övergick från smältning till återfrysning i realtid. Teamet leddes av Dr. Yusuke Kawaguchi från Atmospheric and Ocean Research Institute vid University of Tokyo och inkluderade Dr. Daiki Nomura från Hokkaido University och Dr. Jun Inoue från National Institute of Polar Research.
"På grund av de komplexa mönstren för värme- och energiöverföring är fysiken i de kalla haven komplicerad. Vårt mål var att kvantifiera havsisens termodynamiska tillväxt och sönderfall samtidigt som vi införlivar effekter av värme- och saltutbyte med vatten nära ytan p.g.a. turbulenta krafter", säger Dr. Kawaguchi. Teamets resultat har publicerats i Journal of Geophysical Research-Oceans . Denna artikel gjordes tillgänglig online den 20 juli 2022 och publicerades i volym 127, nummer 8 av tidskriften den 19 augusti 2022.
Teamet kombinerade olika datamängder, inklusive observationer av luft, havsis och havsegenskaper från isflaket. Dessa samlades in under den sista delen av MOSAiC-studien, som var ett internationellt projekt som genomfördes för att studera Arktiska oceanens klimat, hav och havsis egenskaper.
Från sin undersökning drog teamet slutsatsen att den nuvarande arktiska havsisen var mer benägen att smälta på sommaren och att frysa på hösten och tidig vinter än tidigare. När han undersökt de viktigaste fynden, talar Dr. Kawaguchi, huvudförfattaren, om egenskaperna hos havsvatten och havsis som driver detta fascinerande fenomen. "Vår första upptäckt var att på sommaren orsakar starka vindar blandning av vatten där is och hav möts. Vi kunde visa att ökad värmeöverföring sker precis under havsisen", förklarar han.
Deras andra fynd gäller minskningen av salthalten i havsvattnet när det blandas med smältvattnet från havsisen. "När smältvatten ackumuleras under havsisen, minskar salthalten i havsvattnet och sedan ökar frystemperaturen. Detta avslutar smältningen av havsisen vid en tidigare tidpunkt eftersom vattnet blir lättare att frysa", säger Dr. Kawaguchi.
Teamet är entusiasmerat över konsekvenserna deras resultat har på området polar oceanografi, särskilt i samband med klimatförändringar. Teamet utvecklar för närvarande en enhet som samtidigt mäter havsisens rörelse och salthalt vid IOBL, med förhoppningen att den ska fånga mer data för att måla en tydligare bild av fluktuationerna i den arktiska havsisen.
"Omfattningen av den arktiska havsisen kan påverka det regionala klimatet på avlägsna platser, som Japan, via atmosfäriska störningar. Vi tror att studier av havsisen kommer att göra det möjligt för oss att bättre förutsäga framtida förändringar i jordens klimat", säger Dr Kawaguchi. + Utforska vidare
