Арктический морской лед помогает охлаждать Землю, так как его яркая поверхность отражает солнечную энергию обратно в космос. Каждый год ученые используют несколько спутников и наборов данных, чтобы отследить, какая часть Северного Ледовитого океана покрыта морским льдом, но его толщину измерить сложнее. Первоначальные результаты нового спутника NASA Ice Cloud and Land Elevation Satellite-2 (ICESat-2) показывают, что морской лед истончился на целых 20% с момента окончания первой миссии ICESat (2003-2009 гг.), вопреки существующим исследованиям, согласно которым Толщина морского льда оставалась относительно постоянной в последнее десятилетие.
Толщина арктического морского льда резко сократилась в первом десятилетии 21-го века, как было измерено первой миссией ICESat с 2003 по 2009 год и другими методами. CryoSat-2 Европейского космического агентства, запущенный в 2010 году, с тех пор измерял относительно постоянную толщину арктического морского льда. С запуском ICESat-2 в 2018 году исследователи обратились к этому новому способу измерения толщины морского льда, чтобы продвинуться в изучении этого массива данных.
«Мы не можем получить толщину только от самого ICESat-2, но мы можем использовать другие данные для получения измерений», - сказал Петти. Например, исследователи вычитают высоту снега поверх морского льда, используя компьютерные модели, которые оценивают количество снегопадов. «Первые результаты были очень обнадеживающими».
В своем исследовании, недавно опубликованном в Журнале геофизических исследований: океаны, Петти и его коллеги составили карты толщины арктического морского льда с октября 2018 года по апрель 2019 года и увидели, что лед утолщается зимой, как и ожидалось.
В целом, однако, расчеты с использованием ICESat-2 показали, что лед в этот период времени был тоньше, чем исследователи обнаружили, используя данные CryoSat-2. Группа Петти также обнаружила небольшое, но значительное уменьшение толщины морского льда на 20%, сравнив измерения ICESat-2 за февраль/март 2019 года с данными, рассчитанными с использованием ICESat в феврале/марте 2008 года. данные.
Это два очень разных подхода к измерению морского льда, сказал Петти, каждый со своими ограничениями и преимуществами. CryoSat-2 оснащен радаром для измерения высоты, в отличие от лидара ICESat-2, и радар в основном проходит через снег для измерения поверхности льда. Он отметил, что радарные измерения, подобные измерениям CryoSat-2, могут быть испорчены морской водой, затопляющей лед. Кроме того, ICESat-2 все еще является молодой миссией, и компьютерные алгоритмы все еще совершенствуются, сказал он, что в конечном итоге может изменить выводы о толщине.
Я думаю, что мы многому научимся, используя эти два подхода к измерению толщины льда. Возможно, они дают нам верхнюю и нижнюю границу толщины морского льда, и правильный ответ, вероятно, находится где-то посередине», - сказал Петти. «Есть причины, по которым оценки ICESat-2 могут быть низкими, и причины, по которым CryoSat-2 может быть высоким, и нам нужно проделать больше работы, чтобы понять и привести эти измерения в соответствие друг с другом».
ICESat-2 имеет лазерный высотомер, который использует импульсы света для точного измерения высоты с точностью до дюйма. Каждую секунду прибор посылает 10 000 световых импульсов, которые отражаются от поверхности Земли и возвращаются на спутник, и записывает время, необходимое для прохождения этого кругового пути. Свет отражается от первого вещества, на которое он попадает, будь то открытая вода, голый морской лед или снег, скопившийся на поверхности льда, поэтому ученые используют комбинацию измерений ICESat-2 и других данных для расчета толщины морского льда.
Сравнивая данные ICESat-2 с измерениями с другого спутника, исследователи также создали первые спутниковые карты количества снега, скопившегося на поверхности арктического морского льда, отслеживая этот изоляционный материал.
«Арктический морской лед резко изменился с тех пор, как более четырех десятилетий назад начался мониторинг со спутников», - сказал Натан Курц, заместитель научного сотрудника проекта ICESat-2 в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. «Необычайная точность и круглогодичные возможности измерения ICESat-2 обеспечивают новый захватывающий инструмент, позволяющий нам лучше понять механизмы, ведущие к этим изменениям, и то, что это означает для будущего».
С помощью ICESat-2 и CryoSat-2 используются два разных метода измерения толщины льда - один измеряет верхнюю часть снега, а другой - границу между нижней частью слоя снега и верхней частью слоя льда, но исследователи поняли, что они могут объединить эти два метода для расчета глубины снежного покрова.
«Это первый случай, когда мы можем определить глубину снежного покрова по всему морскому ледяному покрову Северного Ледовитого океана», - сказал Рон Квок, специалист по морскому льду из Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии и автор другого исследования в JGR Океаны.«Арктический регион - это пустыня, но то, какой снег мы получаем, очень важно с точки зрения климата и изолирующего морского льда».
Исследование показало, что снег начинает медленно накапливаться в октябре, когда на вновь сформировавшемся льду в среднем около 2 дюймов (5 сантиметров) снега, а на многолетнем льду в среднем 5,5 дюймов (14 см) снега. снег. Снегопад начинается зимой в декабре и январе и достигает максимальной глубины в апреле, когда относительно новый лед имеет в среднем 6,7 дюймов (17 см), а старый лед имеет в среднем 10,6 дюймов (27 см) снега..
Когда весной тает снег, он может скапливаться на морском льду - эти талые водоемы поглощают солнечное тепло и могут быстрее нагревать лед, что является лишь одним из воздействий снега на лед.