Sea Ice Mass Balance Assessment: Southern Ocean (SO-SIMBA)

Sammendrag

Antarktisk havis er avgjørende for det regionale klimaet i Sørishavet og har betydelige påvirkninger på det globale klimasystemet. Havis stabiliserer Antarktis' ishyller ved å beskytte dem mot det åpne havet. I motsetning til Arktis består havisen rundt Antarktis hovedsakelig av ettårig is, mens flerårig is stort sett er begrenset til den vestlige delen av Weddellhavet. Mens havisen i Arktis har minket dramatisk de siste fire tiårene, viste utbredelsen av Antarktis' havis liten endring eller svak vekst fram til nylig. Rekordlave nivåer av havis i Antarktis i 2016, 2023 og 2024 krever videre forskning, inkludert undersøkelser av hvordan disse hendelsene reflekteres i istykkelsesendringer og forståelse av mulige drivere og konsekvenser. Nøyaktig vurdering av havisens masse i Antarktis, inkludert snødekke og snøis, er essensielt for å forstå ferskvannsstrømmer, havsirkulasjon og for å forbedre klimamodeller. Imidlertid er det utfordrende å hente inn denne informasjonen via satellittobservasjoner på grunn av den komplekse snøpakken og dynamikken i Antarktis' havis, som introduserer betydelige usikkerheter i produkter basert på aktive og passive fjernmålingsmålinger.

Som en del av det ESA-finansierte prosjektet Sea Ice Mass Balance Assessment: Southern Ocean (SO-SIMBA), har vi som mål å utvikle et omfattende referansedatasett for havis i Antarktis. Dette datasettet vil integrere informasjon om tykkelse, volum, drift og masse av snø og havis fra flere satellittoppdrag som Envisat, CryoSat-2, Sentinel-3, ICESat-2, SMOS og AMSR-2, samt andre oppdrag. I tillegg vil data fra det nyeste oppdraget Surface Water and Ocean Topography (SWOT) bli brukt i utvalgte testområder for kalibrering og validering. Avanserte teknikker for dataintegrasjon og optimal interpolasjon vil bli utviklet for å maksimere nøyaktighet og dekning. For eksempel vil vi utvikle det første produktet for snødybde i Antarktis ved å kombinere aktive og passive mikrobølgeobservasjoner, mens en driftsbevisst algoritme vil håndtere usikkerheter knyttet til isbevegelse. Videre vil tykkelse av snø-is og radarens inntrengningsdybde (hovedspredningshorisont) bli estimert ved hjelp av modellsimuleringer. Valideringen av disse parameterne vil inkludere tilgjengelige målinger fra feltarbeid, flybaserte og bøyebaserte observasjoner i Sørishavet i størst mulig grad.

Disse datasettene vil gjøre det mulig å studere den dynamiske og raskt skiftende naturen til havisen i ulike regioner i Sørishavet. Et sentralt mål for SO-SIMBA er å sikre konsistent usikkerhetsestimering på tvers av alle datasett, og dermed tilby robuste usikkerhetsmetrikker. Denne konsistensen er avgjørende for å støtte anvendelser som modellvalidering og dataassimilering.

Vi vil utnytte våre nye dataprodukter til å gjennomføre en vitenskapelig studie av samspillet mellom havis, snø og det underliggende havet. Spesielt vil vi beregne ferskvannsflukser knyttet til dannelse, transport og smelting av havis og snø. For dette formålet vil vi kombinere estimater av volumet av havis og snø med et estimat av is- og snødivergens, avledet fra isdriftsdata, for å oppnå en fullstendig massebalanse for havis og snø. Deretter vil vi undersøke deres innvirkning på det øvre havlaget og mulige konsekvenser for havsirkulasjon og havets saltinnhold.

Mål

• Utvikle og validere nye metoder og innovative fjernmålingsprodukter basert på satellittdata for å presist kvantifisere massebalansen til havis i Antarktis.
• Produsere og vedlikeholde et omfattende datasett for massebalansen til havis i Sørishavet, basert på jordobservasjon (EO), som samler de mest avanserte produktene for å gi en helhetlig og detaljert beskrivelse av havisens egenskaper.
  
• Utføre en vitenskapelig analyse av endringer i ferskvannsfluksen mellom havisen og havet, samt vurdere konsekvensene for havsirkulasjonen og tilhørende prosesser.