Banquisa ártica a principios de noviembre 2018

Durante los últimos días de septiembre y las primeras semanas de octubre 2018  las condiciones meteorológicas en el Ártico, sobre todo en su sector Pacífico, continuaron siendo desfavorables para la banquisa, debido a la continua advección de masas de aire templado desde el sur a través de Alaska y el estrecho de Bering.

Este hecho, unido a las temperaturas de la superficie oceánica por encima de la media en estas y otras zonas del Ártico, propició un lento inicio de la recongelación otoñal en el Ártico. Lastrada por este inicio, la extensión media mensual de la banquisa ártica en octubre de 2018 se ha situado en 6.060.000 km2, lo que supone el tercer valor más bajo para dicho mes en la serie de observaciones por satélite 1979-2018, algo más de 2 millones de km2 por debajo de la media 1981-2010 para el mes de octubre, y superando tan sólo a 2012 y 2007, tal como se observa en la siguiente gráfica proporcionada por el NSIDC:

En el siguiente mapa proporcionado también por el NSIDC, podemos observar la extensión de la banquisa ártica en octubre de 2018 (en blanco) comparada con la media 1981-2010 (línea rosa) para dicho mes:

Los mayores déficits de hielo se situaban en los mares de Chukchi, Laptev,  Barents y Kara. La única zona donde el hielo estaba en torno a la media climática es el Ártico Canadiense, continuando con la tónica de los últimos meses.

Durante las últimas semanas de octubre y los primeros días de noviembre las condiciones atmosféricas han sido menos desfavorables para la banquisa ártica, que ha aumentado su extensión con bastante velocidad. Podemos verlo en la siguiente gráfica (datos del sensor AMSR2 facilitados por JAXA) que muestra la extensión de la banquisa ártica en 2018 (línea roja, actualizada hasta el día 4 de noviembre) comparada con las medias de las décadas anteriores y con algunos de los últimos años:

A continuación, mapa proporcionado por el NSIDC para el 4 de noviembre comparando la extensión actual de la banquisa (en blanco) con la media 1981-2010 para el mismo día (línea naranja):

El mar de Laptev ya aparece cubierto de hielo. Continúan los mayores déficits al norte del estrecho de Bering, en los mares de Chukchi y Siberia Oriental, así como en el sector atlántico, en los mares de Barents y Kara. El sector canadiense sigue siendo la única zona donde la extensión de la banquisa alcanza o incluso supera la media climática.

Atendiendo a las anomalías de temperatura de la superficie marina,  y al comportamiento meteorológico en los últimos meses, es posible que la recongelación continúe avanzando de forma rápida en el sector canadiense, en Baffin y Hudson. Por el contrario, las altas temperaturas de la superficie oceánica en torno al estrecho de Bering podrían continuar retrasando la congelación en esta zona. Observamos estas anomalías de temperatura de la superficie oceánica en el siguiente mapa facilitado por la NOAA:

De cara al máximo invernal, que se producirá en algún momento entre febrero y marzo, probablemente el comportamiento en el mar de Bering sea un factor decisivo. Si las condiciones de circulación atmosférica en la zona son similares a las de los dos últimos inviernos, y teniendo también en cuenta las altas temperaturas oceánicas de partida, es probable que la extensión máxima en esta zona vuelva a quedar muy por debajo de la media, lastrando la extensión máxima total de la banquisa ártica a uno de los valores más bajos de la serie, en la línea de los dos últimos inviernos. Esto podría cambiar si este invierno la banquisa en el mar de Bering consigue remontar y volver a valores más cercanos a la media. Veremos qué pasa finalmente. La siguiente gráfica basada en los datos de MASIE muestra la extensión de la banquisa en el mar de Bering entre 2006 y la actualidad, observándose el muy bajo máximo del pasado invierno 2017-2018, y también los elevados máximos de algunos años no muy lejanos como 2012 ó 2013:

Otro parámetro a vigilar es el grosor de la banquisa. A la espera de datos más exactos, en la siguiente gráfica podemos ver una comparativa del grosor de la banquisa ártica según las observaciones del satélite Cryosat-2 en octubre de 2017 (izquierda) y 2018 (derecha) (fuente: CPOM):

Se observa que la extensión total es más reducida este año, pero el hielo al norte del Archipiélago Canadiense parece más grueso que hace un año.

Al hielo del grosor del hielo, hace algunas semana se publicaba un interesante artículo por Ron Kwok: Arctic sea ice thickness, volume, and multiyear ice coverage: losses and coupled variability (1958–2018)

Ron Kwok facilita esta gráfica que muestra la evolución en el volumen total de la banquisa ártica según las observaciones de los satélites Icesat y Cryosat-2. En concreto, para octubre-noviembre (línea azul) incluye los datos de Icesat en 2003-2007 y de Cryosat-2 en 2010-2017:

Se observa la brusca caída en 2007. Entre 2010 y 2017 la tendencia es casi plana, ligeramente ascendente, pero siempre por debajo de los valores anteriores a 2007.

El mapa del CPOM para octubre 2018 que mostraba anteriormente, y su comparativa con 2017 nos sugiere para el presente otoño un volumen bastante similar al de los últimos años, por lo que la tendencia en el período 2010-2018 seguiría básicamente plana, aunque siempre con valores claramente inferiores a los habituales antes de 2007. Este menor grosor y volumen durante la última década propician una banquisa más vulnerable al deshielo estival.

Pero ahora lo que toca es seguir observando la expansión de la banquisa durante la temporada invernal.

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Paso del Noroeste en 2018 y años anteriores

El Paso del Noroeste es una posible ruta marina que bordearía Norteamérica por el norte, sorteando las islas del archipiélago canadiense. Se compone de varias vías alternativas; la de mayor calado, a través del estrecho de Parry, es también la más septentrional:

La fuente más precisa sobre el estado del hielo marino en el Paso del Noroeste es el Servicio Canadiense. A continuación podemos ver el mapa del Servicio Canadiense del 10 de septiembre de 2018, mostrando la extensión y concentración de la banquisa en el Archipiélago Canadiense y norte de Alaska:

Se puede observar que tanto la variante sur del paso (la ruta de Amundsen) como la variante norte (a través del Canal de Parry) se encuentran cerradas por el hielo. Es decir, no pueden ser atravesadas sin tener que cruzar zonas con banquisa a más del 60% de concentración.

(Este criterio del 60% será el que aplique siempre que me refiera a abierto o cerrado en esta entrada)

La última vez que ambas variantes habían permanecido cerradas durante toda la temporada de deshielo fue en el verano 2013. En la primavera y verano del presente año 2018 las condiciones meteorológicas en el Archipiélago Canadiense han sido más frescas que la media climática, lo que les ha permitido ser la única región del Ártico donde el hielo marino no ha estado por debajo de la media. En la siguiente gráfica procedente de los reanálisis NCEP/NCAR podemos observar las anomalías de temperatura del aire cerca de la superficie en la zona del Archipiélago Canadiense entre el 1 de mayo y el 15 de septiembre de 2018:

En la siguiente gráfica se muestra la extensión mínima anual de la banquisa en la variante sur (la ruta de Amundsen) del Paso del Noroeste entre 1968 y 2018 :

El área de hielo que ha sobrevivido al verano 2018 en la variante sur del Paso del Noroeste ha sido la mayor desde 2004, y se ha situado por encima de la media climática.

A continuación, la gráfica mostrando la extensión mínima de la banquisa entre 1968 y 2018 en la variante norte del Paso del Noroeste:

El verano 2018 presenta la mayor área de hielo en esta zona desde 2005. Se sitúa también por encima de la media climática.

Un verano tan fresco, y con ambas variantes del Paso del Noroeste cerradas, se había convertido en algo muy extraño en los últimos años. La variante sur se había abierto todos los veranos entre 2006 y 2017, con la única excepción de 2013, mientras que en décadas anteriores su apertura sólo se producía de vez en cuando, tal como nos sugiere la gráfica anterior.

En cuanto a la variante norte, entre 2007 y 2018 se ha abierto en cinco ocasiones: 2007, 2010, 2011, 2012 y 2015. Y ha permanecido cerrada en siete ocasiones: 2008, 2009, 2013, 2014, 2016, 2017 y 2018.

La apertura o no del Paso y sus variantes no sólo depende de la extensión del hielo, sino también de la disposición geográfica del mismo. (Por ejemplo, en 2008 la variante norte permaneció cerrada, mientras que en 2007 estuvo abierta, a pesar de que en 2008 la extensión total era algo inferior a la de 2007.)

A continuación, mapas del Servicio Canadiense reflejando la situación de la banquisa en el Paso del Noroeste entre 2018 y 2007 en torno al mínimo en esta zona:

¿Y antes de 2007? En la gráfica del Servicio Canadiense se observa que antes de 2007 los años con la extensión más baja en toda la serie de observaciones son 1998, 1999 y 2000. Revisando los mapas del Servicio Canadiense, en 1999 la variante norte del Paso del Noroeste también habría llegado a abrirse, mientras que en el 98 y 2000 estuvo cerrada.

A continuación, el mapa del Servicio Canadiense correspondiente al 13 de septiembre de 1999. Es en blanco y negro. Para mayor claridad, he marcado en negro las zonas con hielo a más del 60% de concentración (pinchar para ver el mapa a tamaño completo):

En los 40 años anteriores, entre 1999 y 1959,  la variante norte sólo se habría abierto en una única ocasión, en 1962, según informan Tivy et al. 2011 ( http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2009JC005855/full ). Mapa:

¿Y antes de 1968? Observando las temperaturas en el Ártico (ver por ejemplo Polyakov et al. 2003) y teniendo en cuenta su correlación con la extensión de la banquisa, en torno a los años 30 y 40 es posible que las condiciones del hielo marino en el Ártico fuesen parecidas a las de los años 90. Por tanto, es posible que algún año suelto en esas décadas llegara a abrirse o estuviera cerca de hacerlo, de forma similar a lo ocurrido en el trienio 1998-2000. En ese contexto podría situarse el viaje de Henry Larsen que logró atravesar la variante norte en 1944 a bordo del St Roch (ver http://www.ucalgary.ca/arcticexpedition/larsenexpeditions).

¿Y antes de alguna posible apertura en los años 30 y 40? Antes de esas décadas, las temperaturas en el Ártico eran notablemente más frías. En las exploraciones del siglo XIX se habrían encontrado con condiciones del hielo al menos similares a la media 1971-2000, lo que implica una variante norte cerrada (ver Accounts from 19th-century Canadian Arctic explorers’ logs reflect present climate conditions). Media 1971-2000 para el 3 de septiembre (“present climate conditions”):

En los siglos anteriores se sitúa la denominada Pequeña Edad de Hielo. Aunque la variabilidad interanual y regional de la banquisa en el Ártico es muy notable, por lo que no puede descartarse la apertura del Paso en algún año concreto de condiciones favorables, para encontrar una variante norte abierta probablemente tendríamos que remontarnos al Período Cálido Medieval, con su máximo en torno a los siglos X y XI (ver Antoniades et al. 2011 ó Kobashi et al. 2011).

¿Y antes? Quizá hasta el Óptimo Climático del Holoceno, hace entre unos 4000 y 7000 años, un período en el que, por razones orbitales, la insolación en verano en el Ártico era mucho mayor a la de hoy en día, y en la que la cubierta de hielo en verano debía ser muy reducida, seguramente más que en la actualidad (ver Polyak et al. 2010: History of sea ice in the Arctic)

 

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Mínimo 2018 de la banquisa ártica

Según los datos proporcionados por JAXA, la banquisa ártica alcanzó su extensión mínima del verano 2018 el pasado 21 de septiembre, con 4.457.252 km2. Esto supone el sexto mínimo más bajo de la serie de observaciones por satélite 1979-2017, superando sólo a 2016, 2015, 2012, 2011 y 2007.  Es un mínimo normal en el contexto de la última década, y algo más de un millón de km2 por encima del récord mínimo de 2012, pero está muy por debajo de lo habitual hace 20 ó 30 años, cuando los mínimos rondaban los 7 millones de km2.

Podemos observar la evolución de la extensión de la banquisa ártica según los datos de JAXA durante el verano 2018 (línea roja, actualizada hasta el 29 de septiembre) comparada con algunos de los últimos años y con las medias de las décadas anteriores:

Según los datos proporcionados por el NSIDC, la extensión mínima de la banquisa ártica en la temporada 2018 se habría producido los días 19 y 23 de septiembre con 4.590.000 km2, situándose también en este caso como el sexto más bajo de la serie de observaciones por satélite. Al mismo tiempo, el mínimo de 2018 se sitúa en torno a 1.500.000 km2 por debajo de la media 1981-2010. En el siguiente mapa proporcionado por el NSIDC podemos observar la extensión de la banquisa ártica el día 23 de septiembre de 2017 (en blanco) comparada con la media 1981-2010 para la misma fecha (línea naranja):

Se observa la extensión de la banquisa claramente por debajo de la media en todas las regiones, destacando especialmente el sector pacífico, con el hielo en los mares de Chukchi y Siberia Oriental retirado mucho más al norte de lo que era habitual hace algunos años. La única excepción positiva la encontramos en el Archipiélago Canadiense, donde este verano el Paso del Noroeste ha permanecido cerrado, tras un verano fresco en esta zona que ha permitido sobrevivir a una buena cantidad de hielo.

Destaca también lo tardío de la fecha del mínimo de este año, que se ha producido entre los días 19 y 23, en torno a una semana más tarde de lo habitual. Durante septiembre las condiciones meteorológicas y de circulación atmosférica han sido desfavorables para la banquisa ártica: una dorsal anticiclónica sobre el estrecho de Bering y Alaska ha arrastrado aire cálido hacia el Océano Ártico, especialmente hacia el sector pacífico, mares de Chukchi y Siberia Oriental. Además, ha favorecido la deriva del hielo hacia el norte en estas zonas, compactándo la banquisa y a la vez reduciendo la extensión de la misma. Uno de estos pulsos de deriva hacia el norte marcó el tardío mínimo de este año.

Durante los últimos días, ya tras el mínimo, las condiciones de circulación atmosférica en el Ártico han continuado de manera bastante similar, propiciando que, de momento, la recongelación también esté siendo más lenta de lo habitual.

Presión media a nivel del mar entre el 1 y el 28 de septiembre de 2018, según los reanálisis NCEP/NCAR:

Anomalías de temperatura del aire cerca de la superficie para el mismo período:

Podemos ya también indicar que la extensión media mensual de septiembre 2018 según los datos del NSIDC va a quedarse en 4.710.000 km2, lo que supone el séptimo valor más bajo de la serie de observaciones 1979-2018, superando sólo a 2016, 2015, 2012, 2011, 2008 y 2007. Podemos ponerlo aún en un contexto más amplio aprovechando la serie que publicamos hace un par de años. En la siguiente gráfica, extensión de la banquisa ártica en septiembre entre 1935 y 2018:

September Arctic sea ice 1935 2018 Cea-Piron Cano-Pasalodos NSIDC https://doi.org/10.5281/zenodo.44756

 

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Antarctic sea ice extent from 1960s to present

Since the beginning of observations by satellite-borne multichannel passive microwave sensors  in late 1978,  Antarctic Sea Ice Extent (SIE) has been increasing (Parkinson&Cavalieri 2012; Fetterer et al. 2017), sharply contrasting with the rapid reduction of Arctic sea ice, and despite the strong increase in global temperature during the last few decades (Rohde et al. 2013).

From November 1978 to December 2015 a slight positive trend of 1.7%/decade has been reported (Comiso et al. 2017) in Antarctic SIE. Regionally, the Ross Sea exhibits the most positive trend, whereas the Bellinghausen-Amundsen Seas are the only region with a negative trend. Autumn is the season when highest positive trends are observed, while spring exhibits the lowest positive trend. These regional and seasonal SIE trends correlate well with the observed regional and seasonal surface air temperatures (Comiso et al. 2017; Fan et al. 2014; Shu et al. 2012) and are also related with atmospheric circulation variability (Turner et al. 2015).

Antarctic SIE shows a strong interannual variability. For instance,  the highest maximum during the satellite era was reached in 2014, whereas just two years later the maximum was the earliest and one ot the lowest of the satellite era. Moreover, during spring 2016 Antarctic SIE plummeted faster than any other year in the satellite record, possibly due to atmospheric variability (Turner et al. 2018).

Longer time series of sea ice observations are needed in order to put these striking interannual variations and the positive trend of Antarctic SIE over the satellite era in a wider climatic context. The analysis can be extended back to 1973 by using single-channel passive microwave ESMR observations (Cavalieri et al. 2003). The early visible and infrared satellite imagery from 1964 onward could also be useful to create longer time series. Visual imagery from the early Nimbus satellites has been recently recovered. Relying on these images, Antarctic SIE has been estimated for winter 1964, 1966 and 1969 (Gallaher et al. 2014; Gallaher & Campbell 2014; Meier et al. 2013).

In addition, there are also several Antarctic SIE estimates for some years and months of the 1960s and 1970s (Predoehl 1966; Treshnikov 1967; Streten 1973; Budd 1975) although they are not continuous, nor consistent between them and therefore may not be useful to develop a longer time series of Antarctic SIE.

However,  a continuous time series of late November Antarctic SIE from 1967 to 1976 is available too (Fig.4 from Ackley 1981, after Kukla et al. 1977).  This record is particularly interesting and useful because it is the only one that crosses the boundary at 1972/1973 between visual imagery and passive microwave data. The 1973-1976 late November data presented in this record match closely those provided by Cavalieri for November 25th. Therefore, a continuous and consistent record of late November Antarctic SIE from 1967 to present can be created:

Antarctic sea ice extent 1960s late November Ackley Kukla ESMR NSIDC

The almost flat trend for late November SIE during the multi-channel passive microwave satellite record (remember that spring is the season that exhibits the lowest positive trend),  becomes a slight negative trend  (-0.96%/decade relative to the 1967 to 1996 average) when data from 1967 onward are added, due to the high SIE in the late 1960s and early 1970s. However, this trend should be taken with caution due to the wider error margins in the earlier part of the record. Perhaps the most striking feauture on this record is the strong interannual variability.

The upward trend during the second half of the 1960s that can be seen in the graph above has been previously reported (Zwally et al. 1983). It is worth mentioning it has also been suggested that Antarctic SIE during the 1967-1976 interval was higher than in the late 1950s (Kukla et al. 1977; Treshnikov 1967). This would suggest an almost flat trend in Antarctic SIE over the last 60 years.

In addition to the useful spring record provided by Ackley,  an estimate of Antarctic SIE for late August-early September in 1964, 1966 and 1969 can be calculated by using the sea ice edge points derived from Nimbus visible imagery presented by Gallaher (https://doi.org/10.5067/NIMBUS/NmIcEdg2). The graph below shows these estimates along a 1973-2018 time series that combines data from single-channel and multichannel passive microwave sensors:

Winter Antarctic sea ice extent 1960s 2018 Nimbus Gallaher Cavalieri ESMR NSIDC The slight positive trend during 1979-2018 (+0.37% per decade relative to the 1981 to 2010 average) becomes almost completely flat when data from 1973 onward are added. Maybe the most striking feature is the extremely low SIE in 1966, which highlights again the strong interannual variability in Antarctic sea ice cover, and suggests an almost flat trend in winter Antarctic SIE during the last 50 years .

In the graph below, late August-early September data (red line and squares) are displayed along with the previously reported late November data (blue). In addition, the graph also shows an average of the two values (grey)  in the years when both are available:

Antarctic sea ice extent 1960s 2018 Nimbus ESMR NSIDC

The peak in the early 1970s looks higher than the recent one around 2014. However, in the late 1970s some of the lowest years on record are found too. It seems that in the 1960s the interannual variability was very strong as well, with high years (1964) but a very low SIE in 1966 too. Despite this strong interannual variability, overall the trend in winter and spring Antarctic SIE during the last 50 years looks almost flat.

REFERENCES:

Ackley, S. F. (1981). A review of sea-ice weather relationships in the Southern Hemisphere. Sea Level, Ice, and Climatic Change, 127-159. http://hydrologie.org/redbooks/a131/iahs_131_0127.pdf

Budd, W. F. (1975). Antarctic sea-ice variations from satellite sensing in relation to climate. Journal of Glaciology, 15(73), 417-427.

Comiso, J. C., Gersten, R. A., Stock, L. V., Turner, J., Perez, G. J., & Cho, K. (2017). Positive trend in the Antarctic sea ice cover and associated changes in surface temperature. Journal of Climate, 30(6), 2251-2267.

Fan, T., Deser, C., & Schneider, D. P. (2014). Recent Antarctic sea ice trends in the context of Southern Ocean surface climate variations since 1950. Geophysical Research Letters, 41(7), 2419-2426.

Fetterer, F., K. Knowles, W. Meier, M. Savoie, and A. K. Windnagel. 2017, updated daily. Sea Ice Index, Version 3. Boulder, Colorado USA. NSIDC: National Snow and Ice Data Center. doi: https://doi.org/10.7265/N5K072F8.

Gallaher, D. W., Campbell, G. G., & Meier, W. N. (2014). Anomalous variability in Antarctic sea ice extents during the 1960s with the use of Nimbus data. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 7(3), 881-887.

Gallaher, D. and G. Campbell. 2014. Nimbus Ice Edge Points from Nimbus Visible Imagery L2, CSV, Version 1. Boulder, Colorado USA. NASA National Snow and Ice Data Center Distributed Active Archive Center. doi: https://doi.org/10.5067/NIMBUS/NmIcEdg2.

Kukla, G. J. et al. (1977). New data on climatic trends. Nature, 270, 573-580. http://www.nature.com/nature/journal/v270/n5638/abs/270573a0.html

Meier, W. N., Gallaher, D., & Campbell, G. G. (2013). New estimates of Arctic and Antarctic sea ice extent during September 1964 from recovered Nimbus I satellite imagery. The Cryosphere, 7(2), 699-705.

Parkinson, C. L., & Cavalieri, D. J. (2012). Antarctic sea ice variability and trends, 1979-2010.

Predoehl, M. C. (1966). Antarctic pack ice: boundaries established from Nimbus I pictures. Science, 153(3738), 861-863.

Rohde, R., Muller, R. A., Jacobsen, R., Muller, E., Perlmutter, S., Rosenfeld, A., … & Wickham, C. (2013). A new estimate of the average Earth surface land temperature spanning 1753 to 2011. Geoinfor Geostat Overview 1: 1. of, 7, 2.

Shu, Q., Qiao, F., Song, Z., & Wang, C. (2012). Sea ice trends in the Antarctic and their relationship to surface air temperature during 1979–2009. Climate dynamics, 38(11-12), 2355-2363.

Streten, N.A. Arch. Met. Geoph. Biokl. A. (1973) 22: 119. doi:10.1007/BF02247676 http://link.springer.com/article/10.1007/BF02247676

Turner, J., Phillips, T., Marshall, G. J., Hosking, J. S., Pope, J. O., Bracegirdle, T. J., & Deb, P. (2017). Unprecedented springtime retreat of Antarctic sea ice in 2016. Geophysical Research Letters, 44(13), 6868-6875.

Turner, J., Hosking, J. S., Marshall, G. J., Phillips, T., & Bracegirdle, T. J. (2016). Antarctic sea ice increase consistent with intrinsic variability of the Amundsen Sea Low. Climate Dynamics, 46(7-8), 2391-2402.

Zwally, H. J., Parkinson, C. L., & Comiso, J. C. (1983). Variability of Antarctic Sea ice: and changes in carbon dioxide. Science, 220(4601), 1005-1012.

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