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.

Anuncios
Publicado en Antarctic sea ice, Antarctic sea ice before satellites, Antartida, Reconstrucciones climáticas | Etiquetado , , , , , , | 2 comentarios

Banquisa ártica a principios de agosto 2018

Durante los dos primeros meses del verano 2018, junio y julio, las condiciones meteorológicas y de circulación atmosférica han sido relativamente favorables para la banquisa ártica. Durante estos dos meses han predominado las bajas presiones sobre Groenlandia y la parte central del Océano Ártico, lo que implica nubosidad y menor insolación sobre la banquisa allí situada. Podemos verlo en el siguiente mapa procedente de los reanálisis NCEP/NCAR, en el que se muestra la presión media a nivel de mar en el Ártico durante junio y julio de 2018:

Estas condiciones han favorecido temperaturas por debajo de la media en Groenlandia y en buena parte del Ártico Marítimo Americano (Baffin, Archipiélago Canadiense, Beaufort), tal como puede apreciarse en el siguiente mapa, que muestra las anomalías de temperatura del aire cerca de la superficie en el Ártico en junio y julio de 2018:

Por el contrario, se observa que en los mares siberianos las temperaturas han estado por encima de la media. En la mayor parte del Ártico Central la anomalía de temperatura es también ligeramente positiva, aunque la abundante nubosidad durante estos dos meses ha limitado mucho el deshielo.

Así las cosas, la extensión media mensual de la banquisa ártica en julio de 2018 según los datos del NSIDC se ha situado en 8.22 millones de km2, algo más de 1 millón de km2 por debajo de la media climática 1981-2010 pero, a la vez, sólo el noveno valor más bajo para este mes en la serie de observaciones por satélite 1979-2018. Lo vemos en la siguiente gráfica proporcionada por el NSIDC:

Este buen comportamiento de julio se explica sobre todo por el abundante hielo en Kara, Baffin y Hudson durante las primeras semanas del mes. Sin embargo, durante las últimas semanas de julio y los primeros días de agosto, el deshielo ha progresado rápidamente en estas zonas, así como también en los mares de Beaufort y Chukchi,  de forma que a día 2 de agosto la extensión de la banquisa ha caído ya hasta el quinto valor más bajo de la serie para esta fecha (superando ahora sólo a 2017, 2016, 2012 y 2007).

Esta rápida caída se observa en la siguiente gráfica, que muestra la evolución de la extensión de la banquisa ártica en 2018 (línea roja) comparada con algunos otros de los últimos años y con las medias de las décadas anteriores (datos facilitados por JAXA):

En el siguiente mapa proporcionado por el NSIDC se observa la extensión de la banquisa ártica a 2 de agosto de 2018 (en blanco) comaprada con la media 1981-2010 (línea naranja) para dicho día:

Las únicas zonas que mantienen el tipo respecto a la media son el Archipiélago Canadiense y Baffin.

Extensión claramente por debajo de la media en casi todas las demás zonas: norte de las Svalbard y mar de Groenlandia (en este caso, probablemente por la falta de exportación desde el Océano Ártico). También por debajo de la media en los mares siberianos de Kara y Laptev, así como en Chukchi y Beaufort, donde el hielo se ha fracturado mucho en los últimos días, con una porción de la banquisa cercana a la costa que ha quedado prácticamente desgajada del pack central, tal como se observa en el mapa del NSIDC o en este mosaico de imágenes MODIS proporcionado por el servicio canadiense:

A pesar de la aceleración del deshielo durante las últimas semanas, y de unas condiciones meteorológicas algo más desfavorables ahora mismo, con altas presiones instaladas sobre el Ártico, en principio no parece que el mínimo de este año vaya a alejarse demasiado de la media de la última década, en torno a unos 4.5 millones de km2. En el Ártico Central y en el Archipiélago Canadiense la banquisa no parece estar en mal estado, y de momento las predicciones meteorológicas a medio plazo tampoco son demasiado desfavorables.

No obstante, el Ártico siempre guarda sorpresas y las cosas pueden cambiar rápidamente, así que habrá que seguir observando qué ocurre durante las próximas 5 ó 6 semanas hasta que se alcance el mínimo de esta temporada.

Publicado en Ártico | 2 comentarios

Banquisa ártica a principios de mayo 2018

Durante marzo y abril de 2018, al igual que había venido sucediendo los meses anteriores, la extensión de la banquisa ártica se ha ido situando siempre entre los valores más bajos para la fecha en la serie de observaciones por satélite 1979-2018.

Podemos observarlo en esta gráfica donde se recoge la evolución de la extensión de la banquisa ártica durante 2018 (línea roja) comparada con algunos otros de los últimos años y con las medias de las décadas anteriores, según los datos proporcionados por JAXA actualizados hasta el 3 de mayo:

En el siguiente mapa proporcionado por el NSIDC se muestra la distribución de la banquisa ártica a 3 de mayo de 2018 (en blanco) comparada con la media 1981-2010 para el mismo día (línea naranja):

Se aprecia claramente que el mayor déficit de hielo se sitúa en el entorno del estrecho de Bering, tal como ha sido habitual durante todo el invierno 2017/2018, situándose la extensión de la banquisa en este mar en los valores más bajos de toda la serie de observaciones.   En el mapa podemos observar que las zonas de agua abierta ya no sólo se observan al sur del estrecho, en el mar de Bering, sino que también han comenzado a aparecer al norte del mismo, en el mar de Chukchi, junto a la costa NW de Alaska.

En el resto de mares del Ártico, el borde del hielo se sitúa en posiciones más próximas a la media 1981-2010.

Como señalaba en las anteriores entradas, quizá el déficit de hielo en el mar de Bering pueda relacionarse con los patrones de circulación atmosférica que han predominado durante el invierno 2017-2018. El siguiente mapa procedente de los reanálisis NCEP/NCAR muestra la presión media a nivel del mar entre noviembre 2017 y abril 2018:

El anticiclón siberiano ha estado casi desaparecido, con más bajas presiones de lo habitual circulando entre los mares de Kara y Bering a través de Siberia. La baja de las Aleutianas parece más errática que de costumbre, y sobre los mares de Beaufort y Chukchi, al norte del estrecho de Bering, las altas presiones han sido más potentes de lo habitual.

A continuación, el mapa de anomalías de temperatura del aire cerca de la superficie durante el mismo período noviembre 2017 – abril 2018, observándose las temperaturas por encima de la media en todo el Océano Ártico, destacando la zona en torno al estrecho de Bering así como al norte de las Svalbard:

A pesar del invierno cálido (con la excepción de marzo que resultó bastante frío sobre todo en el sector siberiano) hemos visto que, al margen del mar de Bering, en el resto de zonas la extensión de la banquisa ártica se sitúa en valores más cercanos a la media.

A la espera de ver si la temprana falta de banquisa en el estrecho de Bering tiene consecuencias de cara a acelerar el deshielo en los mares de Chukchi y Siberia Oriental, el otro aspecto al que habría que prestar atención es el grosor del hielo y el volumen total de la banquisa.

En la siguiente gráfica proporcionada por AWI, se observa la evolución del volumen de la banquisa ártica según las observaciones del satélite Cryosat-2 entre noviembre de 2010 y abril de 2018. He marcado en rojo la línea correspondiente al mes de abril (arriba del todo), así como dos líneas finas que marcan el máximo y mínimo en las observaciones para abril 2011-2018:

El volumen de la banquisa (y por tanto su grosor medio) se sitúa aproximadamente en la media de la última década, con valores muy similares a los de los dos años anteriores. Claramente por debajo de los máximos en abril de 2014 y 2015, pero también claramente por encima de los mínimos en abril de 2012 y 2013. En conjunto, según las observaciones de Cryosat-2, el volumen máximo invernal de la banquisa ártica entre 2011 y 2018 se habría mantenido bastante estable.

Así las cosas, de nuevo parece que las condiciones meteorológicas, de circulación atmosférica y deriva del hielo que predominen en el Ártico durante los próximos 4 meses serán el factor más decisivo (e impredecible) para ver si la extensión mínima de la banquisa al final del verano 2018 se queda en valores cercanos a la media de la última década o si, por el contrario, puede acercarse al record mínimo establecido en 2012. Lo iremos observando.

Publicado en Ártico, Espesor del hielo | Etiquetado , , , , , , , , | 2 comentarios

Extensión media mensual de la banquisa ártica en febrero 2018

Según los datos del NSIDC, la extensión media mensual de la banquisa ártica durante el mes de febrero de 2018 se ha situado en 13.950.000 km2, lo que supone el valor más bajo para dicho mes en toda la serie de observaciones por satélite 1979-2018, tal como vemos en la siguiente gráfica:

A continuación tenemos el mapa del NSIDC que muestra la extensión media mensual de la banquisa ártica en febrero de 2018 (en blanco) comparada con la media 1981-2010 para el mismo mes (línea rosa):

Los mayores déficits de hielo se localizan en el mar de Bering y también en el mar de Barents y al norte de las Svalbard. Por el contrario, la única zona donde la extensión de la banquisa supera la media es al sur de la Bahía de Baffin, junto al suroeste de Groenlandia.

En el siguiente mapa procedente de los  reanálisis NCEP/NCAR se observan las anomalías de temperatura del aire cerca de la superficie en el Ártico durante el mes de febrero de 2018:

Temperaturas claramente por encima de la media en todo el Océano Ártico, destacando la zona al norte de las Svalbard hasta el Polo,  así como todo el entorno del estrecho de Bering. Temperaturas algo por debajo de la media en algunas de las zonas periféricas más al sur, como la Bahía de Hudson o el sur de la Bahía de Baffin.

Estas desviaciones de temperatura han venido asociadas a la siguiente presión media al nivel del mar durante febrero de 2018:

Las altas presiones sobre Eurasia se extienden hacia el interior del Océano Ártico. Junto a las bajas de Islandia y el Archipiélago Canadiense se crea un carril que propicia las advecciones del sur hacia el Ártico Central a través de la zona de las Svalbard. A su vez, las altas presiones en Alaska y la desplazada baja de las Aleutianas también favorecen un flujo de aire templado desde el sur hacia la zona del estrecho de Bering.

La escasez de hielo el sector Pacífico, en los mares de Bering y Chukchi, se viene observando ya desde el otoño, y probablemente sea una de las características más destacables y persistentes de la presente temporada invernal en el Ártico. Esta escasez de hielo se ha venido relacionando con una baja de las Aleutianas más débil y errática de lo habitual, desplazada por las frecuentes irrupciones de dorsales hacia el norte a través de la zona del estrecho de Bering.

En febrero se ha sumado el Atlántico a este mismo juego: fuertes irrupciones del sur y suroeste han creado una gran zona de agua abierta al norte de las islas Svalbard e incluso, temporalmente, al noreste de Groenlandia.

Todo esto puede observarse en esta animación propocionada por Thomas Lavergne,  en la que mediante flechas se muestra la dirección y velocidad de la deriva del hielo (en blanco y tonos de azul según su concentración) en el Océano Ártico entre el 16 y el 28 de febrero de 2018:

Los primeros días (16-20) se observa la fuerte deriva hacia el norte en la zona del estrecho de Bering, creando zonas de hielo a baja concentracióny algo de agua abierta incluso en el mar de Chukchi, al norte del estrecho. En los días siguientes (20-25) se observa una jugada similar, pero aún más intensa, al noreste de Groenlandia y norte de las Svalbard. Finalmente (días 26-28), la deriva del hielo presenta una dirección ya más habitual tanto en la zona de Bering como en la de las Svalbard.

El evento al noreste de Groenlandia es muy llamativo pues es extremadamente inhabitual observar zonas tan grandes de agua abierta y hielo a baja concentración en esa zona (sí que en ocasiones el viento abre allí polynyas costeras incluso en pleno invierno, pero a menor escala). Así como en la zona del estrecho de Bering las observaciones (Cryosat-2 y SMOS) indican que el hielo es mucho más fino de lo normal, y por tanto más susceptible de ser desplazado por el viento, al norte de Groenlandia los grosores observados son más habituales, lo que destaca aún más la potencia de este evento. Tremendo carril de vientos entre las bajas del Archipiélago Canadiense y Groenlandia, y la dorsal anticiclónica que ascendía hacia el Ártico a través de las Svalbard, y que a su vez canalizaba una masa de aire gélido hacia Europa desde Siberia Occidental y los mares de Kara y Barents. Lo vemos en este mapa del ECMWF para el 24 de febrero de 2018:

En algún momento durante el mes de marzo la banquisa ártica alcanzará su extensión máxima anual, que probablemente sea una de las más bajas de toda la serie de observaciones, en disputa con los dos últimos años, 2016 y 2017. Lo vemos en esta gráfica donde se muestra la extensión de la banquisa ártica según los datos de JAXA en 2018 (línea roja) comparada con algunos otros años y con las medias decadales:

Seguiremos observando las sorpresas que el Ártico y su banquisa tengan preparadas.

 

Publicado en Ártico, Deriva del hielo, NSIDC: actualizaciones mensuales, Svalbard | Etiquetado , , , , , , , | 1 Comentario