Estimando la extensión de la banquisa ártica entre 1880 y 2011

Hace varios años, dedicaba una entrada a la Extensión de la banquisa ártica durante el siglo XX. Esta podría considerarse como una continuación o ampliación de aquella.

En mi opinión, lo que vemos en esta gráfica es una estimación aceptablemente aproximada de la evolución de la extensión de la banquisa ártica entre 1880 y 2011:

estimating arctic sea ice extent temperature GISS estimacion hielo artico temperatura banquisa siglo xx

Son datos anuales. He añadido la tendencia lineal y una media móvil de treinta años. Se observa como la tendencia lineal es claramente descendente. Esto seguramente sea debido a una combinación de causas antropogénicas (aumento en la concentración de CO2 y otros GEIs, hollín, etc.) y causas naturales (aumento de la actividad solar, posibles cambios en vulcanismo, posibles ciclos oceánicos de onda larga, etc.). Superpuesta a la tendencia lineal descendente, la media móvil nos muestra unas variaciones cíclicas probablemente ligadas a oscilaciones oceánicas como AMO, PDO ó ENSO.

Bien, ¿y cuál es entonces la reconstrucción de la banquisa que vemos en esa gráfica? Pues… ninguna. Lo que vemos no es una serie de datos de extensión de la banquisa, sino una gráfica de temperaturas (invertida, de tal modo que temperaturas más altas correspondan con menos hielo y al revés). En concreto, la serie muestra las anomalías de la temperatura media anual en el Ártico (64-90ºN) entre 1880 y 2011 según los datos de estaciones meteorológicas compilados por el instituto GISS de la NASA.

Y, ¿por qué utilizo una serie de datos de temperatura para estimar la extensión de la banquisa? Vayamos por partes.
Como sabemos, desde 1979 la extensión de la banquisa ártica ha sido monitorizada desde satélites. Entre 1955 y 1978, se cuenta también con numerosos datos acerca de la banquisa procedentes de algunos satélites, reconocimientos aéreos y observaciones sistemáticas llevadas a cabo tanto en el sector americano como en el siberiano, etc.

Así, procederemos a comparar la temperatura (línea negra) con la extensión de la banquisa entre 1955 y 2011. La línea roja muestra la extensión media mensual de la banquisa ártica en septiembre según los datos del NSIDC. La línea verde, la extensión media en verano (junio-julio-agosto) de la banquisa ártica según la reconstrucción de Chapman&Walsh, probablemente la más conocida y utilizada:

arctic sea ice extent vs temperature 1955 2011 chapman walsh GISS NSIDC extensión de la banquisa artica y temperatura

Hay evidentes desavenencias, pero las tendencias generales de la temperatura y la banquisa son razonablemente similares.

Así las cosas ¿por qué no me quedo simplemente con Chapman&Walsh? Retrocedamos en el tiempo para ampliar la comparativa hasta 1880 (quito los datos de NSIDC por razones de claridad, quedando así la comparativa entre la temperatura en el Ártico según GISS y la extensión de la banquisa según Chapman&Walsh):

arctic sea ice extent vs temperature Chapman Walsh GISS extension banquisa artica y temperatura

¿Qué sucede entre 1920 y 1955? Las dos series dejan de estar correlacionadas, y la temperatura aumenta sin que la banquisa se inmute, según Chapman&Walsh. Uno se puede imaginar diversas razones para intentar explicar que en esos años desaparezca la correlación (mejores condiciones de partida del hielo, districución geográfica irregular del calentamiento, etc.). Pero, no obstante, la discrepancia entre 1920 y 1955 sigue pareciendo demasiado grande.

Para realizar una nueva comprobación, añadiremos a la gráfica otra reconstrucción de la extensión de la banquisa ártica (en rojo). Se trata de una serie de datos de origen ruso/soviético que muestra la extensión media anual de la banquisa en una zona que cubre el 77% del Ártico, quedando fuera del análisis la mitad americana del mar de Chukchi así como el mar de Beaufort y el Archipiélago Canadiense:

arctic sea ice extent vs temperature GISS Chapman Walsh russian dataset extension banquisa artica temperatura datos rusos sovieticos

La serie rusa coincide aceptablemente bien con la temperatura, y en el período conflictivo 1920-1950 lo hace claramente mejor que los datos de Chapman&Walsh. Este hecho invita a pensar que la fiabilidad de la reconstrucción de Chapman&Walsh antes de 1950 deja bastante que desear.

(Algo similar fue realizado en Johannessen et al. 2004, Arctic climate change: observed and modelled temperature and sea-ice variability, pdf. Y algo del estilo también en Semenov&Bengtsson, Arctic climate response to the sea ice changes: atmospheric GCM simulations, pdf )

Dada la escasez de observaciones de la banquisa antes de 1950, teniendo en cuenta que las temperaturas medidas en estaciones meteorológicas con serie larga son aceptablemente fiables, y teniendo en cuenta que las reconstrucciones de la banquisa basadas en mayor número de observaciones reales coinciden bastante bien con dichas series de temperaturas, es razonable concluir que la gráfica que abría este post es una estimación aceptablemente aproximada de la evolución de la extensión de la banquisa entre 1880 y 2011.

(Detalles: Los problemas de Chapman&Walsh derivan de su escasez de fuentes fiables para antes de 1950, sobre todo en el sector americano. Chapman&Walsh usan como su principal fuente para este período y zona los datos de Kelly 1979 (pdf, pag. 101 y siguientes), que a su vez los toma de los mapas del DMI. La cobertura del DMI es razonablemente buena en el sector atlántico y, gracias a las fuentes rusas, también en el sector siberiano. Pero los datos para el sector americano, la zona del mar de Chukchi al norte de Alaska, el mar de Beaufort o el Archipiélago Canadiense brillan por su ausencia. No obstante, el DMI en sus mapas de la época solía representar estas zonas cubiertas de hielo, indicando que se suponía que había hielo, pero que en realidad no disponían de ningún dato ni observación real al respecto. ¿Qué hizo Kelly? Incluir en su serie de datos como cubiertas de hielo esas zonas en las que el DMI indicaba no disponer de datos. Esto completado con extrapolaciones, interpolaciones, etc. Y esto lo heredó Chapman&Walsh. ¿Cuenta Chapman&Walsh con algún otro dato extra para el sector americano? Pues no está claro, pero en todo caso deberían ser los de Hunt&Naske 1977-pdf. El problema es que los datos de Hunt&Naske son también muy escasos, no se explica cómo se han elaborado, no coinciden con algunas observaciones in situ realizadas en Barrow, etc. Se basan sobre todo en los apuntes sobre presencia de hielo encontrados en diarios de barcos. Pero estos apuntes son demasiado dispersos y con poco significado real. Por ejemplo, en 1938 sólo se cuenta con un dato de principios de agosto, el de un barco que avistó hielo roto y disperso a 71º09′ 158°00′ W . ¿Es esto relevante? Sirva como ejemplo que el pasado año 2012 el rompehielos Healy a principios de agosto también observó hielo roto y disperso en fechas similares y en la misma posición. En 1938, los mapas basados en la reconstrucción de Chapman&Walsh muestran los mares de Chukchi y Beaufort completamente cubiertos de hielo a finales de agosto. Con la misma densidad de datos que entonces, e interpretándolos igual, podríamos concluir que a finales de agosto de 2012 ambos mares estaban también completamente cubiertos de hielo: la realidad es que la cantidad de hielo que tenían era prácticamente cero. ¿Cuánto hielo había realmente en 1938 en el mar de Beaufort a finales de agosto? Imposible saberlo).

Datos Chapman&Walsh: http://arctic.atmos.uiuc.edu/SEAICE/timeseries.1870-2008
Datos GISS: http://data.giss.nasa.gov/gistemp/
Datos Rusia: http://nwpi.krc.karelia.ru/e/climas/Ice/Ice_no_sat/XX_Arctic.htm
Datos NSIDC: ftp://sidads.colorado.edu/DATASETS/NOAA/G02135/

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10 respuestas a Estimando la extensión de la banquisa ártica entre 1880 y 2011

  1. Pingback: Más sobre la extensión de la banquisa ártica durante la primera mitad del siglo XX | Banquisa en el Ártico: el blog del hielo marino

  2. Pingback: Extensión de la banquisa ártica en septiembre de 1964 según el satélite Nimbus 1 | Banquisa en el Ártico: el blog del hielo marino

  3. Otro de Semenov, en la línea del anterior Semenov&Bengtsson:

    Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics
    July 2014, Volume 50, Issue 4, pp 343-349
    Date: 05 Aug 2014
    Role of sea ice in formation of wintertime arctic temperature anomalies

    V. A. Semenov

  4. Fuente para Bering, Chukchi (1850-1910):

    Mahoney et al. 2011
    http://seaice.alaska.edu/gi/publications/eicken/11MBBE.pdf

    “Comparison of the zero-­ice line for the
    1970s and early 1980s likely underestimates
    the amount of centennial-­scale change in ice extent because
    whaling vessels were able to penetrate into the pack beyond
    the 20% to 30% ice concentration contour.”

    Pero, el contorno 20-30% en sensor de microondas ¿igual al contorno 20-30 en un ballenero in-situ? (ya en MODIS hay más hielo que en microondas… y en “A note on the accuracy and reliability of satellite-derived passive microwave estimates of sea-ice extent”: “during summer melt, near the ice edge, and over thin ice regions, the uncertainty might reach values of more than ±20%… Surface melt and meltponds during summer generally cause the largest errors, resulting in possible underestimation of concentration of 20% or more. Regions of thin ice, low concentration ice, or ice in an extreme state of decay may not be detected at all. For this reason and the limited spatial resolution, passive microwave sea ice data is not suitable for operational support of vessels in ice-infested waters.”)

    Quitando Hunt&Naske, parece que para los años 30 del siglo XX, la única fuente para Chukchi-Beaufort sigue siendo DMI y sus suposed but no data at hand.

  5. Pingback: Más sobre la banquisa ártica antes de los satélites: los problemas de Chapman&Walsh | Banquisa en el Ártico: el blog del hielo marino

  6. Los datos de Mahoney et al para Bering y Chukchi 1850-1914: http://seaice.alaska.edu/gi/data/whaleshipdata

  7. Pingback: Analizando la nueva serie de Walsh: correlación con la temperatura en el Ártico | Banquisa en el Ártico: el blog del hielo marino

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