Analizando la nueva serie de Walsh: el salto de 1979

Hace unos días informaba de que Walsh et al. han publicado un artículo presentando su nueva serie de extensión de la banquisa ártica desde 1850 hasta el presente. Los datos y la documentación de dicha serie se encuentran disponibles desde hace algunos meses en la web del NSIDC.

¿Cómo han construido Walsh et al. esta nueva serie? A partir de 1979, han usado datos procedentes de sensores pasivos de microondas a bordo de satélites. En concreto, valores diarios de mitad de mes del conjunto de datos G02202 del NSIDC. Antes de 1979, han utilizado diversas fuentes procedentes de mapas operacionales, observaciones desde aviones, barcos, etc. Es decir, datos diversos y todos ellos de naturaleza distinta a los derivados de sensores de microondas a bordo de satélites.

Está bien establecido en la literatura científica que hay una falta de consistencia entre los datos de concentración y extensión de la banquisa derivados de mapas históricos y/o operacionales, y aquellos derivados de los sensores pasivos de microondas a bordo de satélites (1). Esta falta de consistencia entre los datos de ambas fuentes es mayor en verano, cuando los sensores de microondas dan una menor concentración y extensión en las zonas con banquisa a baja concentración, con deshielo superficial, o con muy poco grosor.

De momento, Walsh et al. no han realizado ningún ajuste en los datos anteriores o posteriores a 1979 para intentar corregir esta diferencia y conseguir una serie más consistente. No obstante, son conscientes de esta probable falta de consistencia entre los valores anteriores y posteriores a 1979, por lo que planean presentar otra versión con unos valores alternativos para la era de los satélites (probablemente piensen usar los mapas operacionales del NIC , que suelen mostrar unos valores algo más altos que los derivados de los satélites con sensores de microondas).

Sin embargo, es posible estimar  la diferencia media entre los datos anteriores y posteriores a 1979, aprovechando que entre 1972 y 1978 ya estuvo en órbita un primer sensor de microondas: el ESMR. Este sensor era de un solo canal, mientras que los utilizados desde 1979 son instrumentos multicanal. Así pues, los datos de ESMR no son completamente comparables de forma directa con los posteriores a 1979 (SMMR, SSM/I, SSMIS). Sin embargo, Cavalieri et al. construyeron una serie desde 1972 ajustando los datos de ambos sensores para hacerlos consistentes entre ellos.

Así pues, es posible usar la serie de Cavalieri como un puente que nos permite determinar la diferencia media en el período 1972-1978 entre los datos de Walsh y los datos de los satélites de microondas. Esto es lo que hicieron Meier et al. con los datos de HadISST. Y es lo que hicimos nosotros para la serie que publicamos en enero. Además, como novedad respecto a lo realizado por Meier et al. , nosotros también incorporamos los datos de AARI, que son también una de las principales novedades en la recién publicada nueva serie de Walsh.

En las siguientes imágenes se puede apreciar la falta de consistencia entre los mapas de la nueva serie de Walsh (izquierda) y las observaciones del sensor ESMR (derecha) en agosto de 1974 y 1976. Se observa como Walsh et al. muestran hielo a baja concentración en zonas como Baffin, Hudson o el mar de Groenlandia que los sensores de microondas no detectan:

Así las cosas, recuerdo la gráfica en la que hace unos días comparaba los valores de septiembre de la nueva serie de Walsh con los de nuestra serie, entre 1935 y el presente:

Indicaba que antes de 1979 los valores de la nueva serie de Walsh son siempre algo más altos que los nuestros, y que  este hecho es debido a que Walsh et al. no han ajustado los datos anteriores a 1979, al contrario que nosotros.

¿Y qué sucede si ajustamos los datos de Walsh et al.? Aplicando el mismo ajuste usado por Meier et al. y por nuestro trabajo, y extendiéndolo hasta 1935, este sería el resultado:

La serie de Walsh pasa a ser aún más cercana a la nuestra. La única discrepancia digna de mención sería que en 1939 la serie de Walsh muestra una extensión mucho más alta que la nuestra. En su momento, comentaré los orígenes de esa discrepancia… pero esa es otra historia.

De momento, la conclusión es que si ajustamos los datos de Walsh anteriores a 1979 en base a su diferencia media con las observaciones de satélite en el período de solapamiento 1972-1978, la nueva serie de Walsh pasa a ser muy similar a la serie que publicamos en enero.

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(1)

Walsh and Chapman 2001: «The solid curve NIC data for 1978^94) shows larger ice-covered areas than does the time series utilizing passive-microwave SMMR/SSMI) data for the same period. The differences range from approximately 5% in winter (Fig.1a) to 15-20% in summer (Fig.1b).The differences, which arise from the smaller ice concentrations in the passive-microwave dataset, are largest in regions and time periods when melt creates a wet surface.»

Rayner et al. 2003: « For example, satellite-borne passive microwave retrievals of sea ice concentration are not consistent with historical charts based on in situ observations, aerial reconnaissance and infrared satellite images. (…) A bigger problem, however, is that thin ice is not identified as such by the microwave retrievals: instead it is returned as a mixture of thick ice and open water [Emery et al., 1994]. Also, ponds resulting from summer melting on top of the ice often cause the microwave instrument to return a 10–30% lower than actual concentration of sea ice [Comiso and Kwok, 1996]: this particularly affects the Arctic in summer»

Meier et al. 2012: « However, they are not consistent with the passive microwave satellite record and any quantitative estimates of trends or variability across the 1978–1979 boundary are limited by uncertainties resulting from the inconsistent data sources.»

Agnew and Howell, 2003: «Compared with the Canadian regional ice charts, the NASA Team algorithm underestimates the total ice‐covered area by 20.4% to 33.5% during ice melt in the summer and by 7.6% to 43.5% during ice growth in the late fall. (…)  Compared with the U.S. National Ice Center hemispheric chart series, the average underestimation is 18.6% in summer.»

Etc.