U listopadu 2019. znanstvenici su zarobili brod pun opreme u arktičkom morskom ledu s namjerom da plovi oko Arktičkog oceana cijelu godinu, prikupljajući podatke o polarnim područjima i morskim ledenim pločama. Međutim, nova studija pokazuje da postoji šansa da bi se ekspedicija rastopila mjesecima prije cilja na kraju godine.
Istraživački tim MOSAiC (Multidisciplinarni opservatorij za driftanje za proučavanje arktičke klime) prošao je opsežnu pripremu i obuku za ekspediciju, uključujući analizu povijesnih uvjeta. Novo istraživanje pokazuje, međutim, da su se arktički uvjeti mijenjali tako brzo da prošlost možda više nije vodič za danas.
Znanstvenici u Nacionalnom centru za istraživanje atmosfere (NCAR) koristili su skup višestrukih klimatskih modela kako bi simulirali uvjete duž potencijalnih ruta za polarnu ekspediciju, koristeći današnje uvjete na "novom Arktiku". Rezultati sugeriraju da bi tanji morski led mogao odnijeti brod dalje nego što bi se očekivalo u usporedbi s povijesnim uvjetima i da bi se morski led oko broda mogao otopiti prije 12-mjesečnog cilja. Od 30 izvođenja modela analiziranih u novoj studiji, pet (17%) pokazalo je topljenje u manje od godinu dana.
Istraživanje, objavljeno u časopisu The Cryosphere, financirala je Nacionalna znanstvena zaklada, koja je NCAR-ov sponzor. Koautori studije su sa Sveučilišta Colorado Boulder i školskog Kooperativnog instituta za istraživanje u znanosti o okolišu, kao i s Dartmouth Collegea i Sveučilišta Alaska Fairbanks.
Skupina od 30 modela vožnje koristila je trenutne klimatske uvjete i odražavala širinu načina na koje se morski led mogao formirati, spuštati i topiti u klimi 2020. godine. Studija nije uključila ledene uvjete iz 2019. i nije prognoza staze kojom će brod preuzeti svoju jednogodišnju ekspediciju.
"Cijela poanta MOSAiC-a je razumjeti novi Arktik i kako su se stvari promijenile tijekom posljednjih 10 godina", rekla je Alice DuVivier, NCAR-ova klimatska znanstvenica i glavna autorica nove studije. "Ovaj model nam daje razumijevanje raspona mogućnosti plutanja s kojima bi se ekspedicija mogla suočiti u novom režimu leda."
Znanstvenici prikupljaju podatke o opsegu arktičkog morskog leda, koji zimi može pokriti milijune četvornih milja, od 1979. kada su sateliti počeli bilježiti godišnje promjene ledenog pokrivača. "Promjene u arktičkom sustavu su tako nevjerojatno brze da se čak i naša satelitska promatranja od prije 15 godina razlikuju od današnjeg Arktika", rekla je Marika Holland, NCAR znanstvenica i koautorica studije."Sada je tanji led, koji se brže kreće i manje je snježnog pokrivača. To je potpuno drugačiji režim leda."
Idući s pljuskom
Da bi usporedili razlike između "starog Arktika" i "novog Arktika", znanstvenici su stvorili tragove ledene plohe za brod ekspedicije, njemački istraživački ledolomac pod nazivom Polarstern, koristeći model morskog leda u NCAR-u sa sjedištem Model zemaljskog sustava zajednice (CESM). Prvo su znanstvenici pokrenuli 28 modelnih staza na temelju povijesnih satelitskih podataka o stanju morskog leda. Zatim su usporedili rezultate s 30 modelnih staza u uvjetima mladog, tankog i sezonskog arktičkog leda koji više odražavaju nedavne uvjete.
U ovim uvjetima "novog Arktika", ledene plohe su se brže kretale pa se njihove staze protežu dalje i više variraju jedna od druge u usporedbi sa stazama "starog Arktika", koje uključuju deblji morski led i kraće, sporije staze.
Najvažnije, studija otkriva da u sezonskom arktičkom scenariju 17% simuliranih staza pokazuje kako se Polarstern u potpunosti topi iz leda, mjesecima prije cilja u listopadu 2020. Model se procjenjuje na 29. srpnja 2020., kao najraniji potencijalni datum topljenja, naglašavajući da današnji Arktik ima povećan rizik od ekstremnih događaja, kao što je otapanje. Suprotno tome, nijedna od staza koja se proteže ispod povijesnih satelitskih podataka nije pokazala scenarij rastapanja.
Iako rezultati pružaju dodatni uvid u potencijalni ishod MOSAiC-ovog puta, vožnje modela nisu prognoza putanje ekspedicije, rekao je DuVivier, koji je rezultate studije predstavio znanstvenom timu MOSAiC-a dok su se pripremali za kampanju. Umjesto toga, rezultati su način za istraživanje mnogih scenarija s kojima bi se brod mogao suočiti tijekom putovanja u trenutnoj klimi. "Modeliranje je način istraživanja mnogih svjetova", rekao je DuVivier. „Prethodno iskustvo nije uvijek pokazatelj onoga što će se dogoditi."
U prvoj fazi ekspedicije, u jesen 2019., istraživači su se već susreli s uvjetima tankog leda, nakon što su se u početku borili da pronađu dovoljno debelu ledenu plohu za usidrenje Polarsterna, i iskusili su oluje koje su izazvale ekspediciju. Prema Nacionalnom centru za podatke o snijegu i ledu, arktički morski led u 2019. dosegao je drugi najniži minimum u satelitskom zapisu, što znači da je ekspedicija započela u ekstremno niskim ledenim uvjetima.
Od tada, trenutni put broda odmiče se dalje od očekivanog. "Eksperimenti modela iz ove studije imaju usporedive tragove s onim što je Polarstern doživljavao u posljednjih nekoliko mjeseci", rekao je DuVivier. "Ne predviđamo ekspediciju, ali se te vrste staza tope rano u našem klimatskom modelu."
Vrijeme će pokazati koja će biti konačna staza i odredište Polarsterna, ali ekspedicija će i dalje znanstvenicima pružiti obilje podataka. Informacije će u konačnici biti od velike koristi za poboljšanje klimatskih modela poput CESM-a i pomoći znanstvenicima da razumiju promjene na Arktiku koje bi buduće polarne ekspedicije mogle promatrati.
"Zato nam treba MOSAiC. Modeli mogu informirati o ovakvim kampanjama, a ove kampanje će informirati naše modele", rekla je Holland, koja ima svoj projekt na MOSAiC ekspediciji, prikupljajući podatke o snijegu na moru zagrijavanje leda i gornjeg oceana koje utječe na debljinu morskog leda.
"Nemamo puno novih zapažanja u ovom novom režimu, a to će biti temeljno za naše buduće razumijevanje Arktika", rekao je Holland.
