Structurele veranderingen vastgesteld in het zee-ijs systeem van Antarctica

Luchtfoto van de rand van het Antarctische zee-ijs in de zomer.

In de afgelopen jaren heeft het Antarctische zee-ijs zich onvoorspelbaar gedragen. De dekking van zee-ijs is veel variabeler geworden dan voorheen, met anomalieën die veel langer aanhouden dan eerder gedocumenteerd. Het is voor wetenschappers het meest verontrustend dat de dekking van zee-ijs in de afgelopen jaren opmerkelijk laag is geweest. Een nieuwe studie toont aan dat de extreme minima zeer onwaarschijnlijk zijn voorgekomen in de afgelopen eeuw.

Een groot probleem voor wetenschappers die deze gebeurtenissen proberen te begrijpen, is het relatief korte satellietrecord, dat slechts de afgelopen 45 jaar beslaat—niet lang genoeg om langere termijn klimaatvariaties vast te leggen. Nu heeft een team van Amerikaanse en Australische wetenschappers een nieuw statistisch model gebruikt om het record van de omvang van het Antarctische zee-ijs terug te reconstructie naar 1899. Hun artikel, “Een structurele verandering in het zee-ijssysteem van Antarctica in de 21ste eeuw,” is gepubliceerd in Communications Earth & Environment.

Hoofdonderzoeker professor Marilyn Raphael van de Universiteit van Californië in Los Angeles zei dat de publicatie van hun studie samenvalt met de nieuwste satellietgegevens die aantonen dat er momenteel minder totaal zee-ijs op de aarde is dan ooit eerder geregistreerd.

“Een belangrijke vraag voor ons is hoe de recente extreme minima in het Antarctische zee-ijs zich verhouden tot de omvang van zee-ijs van vóór de satellietrecords in het vroege deel van de 20ste eeuw,” voegde ze eraan toe. “We presenteren de eerste maandelijkse reconstructie van de omvang van het Antarctische zee-ijs per sector en in totaal voor de hele 20ste eeuw, om de waargenomen veranderingen in historische context te plaatsen.”

Door een Bayesiaanse aanpak te hanteren, paste het team geavanceerde statistische technieken toe om maandelijkse zee-ijsgroottes te reconstrueren, gebaseerd op maandelijkse gemiddelde temperatuur- en drukgegevens van een netwerk van 30 weerstations in het Zuidelijk Halfrond van 1905 tot 2020.

Historisch gezien werden maand-tot-maand variaties in het Antarctische zee-ijs gedomineerd door de atmosferische omstandigheden, zodat deze zeer betrouwbare weerobservaties een goed inzicht kunnen geven in hoe het zee-ijs eruitzag voordat reguliere satellietobservaties begonnen. Een Bayesiaanse aanpak, die ten grondslag ligt aan kunstmatige intelligentiesystemen, drukt uit wat bekend is over onbekende eigenschappen door middel van de kansverdelingen die deze eigenschappen kunnen aannemen.

Het grote voordeel van deze aanpak is dat het niet alleen een “beste schatting” van de vroegere zee-ijstoestanden biedt, maar ook de kans op die beste schatting. Dit stelt de onderzoekers in staat om de waarschijnlijkheden van de huidige extremen van de zee-ijsgrootte te berekenen in de pre-satelliet 20ste eeuw.

De reconstructies tonen een algehele hogere zee-ijsgrootte aan in het begin van de 20ste eeuw, met een relatief scherpe daling in de jaren ’70, wat consistent is met eerdere reconstructies op basis van ijskerngegevens, walvisvangstlocaties en klimatologische gegevens. De kans dat de recente extremen in het Antarctische zee-ijs—namelijk drie recordminima binnen zes jaar—zich in de afgelopen eeuw hebben voorgedaan, is minder dan 0,1%, ofwel 1 op 1000 kans, ofwel 999 keer zo waarschijnlijk dat het niet gebeurt als dat het wel gebeurt.

“Onze analyse suggereert dat het eerdere lange termijn gedrag van het Antarctische zee-ijs niet langer kan worden vertrouwd om de toekomstige toestand te voorspellen,” zei professor Raphael.

“We tonen aan dat er een structurele verandering in het zee-ijssysteem heeft plaatsgevonden, die zich manifesteert door een verhoogde persistentie in de anomalieën van de zee-ijsgrootte en een sterk verminderde neiging om naar de gemiddelde toestand terug te keren.” Medeauteur Dr. Will Hobbs van het Australische Antarctische Programma Partnerschap aan de Universiteit van Tasmanië zei dat de “structurele verandering” betekent dat extreme variabiliteit in zee-ijsomstandigheden de toekomstige toestand van het Antarctische zee-ijs kan kenmerken.

“Door deze gegevens meer dan een eeuw terug te strekken, tonen we aan dat het recente vreemde gedrag van het Antarctische zee-ijs—wat veel grotere variabiliteit en jaar-tot-jaar geheugen omvat, evenals extreme lage dekking—inderdaad hoogst onwaarschijnlijk is over de hele 20ste eeuw en voegt het bewijs toe van een nieuw fysisch regime,” voegde hij eraan toe.