Solar Transmittance in the Arctic as a Seasonally Ice-covered Sea

I dette prosjektet jobber vi for å få en bedre forståelse om hvordan sollys og det tynnere, yngre dekket av sjøis som nå finnes i Arktis påvirker hverandre. En bedre forståelse av prosessene som nå er viktig for denne delen av klimasystemet i Arktis vil være viktig for å kunne forstå hvordan Arktis vil fortsette å utvikle seg med ytterligere klimaendringer, og for å vurdere og forbedre modellene som brukes til å studere klima og fylle hullene i observasjoner. Vi målte solstråling over og under forskjellige typer sjøis (første-års/flerårs is) i Arktis ved hjelp av autonome plattformer med real-time overføring av data og ved bruk av mobile plattformer som kan brukes for å observere de store romlige og tidsmessige variasjonene av solstrålingens oppdeling (hvor mye blir reflektert, tatt opp av isen eller sluppet gjennom isen til havet). Våren 2014, var de to første autonome plattformene satt ut i havis nord for Alaska. En av disse hadde en feil i lyssensoren under isen etter 50 dager, men vi fikk gode data fra den andre gjennom hele smeltesesongen. To plattformer til var satt ut i samme området i sensommer-høst 2014, med håp om at de skulle overleve vinteren og være klare til å måle når sola kommer tilbake til Arktis i 2015. Begge to klarte å sende målinger følgende sommersesong. Vi har også jobbet med spektrale data og målinger av romslige variabilitet fra tidligere prosjekter, og gjorde ting klar til en stor og viktig feltsesong fra april til juni 2015. I denne perioden jobbet vi nord for Svalbard der vi installerte mange sensorer over, inn i og under isen og tok dem under isen båret av dykkere og fjernstyrte undervannsfartøy. Siden den store ekspedisjonen sluttet i midten av 2015, brukte vi et par år for å analysere data fra disse og tidligere observasjoner og studere de egenskapene og prosessene som har sterkest påvirkning på transmisjon av solstråling gjennom yngre, tynnere havis og i vannet under. Til slutt har prosjektet bidratt til minst 18 forskningsartikler som er publisert i anerkjente internasjonale journaler i løpet av prosjektperioden. Ett interessant funn er at algers opptak av sollys i den øverste delen av havet kan være betydningsfull også tidlig om våren, da havet fortsatt er dekket av mye is med et tykt snølag og det var derfor tenkt at det ikke var nok lys for alger å leve. Vi viste at små områder med åpent vann og tynn is slipper nok lys inn i havet for å støtte vekst og at algene da fører til økt oppvarming av vann i de øverste 10 m av havet. Vi jobbet også på flere artikler med biologer for å hjelpe dem til å tolke observasjoner og drive modeller av primær produksjon i og under havis. Gode målinger av og metoder for å modellere lysnivå i og under isen er viktige for slike studier, og her hadde vi godt tverrfaglig samarbeid. Andre artikler viste nye metoder for modellering av lys i is og havet, områder der slike modeller må forbedres og hvor viktig det er å velge den riktige metoden til å måle lys i havet, avhengig av om målingene skal brukes til biologiske eller fysiske studier. Vi jobber nå videre for å bruke observasjonene til å evaluere modeller og globale dataprodukter som regner ut hvor mye sollys som treffer hele verden. Observasjonene utført i dette prosjektet er viktige for slike evalueringer siden det finnes veldig lite data fra Arktis. Etter hvert skal vi også bruke observasjonene og strålingsmodellering for å utføre en analyse av endringene i solenergi som når hele det isdekte Polhavet, både de som allerede har skjedd, og de som trolig vil skje i fremtiden. Våre Instagram og Twitter sider viser mer om hva som skjer med dette prosjektet og andre som er knyttet til det: https://instagram.com/oceanseaicenpi/ https://twitter.com/oceanseaicenpi https://www.facebook.com/oceanseaicenpi .

Sea ice covers the majority of the Arctic Ocean for at least some of the year, reducing both the amount of sunlight reaching the ocean (low transmittance) and the overall amount taken up by the Arctic (high albedo). Advances have been made in quantifying the seasonal evolution of sea-ice albedo; however, transmission observations under ice, especially seasonal ice, in the high Arctic are far more limited, so a good overview of the seasonal evolution of the transmission of sunlight to the ocean beneath is still lacking. Through measurement and modeling experiments, this project will result in a better understanding of the processes in first-year sea ice in the high Arctic that affect its solar transmittance. Such first-year ice has become the predominant ice type across the entire Arctic Ocean. It is predicted that the Arctic will become seasonally ice covered within this century, drastically changing the fate of solar energy reaching the surface. Measurements will be made from autonomous drifters to see seasonal variations in transmission at many locations in the high Arctic. Field campaigns will be used to observe small-scale spatial variability during ice melt. The result will be a clear understanding of the seasonal evolution of first-year ice transm ittance, along with the spatial variability overlain on the mean. Using this detailed understanding of solar transmittance, a study will be performed, combining radiative transfer modeling and Arctic climate data, to examine recent and potential future ch anges in solar energy reaching the Arctic Ocean due to sea-ice changes. Additionally, the wealth of incident solar radiation observations will allow for an assessment of these data in the reanalysis products often relied upon in the Arctic. The result wi ll be a detailed understanding of processes that affect the availability of sunlight in the Arctic Ocean, valuable to biologists, sea-ice modelers, and those studying natural and human systems impacted by sea ice.