DynAMIC (Detecting episodes of Arctic sea ice Mass Imbalance)

Havisen i Polhavet har krympet 75 % i volum siden 1980-tallet. Denne reduksjonen har ikke skjedd gradvis, men i raske perioder med tap av havis på mellom ett og noen få år. År med raskt tap av sommeris er forutsatt av tilstanden til isen den foregående vinteren, og isens tilstand avhenger av vinterstormer som passerer gjennom Arktis. Stormer gir episoder med ubalanse i havisens masseutbredelse, som deformerer isdekket voldsomt. I DynAMIC samler vi forskjellige satellittsensorer fra ESA, EU-Copernicus og NASA for å observere 3D-utviklingen av havisen direkte, ettersom stormer deformerer isdekket om vinteren. Vi bruker radarsensorer for å avbilde isflakene av havis som deformeres, deretter bruker vi altimetre for å måle tynning eller tykning av flakene når de deformeres. Slike dynamiske hendelser har så langt bare blitt observert noen få ganger fra fly og skip, men ikke fra verdensrommet, noe som betyr at vi egentlig ikke vet hvordan havis vanligvis reagerer på stormer. Utstyrt med en database bestående av mange «havis-ubalanse»-hendelser oppdaget av satellitter, vil vi kunne legge til realistisk dannelse av skrugarder i en avansert norsk modell for isdynamikk: neXtSIM. Modelleksperimenter vil da endelig kunne vise hvordan lokale episoder med havis-ubalanse former arktiske ismønstre for år med raskt tap av sommeris. Det haster å lage slike verktøy for å forstå klimaendringer i et raskt oppvarmende Arktis.

As the Arctic Ocean’s sea ice cover has thinned and weakened over the past three decades, it has become increasingly susceptible to episodes of sea ice mass imbalance that reshape the winter ice thickness distribution. It is unclear whether these dynamic events have contributed to record low Arctic sea ice areas in recent years because currently available satellite technologies only allow us to observe the rapid 3D (thickness + area) changes in 2D (area only). Moreover, we cannot yet model these events because the parameterizations for sea ice mass redistribution by pressure ridging do not capture the observed evolution of the ice thickness distribution over winter. The prospective EU polar-orbiting CRISTAL satellite mission will observe the 3D evolution of sea ice and its snow load directly, offering the perfect dataset to constrain ridging events in numerical models. But what can we do before CRISTAL is launched later in the 2020s? The DynAMIC project will combine existing satellites from ESA, EU-Copernicus and NASA to emulate the sensing capabilities of CRISTAL, enabling the detection of sea ice mass redistribution during winter storms. We will integrate multifrequency altimetry and synthetic aperture radar (SAR) to detect snapshots of the 3D sea ice mass balance before and after dynamic events. From a unique database of such events, we will use machine learning to optimize the sea ice ridging scheme in state-of-the-art sea ice models, tailoring them to a new Arctic dominated by weaker seasonal sea ice. We will discover how local episodes of mass imbalance shape the entire Arctic sea ice cover through basin-scale modelling experiments, using one of the most advanced sea ice dynamics models available, neXtSIM. DynAMIC will build Norwegian capacity in sea ice observation-model integration and generate 3D sea ice observations from space required by the Arctic marine shipping, tourism, and prospecting sectors, as well as by interdisciplinary climate researchers.