Relating the Age of Arctic Sea Ice to its Thickness

Relating the Age of Arctic Sea Ice to its Thickness, as Measured during NASA’s ICESat and IceBridge Campaigns. Mark A. Tschudi, Julienne C. Stroeve and J. Scott Stewart

Relating the Age of Arctic Sea Ice to its Thickness, as Measured during NASA's ICESat and IceBridge Campaigns （利用NASA ICESat卫星和IceBridge测量数据研究北极海冰年龄与厚度相关性）

• 方法
  • ICESat
    • 将春季ICESat厚度集与ICESat覆盖期间每个周均厚度集进行比较，并将所有比较结果用于年龄/厚度分布。
  • IceBridge
    • 使用不确定度小于5cm且冰浓度大于90%的观测值计算平均厚度进行分析。
  • 计算两种相关系数Rm（只使用每个冰类别的平均值）和Ra（使用每个冰类别的全部数据）。
• 结果与讨论
  • ICESat
    • 2004-2008年间，冰层厚度随着年龄增长增加0.36米/年，Rm=0.97,Ra=0.48。海冰平均厚度下降0.6米，完全由多年冰变薄造成。
  • IceBridge
    • 2009-2015年年龄/厚度关系斜率0.15米/年，Rm=0.95，Ra=0.24。厚度取决于具体的飞行轨迹，不同年份冰龄分布与冰龄/厚度关系差异较大。
  • IceBridge中年轻冰比ICESat中后的多，而5年以上冰厚度差不多，这种差异可能与采样区域有关。在一些年份中，5年以上的冰比年轻的冰更薄，为老冰变薄提供了一些数据。
  • 从1985年至2015年，多年冰比例逐渐减少，老冰主要集中在加拿大群岛。
• 结论
  • 研究总结
    • 观测冰龄与ICESat和IceBridge厚度之间的关系，当厚度不能直接测量时，冰龄产品可以作为厚度的替代物，从而估算整个北极的冰量。
  • 研究不足
    • 在目前的冰龄算法中，将每个12.5km格网的单元冰龄定义为该单元内最古老的冰龄。对此算法的改进将保留格网内所有冰龄的覆盖，从而更准确确定冰龄与厚度的关系。ICESat和IceBridge的厚度估计并不一定一致，这给建立一个一致的海冰厚度时间序列带来了挑战。
  • 未来研究
    • 利用CryoSat-2、ICESat-2得到的厚度，估计未来的冰龄/厚度关系。
    • 利用建模的冰层厚度与冰龄进行比较，从而更好阐明一个固定的冰龄/厚度值，以冰龄产品为基础，估计过去的冰龄、厚度和体积。
    • 改进冰龄产品，获得更好的冰龄/厚度分布
• 研究数据
  • 冰龄产品
    • 海冰年龄产品建立在利用卫星和浮标数据产生每日海冰运动产品之上。冰龄是网格中最古老冰块的冰龄，在模型中从1年到5+年不等。
  • 厚度数据集
    • ICESat海冰厚度集
    • IceBridge海冰厚度集
• 介绍
  • 研究现状
    • 北极海冰变化趋势
      • 自1979年卫星观测以来，北极地区海冰覆盖面积一直在减小。北极海冰面积线性趋势均为负，在冬季趋势最弱，在融化季节结束（9月）最强，且逐渐加快。
      • 多年兵取代一年冰成为主要冰类型，五年以上的冰比例下降严重，北冰洋变得更容易受到自然气候变异的影响，可能促进快速过渡到季节性无冰的北极。
    • 冰龄与厚度相关性
      • ICESat观测得到2003-2006年冰龄与厚度之间有很高相关性，平均厚度随冰龄线性增加，速度为0.19米/年（相关系数R=0.96）。
      • CICE气候尺度海冰模型中，在厚度测量有限的时间段里，冰龄记录可以估计海冰厚度。
  • 本研究主旨
    • 确定先前研究的关系是否随着近年来冰层的持续收缩和变薄而保持有效，以及它如何帮助估计ICESat之前的海冰厚度。
    • 比较ICESat的冰层厚度数据和本文估算的海冰年龄产品，并纳入IceBridge的海冰厚度估计值比较冰厚与冰龄。
• 摘要
  • 研究背景：卫星观测提供了对整个北冰洋海冰厚度分布的估计，其他传感器的信息可能有助于研究从20世纪80年代开始的北极海冰厚度估计。
  • 研究现状：一项研究发现2003年-2006年间海冰冰龄与海冰厚度相关，但是需要更好地量化这种关系及其每年的变化。
  • 研究方法：来自ICESat和IceBridge的冰龄和厚度估计显示这两种传感器数据得到的冰龄与厚度之间的关系不同，部分原因是覆盖区域的差异。
  • 研究结果：在泛北极或区域空间范围内，海冰厚度与冰龄表现出直接关系