Notre connaissance de la banquise dans l'océan Arctique provient principalement des satellites, qui depuis 1979 ont imagé la diminution de l'étendue de la glace de mer d'en haut. L'océan de glace panarctique et le système de modélisation de l'Université de Washington, ou PIOMAS, est un outil de premier plan pour mesurer l'épaisseur de cette glace. Jusqu'à présent, ce système ne remontait qu'à 1979.

Un nouvel article étend maintenant l'estimation du volume de glace de mer arctique à plus d'un siècle, à 1901. Pour ce faire, il a utilisé à la fois des simulations informatiques modernes et des observations historiques, certains écrits à la main au début des années 1900 à bord des précurseurs des navires de la Garde côtière américaine d'aujourd'hui.

"Cela étend le record de variabilité de l'épaisseur de la banquise de 40 ans à 110 ans, ce qui nous permet de mettre en perspective une variabilité et une perte de glace plus récentes, " a déclaré Axel Schweiger, un scientifique de la glace de mer au laboratoire de physique appliquée de l'UW et premier auteur de l'étude publiée dans le numéro d'août du Journal du climat .

"Le volume de glace de mer dans l'océan Arctique aujourd'hui et le taux actuel de perte sont sans précédent dans le record de 110 ans, " il ajouta.

PIOMAS fournit une reconstruction quotidienne de ce qui arrive au volume total de glace de mer à travers l'océan Arctique. Il combine des enregistrements météorologiques et des images satellites de la couverture glacielle pour calculer le volume de glace. Il vérifie ensuite ses résultats par rapport à toutes les observations d'épaisseur existantes. Pendant des années après 1950, qui pourraient être des instruments fixes, des mesures directes ou des sous-marins qui naviguent sous la glace.

Au début du 20e siècle, les rares observations directes de la glace de mer ont été faites par les coupeurs de l'US Revenue, le précurseur de la Garde côtière, et les navires de la Marine qui ont navigué dans l'Arctique chaque année depuis 1879. Dans le projet Old Weather, l'UW, la National Oceanic and Atmospheric Administration et les Archives nationales ont travaillé avec des citoyens scientifiques pour transcrire les données météorologiques dans les journaux de bord numérisés des navires américains historiques afin de récupérer des enregistrements climatiques uniques pour la science. La nouvelle étude est la première à utiliser les observations des journaux de bord de la glace de mer.

« Dans les journaux de bord, les agents décrivent toujours les conditions d'exploitation dans lesquelles ils se trouvaient, fournir des observations horaires de la glace de mer à ce moment et à cet endroit, " a déclaré le co-auteur Kevin Wood, chercheur à l'Institut commun pour l'étude de l'atmosphère et de l'océan. Si le navire était en eau libre, le journal de bord peut indiquer « vapeur à toute allure » ​​ou « en cours ». Lorsque le navire a rencontré de la glace, les officiers pouvaient écrire « divers caps et vitesses », ce qui signifie que le navire naviguait à travers un champ de banquise. Lorsqu'ils se sont retrouvés piégés dans la banquise, le journal pourrait lire "assailli".

Ces journaux de bord, jusqu'à récemment, ne pouvaient être consultés qu'aux Archives nationales de Washington, D.C., mais grâce à l'imagerie numérique et à la transcription par des citoyens-scientifiques du Vieux Temps, ces rares observations des conditions météorologiques et de la glace de mer dans l'Arctique à la fin des années 1800 et au début des années 1900 ont été mises à la disposition des scientifiques et du public.

"Ce sont des observations historiques uniques qui peuvent nous aider à comprendre les changements rapides qui ont lieu dans l'Arctique aujourd'hui, " dit Wood.

Wood dirige la partie américaine du projet Old Weather, qui a pris naissance en 2010 au Royaume-Uni. Les observations météorologiques des journaux de bord historiques transcrits par les scientifiques citoyens d'Old Weather ont déjà été ajoutées aux bases de données internationales de données climatiques et ont été utilisées dans le modèle de l'atmosphère qui a produit les nouveaux résultats.

Les officiers ont enregistré la position du navire à midi chaque jour à l'aide d'un sextant. Ils notaient également quand ils passaient des caractéristiques reconnaissables, permettant aujourd'hui aux chercheurs de reconstituer intégralement la route du navire pour le localiser dans l'espace et dans le temps.

Bien que les observations historiques sur la glace de mer n'aient pas encore été intégrées directement dans le modèle de glace, des contrôles ponctuels entre le modèle et les premières observations confirment la validité de l'outil.

"Il s'agit d'une vérification indépendante que le modèle fait la bonne chose, ", a déclaré Schweiger.

Le nouveau, un enregistrement plus long fournit plus de contexte pour les grosses tempêtes ou d'autres événements inhabituels et une nouvelle façon d'étudier le système de glace de mer de l'océan Arctique.

"Les observations que nous avons pour l'épaisseur et la variabilité de la banquise sont si limitées, " Schweiger a déclaré. "Je pense que les gens vont commencer à analyser ce dossier. Il y a une foule de questions que les gens peuvent poser pour aider à comprendre la banquise arctique et prédire son avenir. »

L'outil PIOMAS est largement utilisé par les scientifiques pour surveiller l'état actuel de la banquise arctique. La superficie de la banquise arctique au cours du mois de juin 2019, et le volume calculé par PIOMAS, étaient les deuxièmes plus bas pour cette période de l'année depuis le début du record satellite.

La superficie et le volume de glace de mer arctique les plus bas jamais enregistrés ont eu lieu en septembre 2012. Et bien que Schweiger pense que la tendance à long terme sera à la baisse, il ne parie pas sur cette année pour établir un nouveau record.

« L'état actuel de la banquise est configuré pour de nouvelles dépressions, mais que cela se produise ou non dépend de la météo des deux prochains mois, ", a déclaré Schweiger.