El hielo marino del Ártico ayuda a mantener la Tierra fría, ya que su superficie brillante refleja la energía del Sol de vuelta al espacio. Cada año, los científicos usan múltiples satélites y conjuntos de datos para rastrear qué parte del Océano Ártico está cubierta de hielo marino, pero su espesor es más difícil de medir. Los resultados iniciales del satélite ICESat-2 de la NASA sugieren que el hielo marino ha disminuido hasta en un 20% desde el final de la primera misión ICESat (2003-2009), en contra de los estudios existentes que afirmaban que el espesor del hielo marino se había mantenido relativamente constante en la última década.

ICESat-2 tiene un altímetro láser, que utiliza pulsos de luz para medir con precisión la altura hasta aproximadamente una pulgada. Cada segundo, el instrumento envía 10.000 pulsos de luz que rebotan en la superficie de la Tierra y regresan al satélite registrando el tiempo que se tarda en hacer ese viaje de ida y vuelta. La luz se refleja en la primera sustancia que golpea, ya sea agua abierta, hielo marino desnudo o nieve que se ha acumulado sobre el hielo, por lo que los científicos usan una combinación de mediciones ICESat-2 y otros datos para calcular el espesor del hielo marino.

Al comparar los datos de ICESat-2 con las mediciones de otro satélite, los investigadores también crearon los primeros mapas basados en satélites de la cantidad de nieve que se acumuló sobre el hielo marino del Ártico, rastreando este material aislante.

"La bolsa de hielo marino del Ártico ha cambiado drásticamente desde que comenzó el monitoreo desde los satélites hace más de cuatro décadas", dijo Nathan Kurtz, científico adjunto del proyecto ICESat-2 en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. "La extraordinaria precisión y la capacidad de medición durante todo el año de ICESat-2 proporciona una nueva herramienta emocionante que nos permite comprender mejor los mecanismos que conducen a estos cambios, y lo que esto significa para el futuro".

El espesor del hielo marino del Ártico disminuyó drásticamente en la primera década del siglo XXI, según lo medido por la primera misión ICESat de 2003 a 2009 y otros métodos. El CryoSat-2 de la Agencia Espacial Europea, lanzado en 2010, ha medido un espesor relativamente constante en el hielo marino del Ártico desde entonces. Con el lanzamiento de ICESat-2 en 2018, los investigadores analizaron esta nueva forma de medir el espesor del hielo marino para avanzar en el estudio de este registro de datos.

"No podemos obtener el grosor solo de ICESat-2, pero podemos utilizar otros datos para derivar la medición", dijo Petty. Por ejemplo, los investigadores restan la altura de la nieve sobre el hielo marino utilizando modelos informáticos que estiman las nevadas. "Los primeros resultados fueron muy alentadores".

En su estudio, publicado recientemente en el Journal of Geophysical Research: Oceans, Petty y sus colegas generaron mapas del espesor del hielo marino del Ártico desde octubre de 2018 hasta abril de 2019 y vieron el hielo espesándose durante el invierno como se esperaba.

Sin embargo, en general, los cálculos con ICESat-2 encontraron que el hielo era más delgado durante ese período de tiempo que lo que los investigadores encontraron utilizando datos de CryoSat-2. El grupo de Petty también descubrió una disminución pequeña pero significativa del 20% en el grosor del hielo marino al comparar las mediciones ICESat-2 de febrero/marzo de 2019 con las calculadas usando ICESat en febrero/marzo de 2008, una disminución que los investigadores de CryoSat-2 no ven en su datos.

Petty dijo que estos son dos enfoques muy diferentes para medir el hielo marino, cada uno con sus propias limitaciones y beneficios. CryoSat-2 lleva un radar para medir la altura, en oposición al lidar de ICESat-2, y el radar pasa principalmente a través de la nieve para medir la parte superior del hielo. Las mediciones de radar como las del CryoSat-2 podrían ser arrojadas por el agua de mar que inunda el hielo, señaló. Además, ICESat-2 sigue siendo una misión joven y los algoritmos informáticos aún se están perfeccionando, dijo, lo que en última instancia podría cambiar los hallazgos de grosor.

"Creo que vamos a aprender mucho al tener estos dos enfoques para medir el espesor del hielo. Puede que nos estén dando un límite superior e inferior en el grosor del hielo marino, y la respuesta correcta probablemente esté en algún punto intermedio ”, dijo Petty. "Hay razones por las cuales las estimaciones de ICESat-2 podrían ser bajas, y razones por las que las de CryoSat-2 podrían ser altas, y necesitamos hacer más trabajo para comprender y alinear estas mediciones entre sí".

Con ICESat-2 y CryoSat-2 utilizando dos métodos diferentes para medir el espesor del hielo: uno mide la parte superior de la nieve, el otro el límite entre el fondo de la capa de nieve y la parte superior de la capa de hielo, los investigadores se dieron cuenta de que podían combinarse los dos para calcular la profundidad de la nieve.

"Esta es la primera vez que podemos obtener profundidad de nieve en toda la capa de hielo marino del Océano Ártico", dijo Ron Kwok, científico de hielo marino en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California y autor de otro estudio en JGR Oceans. "La región ártica es un desierto, pero la nieve que obtenemos es muy importante en términos de clima y hielo marino aislante".

El estudio encontró que la nieve comienza a acumularse lentamente en octubre, cuando el hielo recién formado tiene un promedio de aproximadamente 5 centímetros de nieve y el hielo de varios años tiene un promedio de 14 centímetros de nieve. Las nevadas se acumulan más tarde en el invierno en diciembre y enero y alcanzan su profundidad máxima en abril, cuando el hielo relativamente nuevo tiene un promedio de 17 centímetros y el hielo más viejo tiene un promedio de 27 centímetros de nieve.

Cuando la nieve se derrite en la primavera, puede acumularse en el hielo marino: esos estanques de fusión absorben el calor del Sol y pueden calentar el hielo más rápido, solo uno de los impactos de la nieve sobre el hielo.