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A Multi-Sensor and Modeling Approach for Mapping Light Under Sea Ice During the Ice-Growth Season

Authors :
Julienne Stroeve
Martin Vancoppenolle
Gaelle Veyssiere
Marion Lebrun
Giulia Castellani
Marcel Babin
Michael Karcher
Jack Landy
Glen E. Liston
Jeremy Wilkinson
National Snow and Ice Data Center (NSIDC)
University of Colorado [Boulder]
Department of Earth Sciences [UCL London]
University College of London [London] (UCL)
Centre for Earth Observation Science [Winnipeg]
University of Manitoba [Winnipeg]
Nucleus for European Modeling of the Ocean (NEMO R&D )
Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN)
Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636))
École normale supérieure - Paris (ENS-PSL)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636))
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)
British Antarctic Survey (BAS)
Natural Environment Research Council (NERC)
Alfred Wegener Institute [Potsdam]
Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI)
Takuvik Joint International Laboratory ULAVAL-CNRS
Université Laval [Québec] (ULaval)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research (AWI)
University of Bristol [Bristol]
Colorado State University [Fort Collins] (CSU)
Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636))
École normale supérieure - Paris (ENS Paris)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636))
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)
Université Laval [Québec] (ULaval)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPC)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPC)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636))
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPC)
School of Geographical Sciences [Bristol]
Cooperative Institute for Research in the Atmosphere (CIRA)
Source :
Frontiers in Marine Science, Frontiers in Marine Science, 2021, 7, pp.1253. ⟨10.3389/fmars.2020.592337⟩, Frontiers in Marine Science, Frontiers Media, 2021, 7, ⟨10.3389/fmars.2020.592337⟩, Frontiers in Marine Science, Frontiers Media, 2021, 7, pp.1253. ⟨10.3389/fmars.2020.592337⟩, Frontiers in Marine Science, Vol 7 (2021)
Publication Year :
2021
Publisher :
HAL CCSD, 2021.

Abstract

International audience; Arctic sea ice is shifting from a year-round to a seasonal sea ice cover. This substantial transformation, via a reduction in Arctic sea ice extent and a thinning of its thickness, influences the amount of light entering the upper ocean. This in turn impacts under-ice algal growth and associated ecosystem dynamics. Field campaigns have provided valuable insights as to how snow and ice properties impact light penetration at fixed locations in the Arctic, but to understand the spatial variability in the under-ice light field there is a need to scale up to the pan-Arctic level. Combining information from satellites with state-of-the-art parameterizations is one means to achieve this. This study combines satellite and modeled data products to map under-ice light on a monthly time-scale from 2011 through 2018. Key limitations pertain to the availability of satellite-derived sea ice thickness, which for radar altimetry, is only available during the sea ice growth season. We clearly show that year-to-year variability in snow depth, along with the fraction of thin ice, plays a key role in how much light enters the Arctic Ocean. This is particularly significant in April, which in some regions, coincides with the beginning of the under-ice algal bloom, whereas we find that ice thickness is the main driver of under-ice light availability at the end of the melt season in October. The extension to the melt season due to a warmer Arctic means that snow accumulation has reduced, which is leading to positive trends in light transmission through snow. This, combined with a thinner ice cover, should lead to increased under-ice PAR also in the summer months.

Details

Language :
English
ISSN :
22967745
Database :
OpenAIRE
Journal :
Frontiers in Marine Science, Frontiers in Marine Science, 2021, 7, pp.1253. ⟨10.3389/fmars.2020.592337⟩, Frontiers in Marine Science, Frontiers Media, 2021, 7, ⟨10.3389/fmars.2020.592337⟩, Frontiers in Marine Science, Frontiers Media, 2021, 7, pp.1253. ⟨10.3389/fmars.2020.592337⟩, Frontiers in Marine Science, Vol 7 (2021)
Accession number :
edsair.doi.dedup.....d324492cddb6251152310eb12af8c765
Full Text :
https://doi.org/10.3389/fmars.2020.592337⟩