研究人员报告称，现代计算机模拟与百年船舶航海日志中的历史观测相结合，已将北极海冰体积的估算时间向前延伸至1901年。
泛北极冰海洋模拟系统（Pan-Arctic Ice Ocean and Modeling System），简称PIOMAS，是衡量北冰洋海冰覆盖厚度的主要工具。此前，该系统的数据仅可追溯至1979年，即卫星开始从高空拍摄海冰的那一年。
“这将海冰厚度变化的记录从40年延长至110年，使我们能够从更长的时间尺度审视近期的变化和海冰损失，”华盛顿大学应用物理实验室海冰科学家、第一作者阿克塞尔·施魏格（Axel Schweiger）说。
“如今北冰洋的海冰体积以及当前的损失速度，在这110年的记录中都是前所未有的，”他补充道。
PIOMAS每日重建北冰洋海冰总体积的变化情况。它结合天气记录与卫星拍摄的海冰覆盖图像来计算冰体积，随后再用现有的厚度观测数据对结果进行验证。1950年以后的相关数据，可能来自固定仪器、直接测量或在冰下穿行的潜艇。
20世纪初，美国税务缉私舰（海岸警卫队的前身）以及自1879年起每年穿越北极航行的海军舰艇，曾对海冰进行过难得的直接观测。在“旧天气”（Old Weather）项目中，研究人员与公民科学家合作，转录已数字化的美国历史船舶航海日志中的天气记录，以挖掘可供科学研究的独特气候数据。此项新研究首次利用了航海日志中关于海冰的观测记录，其中部分内容为20世纪初的手写记录。
“在航海日志中，船员总会描述当时的航行状况，并逐时记录该时间和地点的海冰情况，”合著者、大气与海洋研究联合研究所研究员凯文·伍德（Kevin Wood）说。
如果船只在开阔水域航行，航海日志上可能写着“全速前进”或“航行中”。当船只遇到海冰时，船员可能会写下“以不同航向和速度转向行驶”，意味着船只正在穿越浮冰区。若船只被困在冰层中，日志上可能写着“被困”（beset）。
这些航海日志直到最近仅能在华盛顿特区的美国国家档案馆查阅。如今，借助“旧天气”公民科学家的数字化成像与转录工作，19世纪末和20世纪初北极地区天气与海冰状况的珍贵观测记录已向科学界和公众开放。
“这些都是独特的历史观测记录，有助于我们理解当今北极地区正在发生的快速变化，”伍德说。
伍德负责“旧天气”项目的美国部分，该项目于2010年起源于英国。研究人员已将公民科学家转录的历史航海日志中的天气观测数据纳入国际气候数据库，并将其用于生成此次新结果的大气模型。
船员每天正午使用六分仪记录船只位置。他们还会注明经过的可辨识地标，使今天的研究人员能够完整重建船只航线，从而确定其所在的时间和空间位置。
尽管历史海冰观测记录尚未直接纳入海冰模型，但模型与早期观测数据之间的抽查结果证实了该工具的有效性。
“这是独立的验证，表明模型的运行方式是正确的，”施魏格说。
这一更长的新记录为重大风暴或其他异常事件提供了更多背景信息，也为研究北冰洋海冰系统提供了新途径。
“我们现有的海冰厚度与变化观测数据非常有限，”施魏格说，“我认为人们将开始分析这一记录。有许多问题可以帮助人们理解北极海冰并预测其未来。”
科学家利用PIOMAS工具监测北极海冰的当前状态。2019年6月，北极海冰面积及PIOMAS计算的体积，在卫星记录开始以来的同期均为第二低值。
有记录以来北极海冰面积和体积的最低值出现在2012年9月。尽管施魏格认为长期趋势将呈下降态势，但他并不打算押注今年会创下新纪录。
“目前海冰状况已为创下新低做好准备，但这是否会发生，取决于未来两个月的天气，”施魏格说。
