Denna månad testar ingenjörer vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien en rymdfarkostsensor som ska hjälpa till att mäta hur snabbt arktisk havsis försvinner. Och även om instrumentet inte kommer att skjutas upp förrän om ett år, började forskarna förbereda sig för dess användning under en nyligen genomförd fältkampanj i den kanadensiska vildmarken.

Forskare tillbringade två veckor i april med att flyga över Norra ishavet, ofta medan de såg soluppgången från 1 500 fots höjd (457 meter) i ett plan från andra världskriget. En mängd toppmoderna sensorer för att mäta tjockleken på havsis och snö fanns ombord, inklusive en ersättare för den mikrovågsradiometer som nu testas på JPL. Att mäta havsisens tjocklek är knepigt och kräver ett antal precisa siffror, inklusive hur högt havsisen reser sig över vattnet, snödjupet ovanpå isen och mikrovågsutsläpp från ytan.

Flygningarna tajmades med passage av satelliter ovanför så att samordnade observationer kunde göras av samma särdrag. Att kombinera flyg- och satellitdata kommer att förbättra forskarnas förmåga att mäta havsis och förstå hur klimatförhållandena utvecklas över Arktis.

Under de senaste decennierna har utbredningen och tjockleken på arktisk havsis förändrats. Förbättrade mätningar av dessa förändringar hjälper forskare att bättre förstå det arktiska systemet samtidigt som de stöder navigering, väder- och havs forskning samt framtida satellitobservationer. I takt med att arktisk sjöfart ökar blir regionen också strategiskt och ekonomiskt mer betydelsefull.

Enligt Sahra Kacimi från JPL, som var vetenskaplig ledare för fältkampanjen, kan den pågående uppvärmningen i Arktis potentiellt påverka allmän säkerhet och ekonomiska intressen.

Kacimi har tillbringat åratal med att studera havsis med hjälp av satellitdata, men ovanifrån-perspektivet hon får från rymden är annorlunda än att titta ut genom ett flygplansfönster.

Den förvirrande mångfalden av havsis skapar overkliga landskap. Isen kan vara fast vid land eller driva i havet; den kan vara grov eller slät. Drivna av vindar och havsströmmar skiftar isen ständigt, bryts sönder och deformeras. Sprickor kan öppna sig till långa sträckor av exponerat hav, och kollisioner mellan isflak kan pressa isbråte till massiva åsar som sträcker sig i kilometer.

En del havsis varar bara en säsong, medan tjockare is kan överleva i flera år (även om flerårig havsis blir allt mindre vanlig i många delar av Arktis). Hela ekosystem påverkas av dessa förändringar, ända ner till fjällrävar och harar som forskarna såg under hela resan.

Förbättrade uppskattningar av havsisens tjocklek hjälper forskare att bättre förstå hur regionen förändras och stöder långsiktiga observationer av den arktiska miljön. NASA-teamet loggade cirka 50 timmar i luften under den två veckor långa kampanjen, med flygningar över drivande is nära staden Inuvik innan de studerade is fast vid stranden av en annan plats, en by som heter Cambridge Bay.

För Inuvik-delen av kampanjen samordnade teamet med SWOT-uppdraget (Surface Water and Ocean Topography), en satellit som utvecklats gemensamt av NASA och den franska rymdorganisationen CNES (Centre National d’Études Spatiales), med JPL som leder den amerikanska delen av uppdraget. Även om den designades för att kartlägga höjden på jordens hav och sötvatten, kan SWOT också mäta mängden havsis ovanför vattenlinjen.

I Cambridge Bay anslöt sig NASA-teamet till forskare från ESA (Europeiska rymdorganisationen), Tysklands Alfred Wegener-institut och Kanadas University of Calgary. Under denna del av kampanjen flög samordnade flygningar över ett fältläger och under spåren av satellituppdrag som NASA:s ICESat-2 (Ice, Cloud, and Land Elevation Satellite-2) och ESA:s CryoSat-2.

För att förbättra uppskattningar av havsisens tjocklek utvecklar ESA, i samarbete med NASA, ett nytt polart uppdrag som kallas Copernicus Polar Ice and Snow Topography Altimeter (CRISTAL). Under april-flygkampanjen, sci