Published May 9, 2023 | Version v1
Publication Open

SIPN South: six years of coordinated seasonal Antarctic sea ice predictions

  • 1. UCLouvain
  • 2. Argentine Naval Hydrographic Service
  • 3. Barcelona Supercomputing Center
  • 4. Universitat Politècnica de Catalunya
  • 5. University of Washington
  • 6. Met Office
  • 7. The Ohio State University
  • 8. NOAA Geophysical Fluid Dynamics Laboratory
  • 9. National Oceanic and Atmospheric Administration
  • 10. Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory (Guangzhou)
  • 11. Sun Yat-sen University
  • 12. Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung
  • 13. Australian Antarctic Division
  • 14. University of Tasmania
  • 15. Euro-Mediterranean Center for Climate Change
  • 16. Environment and Climate Change Canada
  • 17. Columbia University
  • 18. Lamont-Doherty Earth Observatory
  • 19. Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences
  • 20. University of Colorado Boulder
  • 21. Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
  • 22. Princeton University
  • 23. Earth System Science Interdisciplinary Center
  • 24. University of Maryland, College Park
  • 25. First Institute of Oceanography
  • 26. Ministry of Natural Resources
  • 27. NOAA National Centers for Environmental Prediction

Description

Antarctic sea ice prediction has garnered increasing attention in recent years, particularly in the context of the recent record lows of February 2022 and 2023. As Antarctica becomes a climate change hotspot, as polar tourism booms, and as scientific expeditions continue to explore this remote continent, the capacity to anticipate sea ice conditions weeks to months in advance is in increasing demand. Spurred by recent studies that uncovered physical mechanisms of Antarctic sea ice predictability and by the intriguing large variations of the observed sea ice extent in recent years, the Sea Ice Prediction Network South (SIPN South) project was initiated in 2017, building upon the Arctic Sea Ice Prediction Network. The SIPN South project annually coordinates spring-to-summer predictions of Antarctic sea ice conditions, to allow robust evaluation and intercomparison, and to guide future development in polar prediction systems. In this paper, we present and discuss the initial SIPN South results collected over six summer seasons (December-February 2017-2018 to 2022-2023). We use data from 22 unique contributors spanning five continents that have together delivered more than 3000 individual forecasts of sea ice area and concentration. The SIPN South median forecast of the circumpolar sea ice area captures the sign of the recent negative anomalies, and the verifying observations are systematically included in the 10-90% range of the forecast distribution. These statements also hold at the regional level except in the Ross Sea where the systematic biases and the ensemble spread are the largest. A notable finding is that the group forecast, constructed by aggregating the data provided by each contributor, outperforms most of the individual forecasts, both at the circumpolar and regional levels. This indicates the value of combining predictions to average out model-specific errors. Finally, we find that dynamical model predictions (i.e., based on process-based general circulation models) generally perform worse than statistical model predictions (i.e., data-driven empirical models including machine learning) in representing the regional variability of sea ice concentration in summer. SIPN South is a collaborative community project that is hosted on a shared public repository. The forecast and verification data used in SIPN South are publicly available in near-real time for further use by the polar research community, and eventually, policymakers.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

حظي التنبؤ بالجليد البحري في القارة القطبية الجنوبية باهتمام متزايد في السنوات الأخيرة، لا سيما في سياق الانخفاضات القياسية الأخيرة في فبراير 2022 و 2023. مع تحول القارة القطبية الجنوبية إلى نقطة ساخنة لتغير المناخ، ومع ازدهار السياحة القطبية، ومع استمرار البعثات العلمية في استكشاف هذه القارة النائية، يزداد الطلب على القدرة على توقع ظروف الجليد البحري قبل أسابيع إلى أشهر. مدفوعًا بالدراسات الحديثة التي كشفت عن الآليات الفيزيائية للتنبؤ بالجليد البحري في أنتاركتيكا والتغيرات الكبيرة المثيرة للاهتمام في مدى الجليد البحري المرصود في السنوات الأخيرة، بدأ مشروع شبكة التنبؤ بالجليد البحري في الجنوب (SIPN South) في عام 2017، بناءً على شبكة التنبؤ بالجليد البحري في القطب الشمالي. ينسق مشروع SIPN South سنويًا تنبؤات الربيع إلى الصيف لظروف الجليد البحري في أنتاركتيكا، للسماح بالتقييم القوي والمقارنة البينية، وتوجيه التنمية المستقبلية في أنظمة التنبؤ القطبية. في هذه الورقة، نقدم ونناقش النتائج الأولية لـ SIPN South التي تم جمعها على مدار ستة مواسم صيفية (من ديسمبر إلى فبراير 2017-2018 إلى 2022-2023). نستخدم بيانات من 22 مساهمًا فريدًا عبر خمس قارات قدموا معًا أكثر من 3000 توقعات فردية لمنطقة الجليد البحري وتركيزه. تلتقط توقعات متوسط SIPN South لمنطقة الجليد البحري حول القطبية علامة الشذوذ السلبي الأخير، ويتم تضمين ملاحظات التحقق بشكل منهجي في نطاق 10-90 ٪ من توزيع التوقعات. تصمد هذه التصريحات أيضًا على المستوى الإقليمي باستثناء بحر روس حيث تكون التحيزات المنهجية وانتشار المجموعة هي الأكبر. ومن النتائج الجديرة بالملاحظة أن توقعات المجموعة، التي تم إنشاؤها من خلال تجميع البيانات المقدمة من كل مساهم، تتفوق على معظم التوقعات الفردية، على المستويين القطبي والإقليمي. يشير هذا إلى قيمة الجمع بين التنبؤات لمتوسط الأخطاء الخاصة بالنموذج. أخيرًا، نجد أن تنبؤات النموذج الديناميكي (أي بناءً على نماذج الدوران العامة القائمة على العمليات) تؤدي بشكل عام أداءً أسوأ من تنبؤات النموذج الإحصائي (أي النماذج التجريبية القائمة على البيانات بما في ذلك التعلم الآلي) في تمثيل التباين الإقليمي لتركيز الجليد البحري في الصيف. SIPN South هو مشروع مجتمعي تعاوني يتم استضافته في مستودع عام مشترك. بيانات التنبؤ والتحقق المستخدمة في SIPN South متاحة للجمهور في الوقت شبه الحقيقي لمزيد من الاستخدام من قبل مجتمع البحوث القطبية، وفي نهاية المطاف، صانعي السياسات.

Translated Description (French)

La prévision de la banquise antarctique a suscité une attention croissante ces dernières années, en particulier dans le contexte des récents creux record de février 2022 et 2023. Alors que l'Antarctique devient un point chaud du changement climatique, que le tourisme polaire est en plein essor et que les expéditions scientifiques continuent d'explorer ce continent reculé, la capacité d'anticiper les conditions de la glace de mer des semaines à des mois à l'avance est de plus en plus demandée. Stimulé par des études récentes qui ont révélé les mécanismes physiques de la prévisibilité de la glace de mer en Antarctique et par les grandes variations intrigantes de l'étendue de la glace de mer observée ces dernières années, le projet Sea Ice Prediction Network South (SIPN South) a été lancé en 2017, en s'appuyant sur le Arctic Sea Ice Prediction Network. Le projet SIPN Sud coordonne chaque année les prévisions printemps-été des conditions de la banquise antarctique, afin de permettre une évaluation et une comparaison solides, et de guider le développement futur des systèmes de prédiction polaire. Dans cet article, nous présentons et discutons des premiers résultats SIPN Sud collectés sur six saisons estivales (décembre-février 2017-2018 à 2022-2023). Nous utilisons les données de 22 contributeurs uniques couvrant cinq continents qui ont fourni ensemble plus de 3 000 prévisions individuelles de la superficie et de la concentration de la glace de mer. La prévision médiane SIPN Sud de la zone de glace de mer circumpolaire capture le signe des anomalies négatives récentes, et les observations de vérification sont systématiquement incluses dans la fourchette de 10 à 90% de la distribution prévisionnelle. Ces déclarations sont également valables au niveau régional, sauf dans la mer de Ross où les biais systématiques et la propagation de l'ensemble sont les plus importants. Une constatation notable est que la prévision du groupe, construite en agrégeant les données fournies par chaque contributeur, surpasse la plupart des prévisions individuelles, tant au niveau circumpolaire que régional. Cela indique la valeur de la combinaison des prédictions pour faire la moyenne des erreurs spécifiques au modèle. Enfin, nous constatons que les prédictions des modèles dynamiques (c'est-à-dire basées sur des modèles de circulation générale basés sur les processus) sont généralement moins performantes que les prédictions des modèles statistiques (c'est-à-dire des modèles empiriques basés sur les données, y compris l'apprentissage automatique) pour représenter la variabilité régionale de la concentration de glace de mer en été. SIPN South est un projet communautaire collaboratif hébergé sur un référentiel public partagé. Les données de prévision et de vérification utilisées dans SIPN South sont accessibles au public en temps quasi réel pour une utilisation ultérieure par la communauté de recherche polaire et, éventuellement, par les décideurs.

Translated Description (Spanish)

La predicción del hielo marino antártico ha atraído cada vez más atención en los últimos años, particularmente en el contexto de los recientes mínimos históricos de febrero de 2022 y 2023. A medida que la Antártida se convierte en un punto caliente del cambio climático, a medida que aumenta el turismo polar y a medida que las expediciones científicas continúan explorando este remoto continente, la capacidad de anticipar las condiciones del hielo marino con semanas o meses de antelación es cada vez más demandada. Impulsado por estudios recientes que descubrieron mecanismos físicos de la predictibilidad del hielo marino antártico y por las intrigantes grandes variaciones de la extensión del hielo marino observada en los últimos años, el proyecto Sea Ice Prediction Network South (SIPN South) se inició en 2017, basándose en la Red de Predicción del Hielo Marino del Ártico. El proyecto SIPN Sur coordina anualmente las predicciones de primavera a verano de las condiciones del hielo marino antártico, para permitir una evaluación e intercomparación sólidas, y para guiar el desarrollo futuro en los sistemas de predicción polar. En este documento, presentamos y discutimos los resultados iniciales de SIPN Sur recopilados durante seis temporadas de verano (diciembre-febrero 2017-2018 a 2022-2023). Utilizamos datos de 22 colaboradores únicos que abarcan los cinco continentes y que en conjunto han entregado más de 3000 pronósticos individuales de área y concentración de hielo marino. El pronóstico mediano SIPN Sur del área de hielo marino circumpolar captura el signo de las anomalías negativas recientes, y las observaciones de verificación se incluyen sistemáticamente en el rango del 10-90% de la distribución del pronóstico. Estas declaraciones también se mantienen a nivel regional, excepto en el Mar de Ross, donde los sesgos sistemáticos y la propagación del conjunto son los más grandes. Un hallazgo notable es que el pronóstico grupal, construido agregando los datos proporcionados por cada contribuyente, supera la mayoría de los pronósticos individuales, tanto a nivel circumpolar como regional. Esto indica el valor de combinar predicciones para promediar los errores específicos del modelo. Finalmente, encontramos que las predicciones de modelos dinámicos (es decir, basadas en modelos de circulación general basados en procesos) generalmente funcionan peor que las predicciones de modelos estadísticos (es decir, modelos empíricos basados en datos, incluido el aprendizaje automático) para representar la variabilidad regional de la concentración de hielo marino en verano. SIPN South es un proyecto comunitario colaborativo que se aloja en un repositorio público compartido. Los datos de pronóstico y verificación utilizados en SIPN South están disponibles públicamente en tiempo casi real para su uso posterior por parte de la comunidad de investigación polar y, finalmente, los responsables de la formulación de políticas.

Files

pdf.pdf

Files (3.5 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:560cf4272e1f6890e63744953b955fb4
3.5 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
SIPN South: ست سنوات من التوقعات الموسمية المنسقة للجليد البحري في القارة القطبية الجنوبية
Translated title (French)
SIPN Sud : six ans de prévisions saisonnières coordonnées de la banquise antarctique
Translated title (Spanish)
SIPN Sur: seis años de predicciones coordinadas de hielo marino antártico estacional

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4382311648
DOI
10.3389/fmars.2023.1148899

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W1485009520
  • https://openalex.org/W1487695701
  • https://openalex.org/W1887614481
  • https://openalex.org/W1929253244
  • https://openalex.org/W1978648105
  • https://openalex.org/W1990866133
  • https://openalex.org/W1994928074
  • https://openalex.org/W2005749634
  • https://openalex.org/W2006722596
  • https://openalex.org/W2030116498
  • https://openalex.org/W2056136211
  • https://openalex.org/W2060172488
  • https://openalex.org/W2100956194
  • https://openalex.org/W2104861953
  • https://openalex.org/W2108896901
  • https://openalex.org/W2118002644
  • https://openalex.org/W2118613728
  • https://openalex.org/W2136088773
  • https://openalex.org/W2149999384
  • https://openalex.org/W2151123620
  • https://openalex.org/W2152795782
  • https://openalex.org/W2232638361
  • https://openalex.org/W2240346596
  • https://openalex.org/W2342323825
  • https://openalex.org/W2406985719
  • https://openalex.org/W2420066438
  • https://openalex.org/W2527324005
  • https://openalex.org/W2528757174
  • https://openalex.org/W2532778875
  • https://openalex.org/W2553819689
  • https://openalex.org/W2591905906
  • https://openalex.org/W2611772571
  • https://openalex.org/W2728273898
  • https://openalex.org/W2748476893
  • https://openalex.org/W2757589040
  • https://openalex.org/W2759419136
  • https://openalex.org/W2765602779
  • https://openalex.org/W2799805314
  • https://openalex.org/W2808403279
  • https://openalex.org/W2808447386
  • https://openalex.org/W2883803127
  • https://openalex.org/W2886077739
  • https://openalex.org/W2895279794
  • https://openalex.org/W2898039568
  • https://openalex.org/W2898581509
  • https://openalex.org/W2903814883
  • https://openalex.org/W2907938228
  • https://openalex.org/W2917100007
  • https://openalex.org/W2918105418
  • https://openalex.org/W2945945286
  • https://openalex.org/W2947991756
  • https://openalex.org/W2955601254
  • https://openalex.org/W2970293814
  • https://openalex.org/W2970998000
  • https://openalex.org/W2992562544
  • https://openalex.org/W3004342312
  • https://openalex.org/W3017197467
  • https://openalex.org/W3024417993
  • https://openalex.org/W3036642920
  • https://openalex.org/W3080781383
  • https://openalex.org/W3084447606
  • https://openalex.org/W3096945613
  • https://openalex.org/W3162542833
  • https://openalex.org/W3166200965
  • https://openalex.org/W3173974276
  • https://openalex.org/W3177122760
  • https://openalex.org/W3187798254
  • https://openalex.org/W3202822722
  • https://openalex.org/W4211244415
  • https://openalex.org/W4220704065
  • https://openalex.org/W4224233669
  • https://openalex.org/W4225630666
  • https://openalex.org/W4281627844
  • https://openalex.org/W4283370680
  • https://openalex.org/W4311006207
  • https://openalex.org/W4323364551
  • https://openalex.org/W4328110734
  • https://openalex.org/W4386465352