Arktyka 2018 - co się dzieje na północy?

Na liście najcieplejszych lat w Arktyce (licząc od 1900 r.) rok 2018 rok zapisał się jako drugi, za 2016. Najnowszy raport Amerykańskiej Narodowej Służby Oceanicznej i Meteorologicznej (NOAA) dotyczący stanu czapy polarnej i klimatu Arktyki pokazuje zmiany, jakie zaszły w Arktyce w ciągu ostatnich miesięcy oraz jak ma się bieżąca sytuacja odnośnie do tej z XX wieku. Efekty ocieplania się klimatu Arktyki stają się coraz bardziej dostrzegalne, a skutki zmian w Arktyce są widoczne daleko poza nią.

Rysunek 1: Arktyczne lato 2018, zdjęcie Karolin Eichler zamieszczamy dzięki uprzejmości WMO (licencja CC BY-NC-ND 2.0).

Temperatura powietrza

Panujące w Arktyce temperatury są ważnym wskaźnikiem zmian klimatu na Ziemi. Jak pokazuje rysunek 2, ociepla się tu średnio dwa razy szybciej niż na całej planecie. Jest to efekt arktycznego wzmocnienia. Topnienie dobrze rozpraszającego promieniowanie słoneczne lodu powoduje odsłanianie ciemnej powierzchni oceanu, która to promieniowanie skutecznie pochłania, co przyczynia się do ogrzewania wody i przylegającego do niej powietrza.

Rysunek 2: Anomalia (odchylenie) średniej rocznej temperatury przypowierzchniowej w Arktyce (na północ od 60°N) oraz globalnie w okresie 1900-2018 w stosunku do średniej 1981-2010. Dane CRUTEM4

Temperatury w Arktyce pobiły w ciągu ostatnich lat (okres 2014-2018) wszystkie wcześniejsze rekordy w historii pomiarów. Średnia temperatura powierzchni była w okresie październik 2017 - wrzesień 2018 o 1,7°C wyższa od średniej z lat 1981-2010. Rok 2018 uplasował się na drugim miejscu listy najcieplejszych lat od 1900 roku (na pierwszym miejscu pozostał 2016).

Wszystkie miesiące w okresie jesieni (październik-grudzień 2017), zimy (styczeń-marzec 2018) i wiosny (kwiecień-czerwiec 2018) charakteryzowały się wysokimi dodatnimi anomaliami temperatury w centralnej Arktyce. Często przekraczały one +4°C względem średniej z lat 1981-2010. Wraz z początkiem sezonu zamarzania (październik-grudzień) temperatury w Arktyce nie spadały tak szybko jak zwykle, co opóźniało przyrost pokrywy lodowej. W połączeniu z napływami ciepłych mas powietrza znad oceanów doprowadziło to do wysokich anomalii temperatury, które w styczniu i lutym przekroczyły na Svalbardzie +7°C. Wiosną anomalie temperatury nieco się zmniejszyły, wciąż jednak występowały wysokie wartości, szczególnie na Morzu Wschodniosyberyjskim. Wysokie temperatury wiosną 2018 roku sprawiły, że cienka pokrywa lodowa na Morzu Czukockim wycofała się szybciej niż zwykle. Wyjątkowo ciepła była Europa, w tym Polska, podczas gdy na Islandii było zimno i deszczowo.

Rysunek 3: Średnie sezonowe anomalie temperatury w Arktyce: a) jesień, b) zima, c) wiosna, d) lato. Wartości te podane są dla wysokości 925 milibarów (hPa), aby podkreślić typowe sytuacje synoptyczne a nie lokalną zmienność. NOAA/ESRL

Latem (lipiec-wrzesień 2018) warunki w Arktyce były zbliżone do przeciętnych. Dość chłodny arktyczny lipiec (lipcowa anomalia temperatury na Svalbardzie wyniosła zaledwie +1°C) opóźnił topnienie lodu. Lato nad Morzem Beauforta i w Archipelagu Arktycznym było o 1-2°C chłodniejsze niż w latach 1981-2010, w tym sezonie nie doszło więc do otwarcia Przejścia Północno-Zachodniego.

Temperatura Oceanu Arktycznego

W analizie temperatury wody NOAA koncentruje się na późnym lecie, czyli końcu dnia polarnego. Zasięg lodu jest wtedy szczególnie mały i badacze mają najlepszy dostęp do powierzchni oceanu i mogą zmierzyć temperaturę powierzchni na największym obszarze. Im szybciej stopi się lód, tym bardziej nagrzeje się dany akwen. Uśrednione sierpniowe temperatury powierzchni morza w okresie 1982-2018 pokazują statystycznie istotne tendencje ocieplania większości regionów Oceanu Arktycznego, które w sierpniu są wolne od lodu.

Rysunek 4: Temperatury wód arktycznych. a) Średnia temperatura powierzchni morza w sierpniu 2018 roku. Biały kolor oznacza średni zasięg lodu dla sierpnia 2018. Szara linia na mapie a) oznacza izotermę wód o wartości 10oC. b) Anomalie temperatur powierzchni wód w sierpniu 2018 w stosunku do okresu 1982-2010 dla sierpnia. Czarna linia na mapie b) to średnia granica czapy polarnej w sierpniu dla okresu 1982-2010.

W sierpniu 2018 roku średnie temperatury powierzchni arktycznych mórz wahały się od około 0°C do nawet +11°C w południowej części Morza Czukockiego. Ujemne anomalie temperatury panowały w Morzu Barentsa oraz w południowej części Morza Beauforta. W dłuższej perspektywie czasowej widać, że sierpniowe temperatury większości powierzchni arktycznych wód rosną w przybliżeniu o 1°C na dekadę. Wyjątkiem od reguły jest ochładzanie obserwowane w części Morza Barentsa (ok. -0,03°C rocznie), związane ze zmianami w cyrkulacji oceanicznej. Trend wzrostu temperatur pokrywa się z trendem spadkowym zasięgu lodu zlodzenia na Oceanie Arktycznym. Naturalnie w obu przypadkach występują coroczne wyraźne fluktuacje.

Czapa lodowa Arktyki

Mierzony za pomocą satelitów obszar lodu w Arktyce jest znacząco mniejszy, niż miało to miejsce jeszcze kilkanaście lat temu. Widoczne jest to szczególnie latem, gdy trwa wzmożone topnienie. Średnie tempo spadku zlodzenia dla września wynosi obecnie 12,8% na dekadę, dla marca 2,7% na dekadę.

Rysunek 5: Trend spadkowy zasięgu występowania lodu morskiego w Arktyce w latach 1979-2018 dla marcowego maksimum i wrześniowego minimum. Czarna linia oznacza marzec, czerwona wrzesień, linie trendu są oznaczone czarnymi i czerwonymi liniami przerywanymi.

W 2018 roku nie zanotowano rekordów zasięgu lodu w Arktyce. Według danych NSIDC, 17 marca pokrywa lodowa osiągnęła maksymalny zasięg 14,48 mln km2, będący drugim najmniejszym w historii pomiarów satelitarnych. Wrześniowe minimum przypadło na 19 września i wyniosło 4,59 mln km2 (szósty najmniejszy zasięg w historii pomiarów). 12 najmniejszych wartości zlodzenia wypadło w ciągu ostatnich 12 lat.

Rysunek 6: Lewa mapa – średni zasięg lodu morskiego w marcu 2018. Prawa mapa – średni zasięg we wrześniu 2018. Fioletowa linia oznacza medianę zasięgu lodu w okresie 1981-2010. Dane NSIDC

Oprócz ogólnego zasięgu lodu interesujące jest to, ile pozostało lodu wieloletniego – grubszego, zawierającego mniej soli i bardziej odpornego na topnienie. To, ile ma lat dany fragment czapy polarnej i jak ma się to do ogółu powierzchni lodu, jest jednym z wyznaczników zmian, jakie zachodzą w Arktyce. Powierzchnia wieloletniego, grubego lodu kurczy się, choć proces ten nie przebiega systematycznie rok po roku - są lata chłodniejsze, sprzyjające przetrwaniu większej ilości lodu do kolejnego sezonu. Jak pokazuje wykres oraz mapy (rysunek 7) dziś lodu mającego 4 lub więcej lat (który w 1985 stanowił 16% marcowej czapy polarnej) praktycznie już nie ma. W 2018 roku „stary” lód stanowił mniej niż 1% pokrywy lodowej.

Rysunek 7: Zmiany obszaru, jaki zajmuje lód wieloletni i jednoroczny od 1985 roku do dziś. Powyżej mapy przedstawiające rozmieszczenie lodu wieloletniego i jednorocznego w marcu 1985 i 2018 roku. 

Lądolód Grenlandii

Grenlandia staje się coraz cieplejsza. Jest znacznie mniejsza od Antarktydy, więc ciepłe masy powietrza mogą swobodnie penetrować wyspę. Pomiary z 20 stacji pogodowych należących do Duńskiego Instytutu Meteorologicznego (DMI) wskazują, że w czasie jesieni 2017 i zimy 2017/18 temperatury były tu przeważnie wyższe od średniej z lat 1981-2010. Wiosną temperatury na Grenlandii były zbliżone do średniej. Z kolei lato było chłodniejsze niż zwykle, Summit Camp w centralnej części wyspy padł nawet nowy rekord zima (9 maja temperatura spadła do -46,3°C), jednocześni jednak na wysuniętym najdalej na północ przylądku Grenlandii, Kap Morris Jesup padł rekord ciepła, dokładnie 3 sierpnia temperatura wzrosła do 17°C.

Do oszacowania zmian masy lądolodu wykorzystuje się technologię grawimetrii. W tym celu w 2002 roku NASA umieściła na orbicie satelity GRACE. Funkcjonowanie satelitów dobiegło końca i dlatego wykres na rysunku 8 kończy się na kwietniu 2017 roku. Do tego czasu notowano jednak systematyczne ubytki masy lądolodu. Nowa misja została uruchomiona 22 maja 2018 roku i dostarczone przez nią dane są obecnie poddawane weryfikacji.

Rysunek 8: Zmiany masy grenlandzkiego lądolodu w gigatonach od kwietnia 2002 do kwietnia 2017 roku. 

Ubytki lodu związane są z jednej strony z topnieniem na powierzchni lądolodu (w dużej mierze równoważonym przez opady śniegu), a z drugiej – z coraz szybszym spływem lodu w stronę morza i nasilającym się cieleniem lodowców (odłamywaniem krańców lodowców szelfowych podmywanych przez coraz cieplejszy ocean w wyniku czego powstają góry lodowe).

Dzięki stosunkowo dużemu zachmurzeniu i wysokiemu albedo powierzchni lodu (średnie albedo latem 2018 było najwyższe od roku 2000), topnienie na Grenlandii nie było w zeszłym rokuszczególnie silne. Maksymalne roztopy miały miejsce na przełomie lipca i sierpnia, przez większość okresu letniego (czerwiec-sierpień) obszar objęty topnieniem był większy niż średnia z lar 1981-2010. Przyczyną były wyższe niż zwykle temperatury na początku czerwca, a potem na przełomie lipca i sierpnia. Od połowy czerwca do połowy lipca zakres topnienia był typowy dla średniej 1981-2010, mieszcząc się w granicach odchyleń standardowych. Ogólnie rzecz biorąc, powierzchniowy bilans masy lądolodu (suma opadów śniegu pomniejszona o ilość lodu i śniegu topniejącego na powierzchni latem) był w sezonie 2017/18 poniżej lub blisko średniej długoterminowej (w stosunku do okresu 1961-1990).

Rysunek 8: Zasięg powierzchniowego topnienia lądolodu w procentach w 2018 roku względem średniej 1981-2010. Szare odcienie pokazują odchylenia standardowe. Mapa pokazuje odchylenia (1981-2010) liczby dni, podczas których miało miejsce topnienie (kolor czerwony oznacza więcej takich dni niż średnio, niebieski – mniej).

W związku z cofaniem się lodowców szelfowych, powierzchnia lądolodu maleje, co pokazuje rysunek 9.

Rysunek 9: Skumulowana zmiana powierzchni netto (km2) 47 największych grenlandzkich lodowców. Mapa przedstawia ich lokalizacje.

Pokrywa śnieżna

W ostatnich latach z powodu ocieplającego się klimatu lato w Arktyce nie jest już krótkim okresem przejściowym między wiosną a jesienią. Moment, kiedy topnieje śnieg w Arktyce jest ważny: im wcześniej to następuje, tym szybciej odsłaniana jest ciemna, absorbująca promieniowanie słoneczne powierzchnia ziemi. Ciepłe masy powietrza mogą więc szybciej dotrzeć nad Ocean Arktyczny i powodować przedwczesne topnienie lodu morskiego. Zbierane co roku dane pokazują, że w ostatnich 15 latach śnieg zaczynał topnieć coraz wcześniej.

Ilość śniegu zgromadzonego w euroazjatyckiej części Arktyki w sezonie zimowym 2017/18 była znacznie większa niż wynosi średnia wieloletnia – przyczyną był dość wczesny początek sezonu opadów. Podobnie było w Ameryce Północnej. Mimo dużej ilości śniegu ostatecznie szybko się on roztopił i w czerwcu zasięg pokrywy śnieżnej był już niższy od średniej z lat 1981-2010. Zapoczątkowało to przedwczesne topnienie lodu morskiego w Arktyce, przyniosło wyższe temperatury powietrza, dłuższy sezon wegetacyjny i wcześniejsze zazielenianie tundry.

Mimo faktu, że w ciągu ostatnich dwóch lat ilość i zasięg śniegu na Dalekiej Północy był wyższy od średniej, wieloletni trend w dalszym ciągu jest spadkowy. Obrazuje to poniższy wykres Ilości wody zawartej w pokrywie śnieżnej, która jest wypadkową jej powierzchni i grubości. Ujemne anomalie ilości wody w śniegu dominują od 2000 roku . Oznacza to, że średnio rzecz biorąc z dekady na dekadę wiosną śniegu wokół Oceanu Arktycznego jest coraz mniej.

Rysunek 10: Anomalie (odchylenia od średniej z lat 1981-2010) ekwiwalentu wody zawartej w pokrywie śnieżnej dla kwietnia w latach 1980-2018. Czarnym kolorem oznaczona jest Ameryka Północna, czerwonym Eurazja, punkty to wyniki pomiarów (Wypełnione punkty oznaczają rok 2018) a linie odpowiadają pięcioletnim średnim biegnącym. Wartości są ustandaryzowane, a więc liczby na osi pionowej podają odchylenie od średniej jako wielokrotność odchylenia standardowego.

W raporcie NOAA znajdują się nie tylko informacje o warunkach meteorologicznych i glacjologicznych, ale także o zmianach zachodzących w arktycznej biosferze. Reakcją na cieplejszy klimat Arktyki jest obserwowany od kilkunastu lat proces zielenienia tundry. W Oceanie Arktycznym i wodach doń przylegających wzrosty temperatur ułatwia też ekspansję toksycznych glonów.

Szersze streszczenie raportu NOAA, w tym także więcej wykresów i map, znajdziecie w artykułach na blogu Arktyczny lód.

Hubert Bułgajewski, konsultacja merytoryczna i redakcja: zespół Nauki o klimacie

Opublikowano: 2019-01-21 10:57
Tagi

Arktyka pomiary i obserwacje

Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień przeglądarki oznacza akceptację polityki cookies.