Marna zima za kołem polarnym. Preludium do Arktyki wolnej od lodu?

Arktyka jest najszybciej ocieplającym się rejonem świata – nic więc dziwnego, że w wielu elementach jej systemu klimatycznego zachodzą olbrzymie zmiany. Wody Oceanu Arktycznego wokół bieguna pokrywa lód – jego zasięg rośnie podczas nocy polarnych, a kurczy się podczas dnia polarnego. Jednak obecna noc polarna w Arktyce jest znacznie mniej mroźna niż zazwyczaj – co wyraźnie widać na rysunku 1, pokazującym anomalie temperatury podczas obecnego sezonu zamarzania lodu, który rozpoczął się we wrześniu.

Rysunek 1. Anomalie temperatury powierzchni Ziemi w okresie od początku września do początku lutego względem okresu bazowego 1981-2010. NOAA ESRL.

Tworzenie się grubego lodu morskiego w Arktyce to powolny, trwający miesiącami proces – krótki okres podwyższonych temperatur nie ma więc dla narastania lodu zbyt dużego znaczenia. Miarą „mroźności” sezonu zamarzania jest wskaźnik „stopniodni chłodu” (ang. Freezing degree days - FDD). Jeśli na przykład jednego dnia mamy temperaturę -5°C, drugiego -10°C, a trzeciego -15°C, to w ciągu tych trzech dni wskaźnik będzie przyjmował kolejno wartości 5, 10 i 15, a wartość skumulowana FDD wyniesie 30. Im wyższa ta wartość, tym bardziej mroźny mierzony sezon; im mniejsza – tym łagodniejszy. To właśnie skumulowana wartość wskaźnika stopniodni chłodu decyduje o tym, jak gruby lód się utworzy. Można ją przybliżyć wzorem

Grubość lodu = 1,33*FDD(°C)0.58

(niektóre instytucje przyjmują jako punkt odniesienia temperaturę zamarzania słonej wody -1,8°C, inne 0°C, co stanowi dobrą korektę na wzrost grubości związany nie tylko z zamarzaniem wody morskiej, ale też opadów śniegu marznącego deszczu lub spiętrzania płyt lodowych – więcej na ten temat w CryosphereComputing).

Długotrwałe utrzymywanie się znacząco podwyższonych temperatur skutkuje DUŻĄ różnicą w grubości powstającego lodu. Obecny sezon zamarzania jest pod tym względem rekordowy.

Rysunek 2. Skumulowany wskaźnik stopniodni chłodu (FDD) w Arktyce w kolejnych latach oraz średnio w okresie 1958-2002 (ERA40, linia zielona). Na osi poziomej – kolejne miesiące sezonu, od września do czerwca. Poziome linie przerywane (50cm, 100cm, 150cm, 200cm) pokazują odpowiadają progom wymaganym do powstania warstwy lodu odpowiednich grubości (zgodnie z zamieszczonym wyżej wzorem). Źródło: CryosphereComputing.

Jeszcze dobitniej sytuacja jest widoczna na wykresie anomalii (czyli odchylenia od średniej) FDD względem okresu ERA40 (1958-2002).

Rysunek 3. Anomalia stopniodni chłodu (FDD) w Arktyce w kolejnych latach (2011-2012, 2012-2013 itd.) względem poziomu odniesienia ERA40 (średniej z lat 1958-2002). Na osi poziomej – kolejne miesiące sezonu, od września do czerwca. Źródło: CryosphereComputing.

Przy tak łagodnej zimie możemy więc oczekiwać bardzo powolnego narastania pokrywy lodowej. Tak też jest w rzeczywistości. Widać to w opublikowanym na początku lutego raporcie Pan-Arctic Ice Ocean Modeling and Assimilation System (PIOMAS). Na rysunku 4 widzimy zmiany objętości lodu morskiego w Arktyce w kolejnych latach – w całej historii obserwacji na początku lutego nigdy nie było go tak mało. Rekonstrukcje zasięgu lodu omawiane przez nas tu sugerują, że zjawisko nie ma precedensu w skali co najmniej ostatnich 2 tys. lat.

Rysunek 4. Objętość lodu w Arktyce w 2017 roku (linia czerwona) na tle ostatnich lat. Na osi pionowej objętość lodu, na poziomie – kolejne miesiące roku. Czarna linia odpowiada średniej z lat 1979-2016. Źródło: PIOMAS

Obecny rok coraz bardziej oddala się od poprzednich.

Sytuację dobitnie pokazuje tzw. Arktyczna Spirala Śmierci (rysunek 5) – wykresu przedstawiającego objętości lodu dla kolejnych lat (od 1979 do 2017, zgodnie z kierunkiem ruchu wskazówek zegara), dla poszczególnych miesięcy (linie o różnych kolorach, zgodnie z legendą). Średnia objętości lodu dla stycznia (linia czerwona) wyniosła w tym roku niecałe 15 000 km3. W latach 80. takie objętości lodu notowano we wrześniu (linia czarna), czyli podczas maksimum sezonu topnienia!

Rysunek 6. Zmiany objętości lodu morskiego w Arktyce w kolejnych miesiącach. PIOMAS.

Zima tego roku nie sprzyja narastaniu lodu: w Arktyce dominują układy niskiego ciśnienia, przynoszące z Atlantyku kolejne sztormy. Towarzyszące im silne opady śniegu tworzą na powierzchni lodu warstwę izolującą przed wpływem niskich temperatur powietrza, a więc spowalniającą zamarzanie wody morskiej po spodniej stronie tafli lodu – w lecie pokrywający pokrywę lodową śnieg szybko zaś stopnieje. Duże zachmurzenie wzmaga działanie efektu cieplarnianego, zmniejszając tempo wychładzania się atmosfery i powierzchni oceanu. Do tego przeciwny do ruchu wskazówek zegara kierunek ruchu powietrza w niżach wędrujących nad morzami Barentsa i Karskim powoduje wypychanie dużych ilości wieloletniego lodu przez cieśninę Frama i obszar między Svalbardem a Ziemią Franciszka Józefa na ciepłe wody Atlantyku, gdzie lód szybko topnieje.

Rysunek 7. Schemat kierunku wiatru dla niżu zlokalizowanego nad Morzem Barentsa. Mapa Maps-world, grafika własna.

Czy straty w masie zamarzającego lodu zostaną „odrobione” przed początkiem kolejnego sezonu topnienia? Mało prawdopodobne. Sezon zamarzania kończy się już w połowie marca, czasu nie zostało więc wiele, a prognozy na najbliższe dni nadal pokazują utrzymywanie się podwyższonych temperatur. Jeśli ilość lodu, jak stopnieje w sezonie letnim będzie typowa dla ostatniej dekady, to we wrześniu w Arktyce będzie znacząco mniej lodu niż podczas rekordowego dotychczas roku 2012… Co to oznacza?

Rysunek 8: Góra lodowa i lód morski w Zatoce Disko, 21.04.2012. Zdjęcie: Maria-Jose Vinas, NASA.

Większość modeli klimatu prognozuje wolną od lodu Arktykę w lecie dopiero za 20-40 lat, ale w skrajnym przypadku, jeśli pogoda podczas letniego sezonu topnienia będzie dla lodu niekorzystna, to już w tym roku pod koniec lata możemy mieć Biegun Północny wolny od lodu. Może też zdarzyć się sytuacja podobna do tej z 2013 roku, kiedy to duże zachmurzenie i niskie temperatury w lecie uratowały lód morski przed katastrofą. Odpowiedź na to pytanie poznamy już w najbliższych miesiącach.

Marcin Popkiewicz, konsultacja merytoryczna: prof. Szymon P. Malinowski

Opublikowano: 2017-02-09 10:37
Fundacja UW
Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień przeglądarki oznacza akceptację polityki cookies.