Śnieżyce to nie dowód, że globalne ocieplenie się skończyło.

Zamiecie śnieżne, duże mrozy, a nawet spore opady śniegu są często wykorzystywane w dyskusjach i publicznych wypowiedziach jako dowód na to, że zmiany klimatu nie zachodzą, a jeśli już to, że się oziębia. W Polsce takimi bon motami zasłynął Andrzej Duda. W USA senator Jim Inhofe przyniósł w 2015 r. kulę śniegu do Senatu, by pokazać, że globalne ocieplenie to wymysł „lewaków”, a Prezydent Donald Trump „obalił” badania klimatologów przy pomocy 10 cm śniegu, który spadł w Nowym Jorku.

Rysunek 1. Burza śnieżna, zdjęcie: Several seconds/flickr , licencja: CC BY-NC-ND 2.0

Oczywiście nauka nie opiera się na anegdotach. Podobnie jak wysypanie kilkuset wywrotek piasku nie zamieni warszawskiego Placu Defilad w pustynię, tak szereg śnieżnych, a nawet mroźnych dni, nie obali naukowej teorii zmian klimatu. Opady śniegu zimą są typowym zjawiskiem. Pojawianie się pór roku jest determinowane ilością energii dopływającej do naszej części świata, a tej, ze względu na ustawienie planety wobec Słońca, jest zimą dużo mniej niż latem. Wystarczy porównać długość dnia w Polsce w lipcu z długością dnia w grudniu - zimą Słońce ogrzewa naszą półkulę dobre kilka godzin krócej i pod mniejszym kątem (tym krócej i pod tym mniejszym kątem, im bliżej Bieguna Północnego się znajdujemy).

Rysunek 2. Średni dzienny dopływ energii promieniowania słonecznego w watach na 1 m2 planety w zależności od pory roku i szerokości geograficznej. Źródło: Wikipedia.

O ile bilans energii powoduje, że zimą na umiarkowanych i wysokich szerokościach jest chłodno, o tyle sam przebieg zimowej pogody na różnych obszarach w Europie jest kształtowany w dużej mierze przez cyrkulację atmosferyczną związaną z Atlantykiem. Ważną rolę odgrywa Arktyka wraz z wirem polarnym oraz różnice ciśnień powietrza pomiędzy Islandią a Azorami (patrz: Anomalie pogodowe, Arktyka i prąd strumieniowy). Wzrost temperatury na Ziemi wpływa na każdy z tych elementów systemu klimatycznego.

Naukowcy szukając odpowiedzi na pytanie, jak zmiany zachodzące na Atlantyku i w Arktyce wpłyną na pogodę w umiarkowanych szerokościach geograficznych zauważyli parę ciekawych zjawisk, sprzecznych z popularnymi skojarzeniami, jakie budzi wzrostu średniej temperatury. Należą do nich zwiększone opady śniegu i długotrwała, mroźna pogoda na niektórych obszarach.

Uwięzione masy powietrza

Jednym z podejrzanych w przypadku wzrostu częstotliwości występowania ekstremów pogodowych – i to zarówno długotrwałych upałów jak i wielodniowych chłodów czy opadów śniegu – jest prąd strumieniowy, czyli przypominająca rzekę strefa silnego wiatru w wyższych partiach troposfery. Jego prędkość zależy od różnicy temperatur między biegunem północnym a równikiem. Ponieważ Arktyka jest jednym z najszybciej ocieplających się regionów świata, różnica ta od wielu lat maleje. Prąd strumieniowy zaczyna w związku z tym zwalniać i zamiast na półkuli północnej w miarę sprawnie przemieszczać masy powietrza z zachodu na wschód, zaczyna wić się jak wąż. „Uwięzione” w meandrach prądu strumieniowego masy powietrza o określonych właściwościach (np.: zimne i wilgotne) zatrzymują się na dłuższy czas nad danym obszarem. W chłodnej porze roku taka sytuacja może przynieść ulewy albo śnieżyce. Wyjątkowo mroźne masy powietrza napływające z Arktyki mogą dzięki takim meandrom sięgać daleko na południe: nad Polskę, Niemcy, Francję czy USA. W USA docierają niekiedy nawet nad Florydę, przynosząc np.: masowe zgony manatów spowodowane szokiem termicznym. Takie zdarzenie miało miejsce chociażby podczas ciężkiej zimy 2009/2010, gdy z powodu zimna zginęło prawie 300 zwierząt, a śmierć ponad 50 manatów w 2018 sprowokowała Jeffa Rucha z organizacji Public Employees for Environmental Responsibility do stwierdzenia, że „manaty mogą dołączyć do niedźwiedzi polarnych jako jedne z pierwszych, ikonicznych ofiar wymierania z powodu zmian klimatu” (M. de Wit i in., 2012, H. E. Edwards, 2013, D. E. Pirhalla i in., 2014, J. A. Screen i I. Simmonds, 2014, D. Coumou, J. Lehmann i J. Beckmann, 2015, J. A. Francis i S. J. Vavrus, 2015, M. E. Mann i in., 2017).

Film 1. Meandrujący prąd strumieniowy.

Ciepła Arktyka = zimne USA?

Coraz bardzie oczywistej staje się, że do częstszego pojawiania się „snowmageddonów”, szczególnie we wschodniej części USA, może przyczyniać się coraz mniejsza powierzchnia lodu morskiego w Arktyce, coraz wyższe temperatury w tym regionie i idące za tym zmiany cyrkulacji atmosferycznej (obejrzyj wykład). To, że we wschodniej części USA śnieżyc jest więcej, potwierdzają obserwacje. Do tego pomiędzy rokiem 1958 a 2012 w niektórych regionach USA nastąpił ponad 70-procentowy wzrost opadu deszczu i śniegu podczas najsilniejszych (najwyższy 1%) epizodów. Profesor Jennifer Francis z Uniwersytetu Stanowego w New Jersey tak skomentowała wyniki swojego badania z 2018 roku:

5 z 6 minionych zim przyniosło długotrwałe mrozy we wschodnich USA, […] podczas gdy Arktyka była nadzwyczajnie ciepła. [..] To nie jest zbieg okoliczności. W jak dokładnie dużym stopniu Arktyka przykłada się do dotkliwości albo długotrwałości pewnych warunków jest jeszcze trudne do uchwycenia, ale coraz trudniej uwierzyć, że te rzeczy nie są ze sobą związane.

Z analiz, które profesor przeprowadziła ze współpracownikami wynika, że prawdopodobieństwo pojawienia się zimą ekstremalnie mroźnej pogody w USA jest nawet 4-krotnie większe w latach, w których temperatury w Arktyce są nietypowo wysokie. Inni badacze zauważyli także, że ciężkie zimy w USA i wschodniej Azji mają związek z wyższymi od historycznych średnich temperaturami powierzchni mórz arktycznych: Barentsa i Karskiego dla Azji oraz Wschodniosyberyjskiego i Czukockiego dla USA. Wynika to z faktu, że regionalnemu ociepleniu w regionie Oceanu Arktycznego towarzyszy rozwój nietypowego wyżu i związanych z nim „jęzorów” chłodnego powietrza sięgających średnich szerokości geograficznych. Napływające tymi „jęzorami” zimne powietrze tworzy warunki do pojawienia się ciężkich zim we wschodniej Azji i Północnej Ameryce (R. Seager i in., 2010 , J. Cohen i in., 2014, L. Suo i in., 2015, J-S. Kug i in., 2015, P. A. O’Gorman, 2015, V.P. Meleshko i in., 2018, J. Cohen, K. Pfeiffer i J.A. Francis, 2018, M. Kretschmer, 2018).

Rysunek 3. Fala zimna w Europie w lutym 2018 roku nazwana na Wyspach Brytyjskich „Beast from the East” (Bestia ze Wschodu). Podczas gdy na plażach wybrzeża Morza Śródziemnego pojawił się śnieg, w Arktyce dodatnia anomalia temperatury sięgała 30 stopni. Obejrzyj też animację Met Office pokazującą, jak przemieszczały się masy powietrza nad Europą. Kolory na mapie pokazują anomalię temperatury (w stopniach Celsjusza) względem okresu 1979-2000 dla dnia 26 lutego 2018. Źródło mapy: ClimateReanalyzer.

Ciepłe fabryki śniegu

Gdy połączymy te wszystkie informacje, widzimy, że ocieplanie się bieguna północnego i okolicznych oceanów sprzyja sytuacjom, w których lodowate, arktyczne powietrze mogło częściej spływać nad leżące na południu lądy. Mróz jednak nie wystarczy, żeby pojawiły się opady śniegu – potrzebna jest jeszcze wilgoć. Tej w dużej ilości dostarczają coraz cieplejsze oceany, morza, a nawet duże jeziora (np.: Wielkie Jeziora w Ameryce Północnej), a coraz cieplejsza atmosfera jest w stanie „przechować” jej dużo więcej niż chłodniejsza. Masy chłodnego powietrza arktycznego, przemieszczające się nad niezamarzniętą powierzchnią relatywnie ciepłego zbiornika wodnego, ogrzewają się i stają bardziej wilgotne, a przez to mniej gęste. Takie powietrze unosi się w górę (zjawisko konwekcji), rozpręża, aż w końcu na pewnej wysokości zawarta w nim para wodna skrapla się lub resublimuje – powstają chmury. W sprzyjających warunkach topograficznych chmury powstające w takim procesie mogą wyprodukować naprawdę imponujące ilości śniegu – przykładem są rekordowe opady w miejscowości Merikarvi w Finlandii, gdzie w styczniu 2016 roku w ciągu niecałej doby spadło 73 cm śniegu (D. Welsh i in., 2016, T. Olsson i in., 2018, P. Croce i in., 2018).

Rysunek 4. Mechanizm tworzenia się chmur śniegowych nad zbiornikiem wodny. Źródło: NASA.

Ekstremalnym przykładem tego, jak ciepła powierzchnia mórz sprzyja „śnieżnym armagedonom” są tzw. nor'easters („północnowschodniaki”) w USA. Mechanizm powstawania tych burz tłumaczy klimatolog Michael E. Mann:

śnieżyce pojawiające się na Wschodnim Wybrzeżu [USA], znane jako „nor’easter” z powodu nietypowego, północno-wschodniego kierunku wiatru,[...] są niezwykłe pod tym względem, że pozyskują swoją energię nie tylko z dużej różnicy temperatur [pomiędzy powietrzem arktycznym i niższych szerokości geograficznych – przyp. red.], który napędza większość pozatropikalnych układów niżowych, ale także z ciepła utajonego zabieranego do atmosfery w procesie parowania z relatywnie ciepłej powierzchni oceanu […]. Im cieplejsza jest powierzchnia oceanu, tym większa jest energia mogąca potęgować gwałtowne zjawiska atmosferyczne i tym więcej w atmosferze wilgoci, z której powstają opady. […] Wiatry krążące wokół centrum niżu w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara przenoszą tą wilgoć na północny zachód, gdzie ulega schłodzeniu i ostatecznie spada nie jako deszcz, ale śnieg. Mnóstwo śniegu.

Piaskarki i solarki będą się jeszcze przydawać

Choć w cieplejszym klimacie wszystkie opisane wyżej zjawiska mogą się nasilać, nie oznacza to wprost, że czekają nas śnieżne zimy, takie jakie miały miejsce w Polsce jeszcze kilkadziesiąt lat temu. Ogólne trendy dotyczące grubości i zasięgu pokrywy śnieżnej w Europie są spadkowe. Według Europejskiej Agencji Środowiska średni zasięg pokrywy śnieżnej na półkuli północnej spadł znacząco w ciągu poprzednich 90 lat, z czego większość spadku miała miejsce po 1980 roku. Analiza zamieszczona w raporcie „Climate Scenarios for Switzerland” pokazuje, że w przypadku Alp, dla scenariusza Biznes-jak-zwykle, średnia suma opadów śniegu zmniejszy się pod koniec XXI wieku o 35%, co będzie miało negatywne konsekwencje m.in. dla zimowej turystyki i hydroelektrowni. Zimy z małą ilością śniegu coraz częściej pojawiają się także w Karkonoszach (G. Urban i in., 2017). Trwające kilka dni epizody intensywnych opadów nie mają szansy przełamać tych długookresowych trendów, choć mogą wyglądać spektakularnie i wpływać na postrzeganie przez opinię publiczną tematu globalnego ocieplenia (M. R. Sisco, V. Bosetti i E.U. Weber, 2017).

Rysunek 5. Trendy zasięgu pokrywy śnieżnej. Źródło: EEA.

Komentując pojawienie się obfitych opadów śniegu w Niemczech i Austrii na przełomie 2018 i 2019 roku, Stefan Rahmstorf, badacz z Potsdam Institute for Climate Impact Research (PIK) wyjaśnia:

Globalne ocieplenie sprzyja obfitym, wielodniowym opadom śniegu w niektórych regionach alpejskich. Po pierwsze temperatury wody w Morzu Północnym i Bałtyku są zdecydowanie za wysokie dla tej pory roku, co pompuje parę wodną do powietrza napływającego [nad Europę] z północy. Po drugie zaś […] według wielu badań typowe przepływy atmosferyczne z zachodu na wschód w coraz większym stopniu ulegają stagnacji, co prowadzi do uporczywego utrzymywania się anomalii pogodowych.

Oznacza to, że choć śniegu ogólnie będzie mniej, to ekstremalne zjawiska, takie jak obfite śnieżyce, nadal będą się zdarzały, a być może nawet będą bardziej uciążliwe. Według symulacji przeprowadzonych w ramach projektu ENSEMBLES spadkowi ilości opadów w XXI wieku w północnej Europie nie towarzyszy spadek liczby krótkookresowych zdarzeń ekstremalnych (w tym wysokich dziennych opadów śniegu). W przyszłości, w niektórych częściach Europy – głównie Skandynawii i regionach alpejskich – zamiast prószącego tydzień śniegu mogą się pojawiać „śnieżne apokalipsy” paraliżujące transport i zasypujące drogi, jak to miało miejsce w Szwajcarii czy Niemczech na początku 2019 roku. Pomimo zdecydowanego ocieplania się klimatu wciąż będą mogły występować opady śniegu (rzadsze, lecz obfite), pługi śnieżne nie trafią więc tak zaraz do muzeów (E. Kodra, K. Steinhaeuser i A. R. Ganguly, 2011, H. de Vries, G. Lenderink i E. van Meijgaard, 2014, J. Räisänen, 2015).

Anna Sierpińska, konsultacja merytoryczna: prof. dr. hab. Szymon P. Malinowski, dr A. Kardaś

Opublikowano: 2019-02-14 11:05
Tagi

skutki zmiany klimatu zjawiska ekstremalne

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