Zanik lodu w Arktyce: bezprecedensowe zjawisko czy naturalna zmienność?

Precyzyjne obserwacje lodu morskiego w Arktyce zaczęto prowadzić dopiero za pomocą satelitów pod koniec lat 70. XX wieku. Już pod koniec stulecia proces kurczenia się czapy lodowej był zauważalny a potem przyspieszył. Ale jak było wcześniej? Jak bardzo zmieniał się zasięg lodu pływającego w Arktyce zanim rozpoczęliśmy prowadzić obserwacje satelitarne? Czy takie fluktuacje jak obecna zdarzały się już wcześniej, przed epoką obecnego ocieplania się klimatu czy są bezprecedensowe?

Arktyka 2010

Rysunek1.: Naukowcy badają stan lodu arktycznego podczas kampanii ICESCAPE w roku 2010. Zdjęcie: Kathryn Hansen, NASA.

Najwyraźniej zanik pokrywy lodowej widać we wrześniu, pod koniec dnia polarnego, kiedy topnieje ona do najmniejszych w ciągu roku rozmiarów.

Rysunek 2. Zasięg pływającego lodu morskiego w Arktyce podczas minimum wrześniowego. Dane satelitarne NSIDC.

Dokładną, sięgającą daleko wstecz, analizę lodu morskiego Arktyki przeprowadził ostatnio zespół pod kierownictwem prof. Johna Walsha z Uniwersytetu Alaski w Fairbanks (Walsh i in. 2016). Kluczowe wyniki, obrazujące zmiany zasięgu lodu pływającego podczas marcowego maksimum i wrześniowego minimum pokazuje rysunek 3.

Zachodzące na przestrzeni ostatnich 125 lat zmiany w Arktyce były przez większość tego czasu praktycznie niewidoczne. Dopiero pod koniec XX wieku, w wyniku nasilenia się efektu cieplarnianego i związanego z tym ocieplenia, pokrywa lodowa Oceanu Arktycznego zaczęła się kurczyć. Okres od końca XX wieku pokazuje rekordowy dla tego okresu spadek zasięgu lodu morskiego, zarówno w marcu, jak i we wrześniu. Szczególnie dramatyczna utrata lodu morskiego miała miejsce po roku 2005.

Rysunek 3. Zmiany zasięgu arktycznego lodu morskiego (1850-2013) na podstawie rekonstrukcji danych. Niebieska linia – zasięg marcowego maksimum, czerwona linia – zasięg wrześniowego minimum. Źródło Walsh i in. 2016.

W gościnnym wpisie na stronie Carbon Brief, Florence Fetterer, ekspert z Narodowego Centrum Danych o Lodzie i Śniegu (NSIDC) napisała:

Profesor John Walsh z Uniwersytetu na Alasce i doktor Mick Kelly z Uniwersytetu Wschodniej Anglii są pionierami w dziedzinie zbierania danych klimatycznych. Ręcznie zdigitalizowali informacje ze źródeł, takich jak wyniki badań i lotniczych obserwacji US Navy i brytyjskiego Met Office, a także danych z Duńskiego Instytutu Meteorologicznego (DMI). Profesor Walsh wraz z profesorem Wiliamem Chapmanem z Uniwersytetu w Illinois wykorzystali wielorakie źródła, by zrekonstruować dane o lodzie morskiego Arktyki w okresie 1901-1995.

Wyniki wcześniejszych badań zawierały jednak pewne luki, które teraz zostały uzupełnionej zweryfikowane z wykorzystaniem kolejnych różnorodnych źródeł. Są nimi:

  • Dane o położeniu granicy lodu morskiego po stronie Oceanu Atlantyckiego w latach 1850-1978, uzyskane na podstawie zapisów z dzienników okrętowych i obserwacji lotniczych. 
  • Dane o zasięgu lodu po stronie rosyjskiej z Instytutu Badań Arktyki i Antarktyki w St. Petersburgu, których zbieranie zapoczątkowano w 1933 roku. 
  • Informacje o granicy lodu morskiego w akwenach regionu Nowej Fundlandii i regionu kanadyjskiego (Zatoka Św. Wawrzyńca, Morze Labradorskie i Baffina) z lat 1870-1962.
  • Szczegółowe pomiary zasięgu lodu wokół Alaski z okresu 1954-1978. 
  • Mapy pokrywy lodowej z Duńskiego Instytutu Meteorologicznego, obejmujące okres 1901-1956. 
  • Zapisy z okrętowych dzienników statków wielorybniczych.

Te liczne źródła danych obejmujących dość odległy okres pozwoliły na ustalenie, jak prezentował się zasięg lodu w Arktyce, zanim zaczęto prowadzić pomiary satelitarne.

Rysunek 4. Zasięg lodu morskiego w sierpniu 1926 z danych DMI. Czerwone punkty to miejsca dokonanych zapisów w dziennikach okrętowych. Źródło Walsh i in. 2016.

Okazuje się, że zmniejsza się nie tylko zasięg występowania lodu w Arktyce. Zmiany zachodzą także w jego objętości. Arktyczny lód staje się coraz cieńszy, choć proces ten ze względu na zmienność warunków meteorologicznych nie zachodzi jednostajnie. Badania pokazują, że objętość lodu kurczy się nawet szybciej niż jego zasięg, szczególnie w XXI wieku. Poniższy film, bazujący na danych PIOMAS, a stworzony przez Andy’ego Lee Robinsona, pokazuje jak szybko kurczy się objętość lodu.

Animacja pokazująca zmiany ilości lodu morskiego w czasie minimum przypadającego zazwyczaj na drugą połowę września. Okres obejmuje lata 1979-2016. Źródło: Andy Lee Robinson.

Na przestrzeni 36 lat, w okresie 1979-2016, wrześniowa pokrywa lodowa Arktyki straciła prawie trzy czwarte swojej objętości. Inne analizy, mniej szczegółowe ale obejmujące ostatnie 1450 lat także pokazują, ze obecne topnienie jest bez precedensu. Więcej na temat historycznych zmian stanu lodu arktycznego przeczytasz w Mit: Całkiem niedawno zasięg lodu arktycznego był znacznie mniejszy niż dziś.

Rysunek 5. Zasięg lodu morskiego w Arktyce na przestrzeni ostatnich 1450 lat, odtworzony na podstawie danych pośrednich, dane wygładzone 40-letnim filtrem (Kinnard 2011). Zauważmy, że współczesne dane obserwacyjne sięgają roku 2008 i można je w przybliżeniu traktować jako informację o aktualnych warunkach, chociaż w związku z zastosowaną procedurą wygładzania wykresu wartości nie są tak niskie, jak rzeczywiście obserwowane – wcześniejsze, większe zasięgi lodu sprzed 10-20 lat zawyżają średnią, przesłaniając dramatyczne pogorszenie stanu lodu w ostatnich latach.

Przyczyną tak dużych zmian w Arktyce jest wzrost temperatury powodowany wzrostem stężeń gazów cieplarnianych. Wzrost temperatur w Arktyce jest szczelnie szybki, gdyż przyspiesza go sprzężenie zwrotne (więcej na ten temat w artykule Arktyczne wzmocnienie). Drugą przyczyną jest emisja aerozolu absorbującego promieniowanie słoneczne, drobinek sadzy, unoszonych z uprzemysłowionej półkuli północnej, osadzających się na powierzchni lodu i śniegu i zmniejszających jego albedo.

Te dramatyczne zmiany w Arktyce wywierają silny wpływ na cyrkulacje atmosferyczne, powodując m.in. powstawanie anomalii pogodowych w obszarze umiarkowanych szerokości geograficznych. Całkowite stopienie lodu może przyczynić się do nasilenia tych zmian szczególnie w rejonach graniczących z Arktyką.

Lód w Arktyce możemy traktować jak „kanarka w kopalni”, a jego stan jako wskaźnik stabilności ziemskiego klimatu.

Hubert Bułgajewski na podstawie Skeptical Science. Konsultacja merytoryczna: prof. Szymon Malinowski.

Opublikowano: 2016-09-15 11:29
Fundacja UW
Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień przeglądarki oznacza akceptację polityki cookies.