Sezon topnienia arktycznego lodu 2019

W czasie tegorocznego sezonu roztopów czapa polarna na biegunie północnym topiła się z dużą intensywnością. Ostatecznie jednak, ze względu na warunki pogodowe, nie doszło do pobicia rekordu z 2012 roku, a obecny rok uplasował się na drugim miejscu, ex aequo z latami 2007 i 2016. Arktyczne lato charakteryzowało się stale utrzymującym się wyżem barycznym, co w praktyce oznacza niewielkie zachmurzenie i tym samym wysokie nasłonecznienie. Jednocześnie pogoda była bardzo spokojna, nie było też typowych dla sierpnia sztormów.

Rysunek 1. Zasięg arktycznego lodu morskiego w czasie wrześniowego minimum w 2019 roku. Czerwona linia pokazuje uśredniony zasięg w okresie 1981-2010. NASA Climate Change

Ilość lodu w Arktyce opisuje się najczęściej, podając jego zasięg (extent), czyli powierzchnię oceanu pokrytą lodem. Przy obliczaniu zasięgu lodu uwzględnia się nie tylko lodowe tafle, ale też przerwy między nimi – przyjmuje się, że obszar zlodzony to taki, na którym lód pokrywa przynajmniej 15% powierzchni. Oszary o mniejszej koncentracji lodu uznaje się za wolne od lodu. Można także mierzyć powierzchnię (area), czyli obszar, jaki zajmuje lód na danej przestrzeni wód morskich, z pominięciem przerw czy szczelin. Powierzchnia jest rzecz jasna mniejsza od zasięgu.

Według pomiarów satelitarnych prowadzonych przez Narodowe Centrum Danych Lodu i Śniegu (NSIDC) wrześniowe minimum zasięgu lodu pływającego w Arktyce nastąpiło 18 września i wyniosło 4,15 mln km2. Z uwagi na bardzo niewielkie różnice względem roku 2007 i 2016 oraz niepewności pomiarów spowodowane obecnością chmur, można mówić o drugim miejscu ex aequo z tymi latami. Rekord wciąż należy do roku 2012, kiedy to zasięg lodu morskiego w Arktyce spadł poniżej 3,5 mln km2. Trend zaniku lodu w Arktyce wciąż jest jednak wyraźny – 13 najmniejszych wrześniowych minimów miało miejsce w ciągu ostatnich 13 lat. 2019 rok jest trzecim – po 2012 i 2016 – okresem, kiedy topnienie było bardzo intensywne.

Rysunek 2. Zasięg lodu morskiego w Arktyce podczas wrześniowego minimum. Źródło NSIDC

Tegoroczny minimalny zasięg lodu morskiego świadczy o tym, że nie ma sygnałów wskazujących na odwrócenie trendumówi Claire Parkinson z Instytutu Badań Kosmicznych NASA im. Goddarda. „Długoterminowy trend dotyczący zasięgu arktycznego lodu morskiego jest zdecydowanie zniżkowy. W ostatnich latach zasięg jest jednak na tyle niski, iż to od warunków pogodowych zależy, czy w danym sezonie zasięg spadnie do rekordowo niskiego poziomu czy utrzyma się wśród najniższych”, dodaje.

Objętość lodu morskiego

Oprócz zasięgu czy powierzchni lodu znaczenie ma też grubość lodu i jego całkowita objętość. Za pomocą systemu modelowania PIOMAS można obliczyć, jak zmienia się objętość lodu morskiego w Arktyce, uwzględniając szereg parametrów, takich jak powierzchnia i grubość lodu, ale też jego dryf, czyli przemieszczanie się pod wpływem wiatru.

Rysunek 3. Objętość lodu morskiego w Arktyce podczas wrześniowego minimum. Źródło PIOMAS

Minimalna objętość lodu morskiego podczas wrześniowego minimum w 2019 r. wyniosła 4058 km3, co uplasowało go na drugim miejscu za rekordowym rokiem 2012, kiedy to objętość lodu spadła do 3673 km3.

Warunki dla topnienia

Latem 2019 roku warunki metrologiczne – szczególnie wysokie temperatury w czerwcu i lipcu – sprzyjały topnieniu pokrywy lodowej w Arktyce. O tym, jak było ciepło, można przekonać się patrząc na mapy z Narodowej Administracji ds. Oceanu i Atmosfery (NOAA). Obszarów, gdzie temperatury były w normie lub poniżej normy, jest niewiele.

Rysunek 4. Odchylenia temperatur od średniej 1981-2010 w Arktyce dla czerwca i lipca w 2019 roku. NOAA/ESRL

Szczególnie spektakularne roztopy miały miejsce na rosyjskich akwenach morskich. Przejście Północno-Wschodnie (droga wodna wzdłuż brzegów Syberii) otworzyło się już w pierwszej połowie lipca, co jest rekordem w historii pomiarów. Pierwszy raz w historii lód stopniał tam w 2005 roku, następnie w 2008 roku, a od tego czasu Przejście Północno-Wschodnie otwiera się co roku, dotychczas zwykle na przełomie lipca i sierpnia.

Szybkie roztopy w tym roku to wynik niewielkiego zachmurzenia w miesiącach letnich, co przełożyło się na wysokie temperatury. Wraz z wysokimi temperaturami powietrza rosły także temperatury wód, szczególnie Morza Czukockiego i Morza Łaptiewów. W sierpniu powierzchnia wód tych akwenów miała temperaturę około 7oC, o ok. 2oC powyżej średniej z lat 1981-2010. Biorąc pod uwagę temperaturę wody, wczesne stopienie się lodu na Morzu Czukockim oraz rekordowo niską objętość lodu na koniec lipca, można było ze sporym prawdopodobieństwem spodziewać się rekordowo małego zasięgu lodu arktycznego podczas wrześniowego minimum.

To był ciekawy sezon topnienia”, powiedział Walt Meier, badacz lodu morskiego z NSIDC. „Na początku sierpnia lodu było najmniej w całej historii obserwacji satelitarnych o tej porze roku, mógł więc paść nowy rekord minimum”.

Jednak scenariusz ten nie zrealizował się. Dlaczego?

‘Dopiero’ drugie miejsce

Roztopy w Arktyce odbywają się na innych zasadach niż topnienie lodu w słodkowodnych jeziorach w Polsce. Przede wszystkim lód arktyczny jest gruby, średnio ma blisko 2 metry grubości. Do tego wysokość Słońca nad linią horyzontu jest niewielka, co ma wpływ na temperatury, które są po prostu zbyt niskie, by całkowicie roztopić lód. Temperatury nad większością pokrywy lodowej – nawet w ostatnich latach – utrzymują się średnio na poziomie około +1oC. Dla porównania – stopienie znacznie cieńszego lodu na Jeziorze Czerniakowskim w Warszawie po mroźnej zimie wymaga kilku dni i temperatury na poziomie 5-6oC. W przypadku zaniku morskiej pokrywy lodowej istotny jest też wiatr, który może ułatwiać łamanie i rozdzielanie tafli lodowych. Utracie lodu sprzyja ukształtowanie się tak zwanego dipola arktycznego, a precyzyjniej dodatniego dipola arktycznego. To sytuacja, w której uwidaczniają się dwa (dlatego „dipol”) wyraźne układy baryczne: wyż nad wybrzeżem amerykańskim i niż nad wybrzeżem azjatyckim. W takim układzie wiatr (wiejący średnio rzecz biorąc wzdłuż izobar, okrążając wyż w kierunku zgodnym z kierunkiem ruchu wskazówek zegara) wypycha lód z Oceanu Arktycznego do cieśniny Frama (patrz Rysunek 5). Tam, niesiony już przez Prąd Grenlandzki na południe, ulega całkowitemu stopieniu w ciepłych wodach Atlantyku. Wypychanie starszego, grubszego lodu z Oceanu Arktycznego powoduje, że na jego miejsce pojawia się cieńszy, który dużo łatwiej ulega topnieniu. Wizualizację tego procesu znajdziesz na stronie NASA.

Rysunek 5. Przykładowy wzór rozkładu ciśnienia atmosferycznego reprezentujący dodatni dipol arktyczny dla 25-28 sierpnia 2016 roku, czarna strzałka pokazuje orientacyjny kierunek wiatru. Taki system baryczny wzmaga topnienie lodu morskiego przez wypychanie go cieśniną Frama w niższe szerokości geograficzne. Źródło NOAA.

W tym roku dodatni dipol nie występował zbyt często, co zminimalizowało wypychanie lodu z Arktyki na Atlantyk. Oprócz dipola znaczenie mają też sierpniowe warunki pogodowe w Arktyce – szczególnie występowanie sztormów. Ich brak pod koniec sezonu topnienia pozwolił zachować większą pokrywę lodową, mimo iż przez całe lato przeważała słoneczna pogoda, przyspieszająca topnienie.

Podsumowanie

Pomimo pogody niezbyt sprzyjającej topnieniu pokrywy lodowej, wrześniowe minimum zasięgu lodu spadło do wartości z 2007 roku, który w swoim czasie zaszokował świat klimatologii skalą topnienia lodu morskiego w Arktyce, objętość lodu była zaś o raptem 10% większa niż w rekordowym 2012 roku.

Biorąc pod uwagę rosnące koncentracje gazów cieplarnianych w atmosferze wolna od lodu Arktyka tak czy inaczej jest tylko kwestią czasu, a sytuacja, kiedy doczekamy się Bieguna Północnego wolnego od lodu coraz bardziej staje się kwestią pogody w lecie.

Hubert Bułgajewski, autor bloga Arktyczny Lód, konsultacja merytoryczna: prof. Szymon Malinowski

Opublikowano: 2019-11-12 21:13
Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień przeglądarki oznacza akceptację polityki cookies.