Kończąca się właśnie zima na polskim wybrzeżu była wyjątkowa. W rejonie Trójmiasta przez kilka tygodni plaże i morze pokryte były śniegiem i lodem. Pomimo siarczystego mrozu, niespotykane o tej porze roku tłumy ludzi podziwiały zmieniający się z dnia na dzień krajobraz. 

a)

b)

c)

d)

Ilustracja 1: Przykłady form lodu morskiego uchwycone podczas ostatniej zimy: (a) zwarta pokrywa lodowa utworzona ze zmrożonych ze sobą niewielkich krążków lodowych, z których większość to konglomerat jeszcze mniejszych krążków; ten rodzaj lodu jest czasami określany jako dragon skin (“skóra smoka”) ze względu na szorstką, nierówną powierzchnię przypominającą łuski; powstaje on na stromej, krótkiej fali podczas bardzo niskiej temperatury powietrza; (b) znacznie większe kry z przejrzystego lodu, powstałe w osłoniętej części sopockiej mariny; widoczne są przynajmniej dwa epizody, podczas których lód ten został połamany przez fale; charakterystyczne podniesione brzegi utworzone z pokruszonego lodu świadczą o wielokrotnych, ale niezbyt silnych zderzeniach między sąsiednimi krami; (c) efekt intensywnych opadów śniegu po okresie krótkotrwałej odwilży; woda z topnienia dużych kier o podwyższonych krawędziach zbiera się na ich powierzchni; przestrzenie między krami wypełnia mieszanina śryżu, śniegu i wody; (d) duże, pokryte śniegiem kry, z przestrzeniami pomiędzy nimi wypełnionymi grubym, ale stosunkowo przejrzystym lodem, powstałym w wyniku szybkiego spadku temperatury. a,b: Sopot, 2 lutego 2026; c: Orłowo, 8 lutego 2026; d: Sopot, 9 lutego 2026. Zdjęcia: A. Herman.

Lód przy polskim wybrzeżu

Kto przychodził nad morze regularnie, mógł zobaczyć rozmaite formy lodu morskiego: śryż, czyli mieszaninę wody i kryształów lodu, zachowującą się jak lepka ciecz; krążki lodowe, czyli stosunkowo niewielkie, przeważnie owalne kry o charakterystycznych podwyższonych brzegach; duże, grube kry w postaci wieloboków o ostrych krawędziach; lód nagi lub pokryty śniegiem, przejrzysty lub biały, zwarty lub rozproszony i swobodnie dryfujący. 

To, jaką postać przyjmuje lód w dynamicznych warunkach strefy brzegowej, jest efektem jego (często bardzo złożonej) historii, kształtowanej przez temperaturę wody i powietrza – okresy zamarzania i topnienia związane z cyklem dobowym i zmianami pogody – a także przez wiatr i fale. Falowanie wpływa na lód morski na bardzo wiele sposobów. Kry pękają przez wyginanie na fali, zderzają się ze sobą, są zalewane przez wodę, trą o siebie i nakładają się jedne na drugie. Efektem ubocznym ich zderzeń jest erozja ich krawędzi i powstawanie bardzo dużej liczby drobnych odłamków, które wypełniają przestrzenie między większymi krami i mogą przymarzać do ich dolnych powierzchni. 

Jak lód na morzu modyfikuje fale?

Wszystkie te procesy zachodzą kosztem energii fal, co oznacza, że prowadzą do ich tłumienia. Różne typy lodu tłumią fale w różny sposób (m.in. w wyniku tarcia lub rozpraszania energii fal na krawędziach kier) oraz z różną intensywnością, ale nawet stosunkowo cienka pokrywa lodowa czyni to bardzo efektywnie. 

Co istotne, skuteczność tłumienia bardzo silnie zależy od długości fali. Wywołane wiatrem krótkie zmarszczki na powierzchni wody po wejściu w lód zanikają na dystansie zaledwie paru metrów. Długie fale rozkołysu (tzw. martwa fala), takie, jakie występują na otwartych oceanach, mogą wchodzić w pokrywę lodową na odległość dziesiątek, a nawet setek kilometrów.W efekcie lód działa jak filtr, który usuwa krótkie fale, a przepuszcza te najdłuższe. Oznacza to, że obecność lodu zasadniczo zmienia charakter falowania. 

Na trójmiejskich plażach (a zwłaszcza na molo w Sopocie, Orłowie czy Brzeźnie) można było tej zimy obserwować efekty oddziaływań fal i lodu niemal codziennie. Pas lodu morskiego rzadko był szerszy niż kilkaset metrów, granica lodu była przeważnie w zasięgu wzroku, lecz dystans ten w zupełności wystarczał do całkowitej transformacji falowania. Fale nie docierały do plaży wcale albo docierały w postaci bardzo długich, łagodnych grzbietów. Przy braku pokrywy lodowej zdecydowana większość energii fal ulega dyssypacji (rozpraszaniu) w strefie przyboju, gdzie może być zużywana np. na transport osadu lub zalewanie i erozję brzegu. Obecność lodu zasadniczo zmienia sytuację, ponieważ stanowi on bardzo efektywny bufor chroniący brzeg, zwłaszcza w okresach sztormów.

a)

b)

Ilustracja 3: Fale w śryżu lodowym. Zwracają uwagę ich długie grzbiety i bardzo szerokie doliny. Tego dnia zasięg lodu morskiego wynosił zaledwie ok. 400 m (mniej niż długość molo w Sopocie). Wysokość docierających do brzegu długich fal była jeszcze na tyle duża, że ulegały one załamaniu – jednak ze względu na wysoką efektywną lepkość mieszaniny wody i lodu, załamanie zachodziło mniej gwałtownie, sprawiając wrażenie, że odbywa się w nieco zwolnionym tempie. Sopot, 2 lutego 2026. Zdjęcia: A. Herman.

Coraz mniej lodu a wybrzeża w Arktyce

Na wybrzeżu Zatoki Gdańskiej (i, ogólniej, południowego Bałtyku) nie ma to obecnie wielkiego znaczenia, ponieważ od bardzo wielu lat lód morski pojawia się tu tylko epizodycznie. Są jednak na świecie miejsca, gdzie sytuacja jest zupełnie inna. 

Zwiększenie narażenia wybrzeży na erozję spowodowaną falowaniem to jeden z bardzo istotnych aspektów zachodzących obecnie zmian klimatu w wielu rejonach Arktyki. Spadek zasięgu lodu morskiego prowadzi do powiększania się obszarów otwartej wody, a więc do rozwoju wyższych i dłuższych fal, które przy braku lodu bez przeszkód docierają do wybrzeży. Sytuację pogarsza fakt, że część tych wybrzeży staje się znacznie bardziej podatna na erozję w wyniku zaniku wieloletniej zmarzliny. W niektórych rejonach na północy Alaski, Kanady i Rosji brzegi morskie cofają się w tempie kilku do kilkunastu metrów rocznie.

Co zaobserwowaliśmy w okolicach Polskiej Stacji Polarnej?

Aby lepiej zrozumieć te procesy, badaliśmy w ostatnich latach zmiany zlodzenia, falowania i ewolucję brzegu w fiordzie Hornsund na Spitsbergenie, w rejonie Polskiej Stacji Polarnej. Zatoka Białego Niedźwiedzia (Isbjørnhamna), przy której znajduje się infrastruktura Stacji, jest szczególnie wyeksponowana na fale z południowego zachodu – kierunku, z którego do Spitsbergenu najczęściej docierają potężne sztormowe fale z północnego Atlantyku. 

Najwięcej sztormów występuje w sezonie jesienno-zimowym, od listopada do kwietnia. Są one też wtedy najsilniejsze, a towarzyszące im fale największe. Obserwacje i modele wskazują, że liczba i siła sztormów na północnym Atlantyku w ostatnich dziesięcioleciach nieznacznie wzrasta. Jednak nie to jest głównym problemem z punktu widzenia narażenia brzegów Hornsundu na erozję. Najbardziej istotna zmiana dotyczy warunków lodowych.

Lód napływający od morza

W okresie, który analizowaliśmy, czyli w latach 1979–2023, drastycznie zmieniły się warunki lodowe na wejściu do fiordu. W pierwszej części tego okresu, do roku 2005, pak lodowy o koncentracji powyżej 50% (czyli pokrywający co najmniej 50% powierzchni morza) utrzymywał się tam prawie nieprzerwanie przez kilka miesięcy w roku, głównie od stycznia do kwietnia – czyli przez większość sezonu sztormów. Liczba dni z pokrywą lodową w tym czasie stopniowo spadała, od ponad 4 miesięcy w roku na początku lat 80. XX wieku do około 2,5 miesiąca na początku lat 2000.. To bardzo wyraźny trend. Jednak najbardziej niepokojące jest to, co wydarzyło się po roku 2005: od tamtej pory liczba dni z lodem w ciągu sezonu zimowego bardzo rzadko przekracza 2 tygodnie. Zdarzają się zimy, kiedy lodu nie ma wcale. To nagłe „tąpnięcie” w szeregach czasowych zlodzenia u wybrzeży Spitsbergenu w 2005 roku jest tylko jednym z przejawów gwałtownych zmian, jakie nastąpiły wtedy na Morzu Barentsa i w całej Arktyce.

a)

b)

Ilustracja 4: Fale w Isbjørnhamnie podczas sztormu w marcu 2019 (zdjęcia: K. Ziemba).

Przyczyny tych zmian są bardzo złożone, związane zarówno z globalnym ociepleniem, z trendami w skali Arktyki, jak i lokalnymi zmianami cyrkulacji atmosferycznej i oceanicznej wokół Spitsbergenu. Skutki dla wybrzeży są bardzo znaczące – nasze obliczenia wskazują, że zarówno średnia, jak i ekstremalna wysokości fali oraz ilość energii docierającej do Isbjørnhamny w sezonie zimowym są obecnie o ok. 50% wyższe niż przed rokiem 2005.

Lód powstający przy brzegu

Lód na wodach Hornsundu to jednak nie tylko pak lodowy napływający do fiordu z otwartego morza. Lód tworzy się też lokalnie przez zamarzanie. W miejscach, do których dociera falowanie, tworzy się lepa lodowa, śryż i krążki lodowe, z których potem powstają większe kry – formy lodu analogiczne do tych, które można było w tym roku obserwować w Trójmieście. 

W osłoniętych zatokach fiordu powstaje przytwierdzony do brzegu tzw. lód stały, który utrzymuje się zazwyczaj od stycznia do czerwca. Z kolei w miesiącach letnich i jesiennych na wodach fiordu unoszą się bryły lodu z cieleń lodowców uchodzących do morza. Mają one nieregularne kształty i rozmiary, i często zalegają w zatokach, gdzie ulegają wytapianiu. Taki lód może być wyrzucany na brzeg, a nawet zmieniać powierzchnię plaży wygładzając sierpy plażowe lub wały sztormowe, tworząc bruzdy lub zagłębienia powstające po wytopieniu. 

W Isbjørnhamnie często przy brzegu obecny jest pas ‘growlersów’ (odłamków gór lodowych wystających ponad powierzchnię wody maksymalnie 1 m) utrudniający wodowanie łodzi. Nasze wyniki badań pokazały, że 53% lodu w Hornsundzie w latach 2012-2023 to lód dryfujący, 35% lód stały, a 8,5% lód lodowcowy.

a)

b)

Ilustracja 5: Odłamki lodu lodowcowego na plaży w Isbjørnhamnie we wrześniu 2022. Zdjęcia: Z. Świrad.

Badając erozję plaży w Isbjørnhamnie w latach 2018–2025, zaobserwowaliśmy, że po 7 latach obserwacji całkowite zmiany objętościowe materiału plażowego są bardzo niewielkie, pomimo dużych zmian w poszczególnych latach. Co druga zima (począwszy od 2018/2019) charakteryzowała się dużą sztormowością i małym zlodzeniem, a co druga (począwszy od 2019/2020) – dużym zlodzeniem i niską sztormowością. 

Wyniki pokazują, że obecnie lokalne warunki umożliwiające tworzenie się lodu wewnątrz fiordu chronią brzegi pomimo zanikającej pokrywy lodu dryfującego u wejścia do fiordu, jednak sytuacja może się zmienić w miarę dalszego wzrostu temperatury powietrza i wody w Hornsundzie. 

Już teraz widzimy duże zróżnicowanie przestrzenne erozji i akumulacji – istnieją tzw. hotspoty, gdzie zdarzenia erozyjne występują w niewielkich odstępach czasu, ale też obszary, gdzie materiał jest odkładany. Okresy, w których spodziewamy się wzmożonej erozji brzegów to sztormowy okres listopad – luty w latach, kiedy lód stały tworzy się późno oraz wolny od lodu morskiego okres wrzesień – październik w latach o nasilonych jesiennych sztormach.

Literatura

Herman, A., Swirad, Z. M. & Moskalik, M. Increased exposure of the shores of Hornsund (Svalbard) to wave action due to a rapid shift in sea ice conditions. Elementa: Science of the Anthropocene 13(1): 00067, https://doi.org/10.1525/elementa.2024.00067, 2025.

Swirad, Z M.., Herman, A., & Moskalik, M. Sub-monthly to inter-annual Arctic gravel beach change and controlling factors. EGU General Assembly 2026, Vienna, Austria, 3–8 May 2026, EGU26-2311, https://doi.org/10.5194/egusphere-egu26-2311, 2026.

Swirad Z. M., Johansson A. M. & Malnes E. Distribution of landfast, drift and glacier ice in Hornsund, Svalbard. The Cryosphere 20(1): 113-134, https://doi.org/10.5194/tc-20-113-2026 2026.

The post Jak lód morski wpływa na fale i chroni plaże? appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Wykres dobowej sumy zasięgu (powierzchni obszarów gdzie koncentracja lodu przekracza 15%) lodu morskiego w Arktyce i Antarktyce, w latach od 1979 do 2025, na podstawie pomiarów satelitarnych promieniowania mikrofalowego.

Oś pozioma: kolejne dni roku. Oś pionowa: globalny zasięg lodu pływającego (miliony kilometrów kwadratowych). Kolejne lata oznaczono różnymi odcieniami niebieskiego; kolorem żółtym oznaczono przebieg zasięgu globalnej pokrywy lodu morskiego w roku 2023, w którym osiągnęła ona najniższą średnioroczną wartość w historii obserwacji; kolor czerwony oznacza bieżący rok 2025.

Siodłowaty kształt szeregu czasowego wynika z faktu, że wartość globalna jest sumą zasięgu lodu pływającego z przeciwległych biegunów planety, a sezonowe wahania zasięgu lodu arktycznego nie są idealnie lustrzanym odbiciem zmian zasięgu lodu antarktycznego, ze względu na odmienne uwarunkowania geograficzno-klimatyczne: Ocean Południowy otacza Antarktydę, Ocean Arktyczny otoczony jest natomiast przez masy kontynentalne; antarktyczny lód morski jest sezonowy i w większości topnieje latem, zaś w Arktyce pokrywa lodowa jeszcze kilka dekad temu składała się w dużej części z lodu wieloletniego, który przetrwał co najmniej jedno lato. Zmiana klimatu wpływa na lód morski w obu regionach planety, i w ostatnich latach globalny jego zasięg osiągnął najniższe wartości w historii obserwacji.

Źródło: Zack Labe, dane: SIDC/NOAA.

W ramach akcji „Wykres na dziś” publikujemy wykresy i inne wizualizacje dotyczące zagadnień związanych ze zmianą klimatu. Mamy nadzieję, że prezentowane przez nas dane stanowić będą punkt wyjścia do szerokiej i opartej na faktach dyskusji na temat globalnego ocieplenia oraz możliwości jego ograniczenia. Akcję prowadzimy we współpracy z Komitetem ds. Kryzysu Klimatycznego Polskiej Akademii Nauk.

Zobacz wszystkie wizualizacje.

Ten wpis sfinansowaliśmy ze środków finansowych pochodzących z 1,5% podatku dochodowego od osób fizycznych przekazanych Fundacji Edukacji Klimatycznej. Dziękujemy!

The post Globalny zasięg lodu morskiego appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Wykres dobowych wartości zasięgu lodu pływającego (powierzchni obszarów gdzie koncentracja lodu przekracza 15%) w Arktyce od października 1978 roku do początku marca 2025 roku.

Oś pozioma: kolejne dni roku. Oś pionowa: zasięg lodu pływającego (miliony kilometrów kwadratowych).

Linie różnych kolorów oznaczają dobowe wartości zasięgu lodu każdego roku, kolor czarny to dane z roku 2025 (do początku marca).

Źródło: EUMETSAT OSI SAF, wersja 2.2.

W ramach akcji „Wykres na dziś” publikujemy wykresy i inne wizualizacje dotyczące zagadnień związanych ze zmianą klimatu. Mamy nadzieję, że prezentowane przez nas dane stanowić będą punkt wyjścia do szerokiej i opartej na faktach dyskusji na temat globalnego ocieplenia oraz możliwości jego ograniczenia. Akcję prowadzimy we współpracy z Komitetem ds. Kryzysu Klimatycznego Polskiej Akademii Nauk.

Zobacz wszystkie wizualizacje.

Ten wpis sfinansowaliśmy ze środków finansowych pochodzących z 1,5% podatku dochodowego od osób fizycznych przekazanych Fundacji Edukacji Klimatycznej. Dziękujemy!

The post Dobowy zasięg lodu arktycznego 1978-2025 appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Lata temu zdjęcia niedźwiedzi na topniejących skrawkach lodu stały się symbolem globalnego ocieplenia. Już wtedy wiadomo było jednak, że zmiana klimatu to problem obejmujący całą planetę i przyszłość naszego gatunku. Mimo to wciąż wiele osób nie zdaje sobie sprawy, jak wielkie zmiany w życiu ludzi pociągną za sobą przeobrażenia w odległych miejscach. Nowy „Raport o stanie kriosfery 2024”(State of the Cryosphere Report 2024) próbuje to uwidocznić.

Kriosfera, czyli obszary planety pokryte śniegiem i lodem, jest jednym z fundamentów zapewniających stabilny klimat na Ziemi. Raport o zachodzących w niej drastycznych zmianach opracowała grupa ponad 50 czołowych naukowców w tej dziedzinie działających w ramach International Cryosphere Climate Initiative (ICCI).

Północna Europa w zagrożeniu

Badacze wskazują jasno: znana nam kriosfera znajduje się na krawędzi. Obecnie działania ludzkości prowadzą do ogrzania planety o znacznie ponad 2°C (względem epoki przedprzemysłowej), co przyniesie katastrofalne i nieodwracalne konsekwencje dla miliardów ludzi.

Z naszej perspektywy warto odnotować, że wśród regionów narażonych na poważne konsekwencje znajduje się m.in. północna część Europy.

W tegorocznej edycji raportu po raz pierwszy odnotowano rosnący konsensus naukowy wskazujący, że cyrkulacja atlantycka (Atlantic Meridional Overturning Circulation, AMOC) może być na drodze do załamania (patrz np. Czy Golfsztrom słabnie?). Prądy oceaniczne wpływające na klimat w północnej części Europy wykazują oznaki spowalniania, za co odpowiadają topniejące lądolody i ocieplanie się wód oceanicznych. Rozpad AMOC może zaś doprowadzić do znacznego ochłodzenie w północnej części Europy, sięgającego nawet ponad 3°C na dekadę.

Jak wskazują naukowcy, jest to „zmiana tak gwałtowna, że nie istnieją realistyczne rozwiązania pozwalające na adaptację”. „Jeśli AMOC osiągnie punkt krytyczny i się załamie, jej odbudowa zajmie prawdopodobnie tysiące lat” – napisano w podsumowaniu raportu.

Badacze podkreślają, że zakłócenia w globalnej cyrkulacji oceanicznej byłyby jednak znacznie poważniejsze w skutkach, wpływając na systemy klimatyczne na całym świecie.

Kriosfera to los miliardów

Informacji wskazujących, że kriosfera ulega drastycznej przemianie jest jednak o wiele więcej. W raporcie wskazano m.in., że:

• globalna utrata masy przez lodowce świata osiągnęła w 2023 r. rekordowe wartości, 
• w ciągu ostatnich dwóch lat silnego topnienia doświadczyły m.in. lodowce alpejskie (w tym czasie same tylko lodowce Szwajcarii straciły 10% objętości)
• Wenezuela dołączyła do Słowenii jako drugi kraj, który współcześnie utracił wszystkie swoje  lodowce, a na drodze tej jest Indonezja, która może stracić Puncak Jaya (ostatni tropikalny lodowiec Azji, dotąd nazywany „Wiecznym”) w ciągu dwóch najbliższych lat (więcej o lodowcach tropikalnych); 
• w części Himalajów pokrywa śnieżna osiągnęła ekstremalnie niski poziom, wpływając na dostępność wody dla miliardów ludzi żyjących poniżej;
• z powodu spadającego zasięgu lodu morskiego na obu biegunach regiony te odbijają coraz mniej światła, co przyspiesza globalne ocieplenie,
• regiony arktyczne zawierające wieloletnią zmarzlinę rozmarzają coraz bardziej, przez co już teraz zdają się emitować więcej dwutlenku węgla i metanu niż są w stanie pochłonąć;
• a oceany polarne wykazują coraz większe oznaki zakwaszenia, co może długoterminowo uszkodzić regionalne rybołówstwo, takie jak dorsze czy łososie.

„Większość tych zmian będzie nieodwracalna przez setki lub nawet tysiące lat” – przestrzegają twórcy raportu.

Punkty krytyczne

Naukowcy podkreślają, że im wyższy poziom osiągnie globalne ocieplenie, tym większe będzie ryzyko przekroczenia punktów krytycznych. Dotyczy to m.in. lądolodów Arktyki i Antarktyki, wielu lodowców lądowych, topnienia wieloletniej zmarzliny oraz wspomnianej na początku cyrkulacji atlantyckiej.

Jak już pisaliśmy na łamach Nauki o Klimacie, nie jesteśmy w stanie określić, kiedy AMOC może się rozpaść. Może to nastąpić w najbliższych dekadach, a może później. (Czytaj więcej: Załamanie cyrkulacji atlantyckiej – wciąż nie wiemy, kiedy nastąpi).

O innych punktach krytycznych wiadomo jednak coraz więcej.

„Znacząca liczba nowych badań, uwzględniających dynamikę lodowców, zapisy paleoklimatyczne z przeszłości Ziemi oraz najnowsze obserwacje zachowania lądolodów, wskazuje, że punkty krytyczne dla topnienia lodowców Grenlandii i części Antarktydy znajdują się znacznie poniżej poziomu 2,2°C [ocieplenia względem czasów przedprzemysłowych – przyp. red.]. Wielu naukowców zajmujących się lądolodami uważa obecnie, że już przekroczenie progu 1,5°C ocieplenia może wystarczyć do stopienia dużych obszarów Grenlandii i Zachodniej Antarktydy, a także potencjalnie wrażliwych części Wschodniej Antarktydy.” – piszą naukowcy.

W rezultacie wzrost poziomu w nadchodzących stuleciach przekroczy 10 metrów, nawet jeśli zdołamy przywrócić później niższe wartości globalnej średniej temperatury. To zaś będzie stanowiło „poważne i trwałe wyzwanie dla wszystkich regionów przybrzeżnych”, które narażone będą m.in. na powszechne straty i uszkodzenia kluczowej infrastruktury. A to o tyle istotne, że ok. 75% wszystkich miast o populacji powyżej 5 milionów znajduje się na wysokości poniżej 10 metrów nad poziomem morza.

Potrzeba pilnych działań

Tymczasem pomimo zobowiązań krajów do obniżania emisji, stężenie CO₂ w atmosferze nadal rośnie. Jeśli tempo globalnego ocieplenia utrzyma się, globalna średnia temperatura wzrośnie o co najmniej 3°C do końca tego stulecia. Jak wskazują naukowcy – dojdzie do tego jeszcze za życia ludzi urodzonych dzisiaj.

„Bez pilnych działań na rzecz klimatu, miasta i regiony przybrzeżne nie będą w stanie dostosować się na czas. Nie mówimy o odległej przyszłości. Skutki utraty kriosfery są już teraz odczuwalne przez miliony ludzi. Jednak szybkość działań, które podejmujemy dzisiaj, zadecyduje o wielkości wyzwania, z jakim będą musiały się mierzyć przyszłe pokolenia” – komentuje dr James Kirkham, glacjolog, współautor raportu.

I podsumowuje: „Skutki utraty kriosfery będą coraz większe z każdą godziną, w której przywódcy będą zwlekać z podjęciem działań.”

Szymon Bujalski

The post Topnienie lodu i śniegu przyniesie katastrofalne zmiany na świecie. Również w Europie appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Delikatny pancerz

Lód morski, cienka na centymetry lub metry warstwa lodu dryfująca na powierzchni mórz, to bardzo ważny element przyrody Ziemi. Jego jasna powierzchnia, odbijająca w przestrzeń kosmiczną zdecydowaną większość dopływającej w region bieguna energii słonecznej, nie pozwala nagrzewać się leżącej pod nim wodzie. Mówiąc wprost – cienki i delikatny lodowy pancerz na górze globusa jest chłodnicą dla półkuli północnej, w tym dla Polski. Od jego stanu w dużym stopniu zależy jakie będzie lato w Europie, Ameryce Północnej i w znacznej części Azji. Lód morski bierze także udział w rozprowadzaniu wód oceanicznych i ciepła po całym świecie oraz jest kluczowym środowiskiem życia dla przeróżnych stworzeń, m.in. niedźwiedzi polarnych, morsów, fok, narwali oraz wielu gatunków ptaków, ryb i mikroorganizmów. To naprawdę istotna sprawa dla nas wszystkich, choć hashtagi #seaice i #arctic nie należą do najpopularniejszych w mediach społecznościowych.

Lód morski powstaje przez wychłodzenie wody do ok. –2°C i zamarznięcie jej przypowierzchniowej warstwy. Odróżnia to lód morski od lodowców, które powstają na lądzie z gromadzenia i przekształcania śniegu. W Arktyce warunki do rozwoju potężnej pokrywy lodu morskiego były przez wieki i tysiąclecia idealne: wielki Ocean Arktyczny otaczający biegun północny w promieniu 700–2200 kilometrów, trzaskające mrozy podczas wielomiesięcznej i ciemnej zimy oraz letnie temperatury przekraczające zero stopni Celsjusza o zaledwie kilka kresek. Ostatnio jednak sytuacja zmieniła się. Dostające się do atmosfery dodatkowe, „ludzkie” emisje dwutlenku węgla, silnego gazu cieplarnianego, wyjątkowo mocno zwiększyły temperatury w Arktyce. Tak wydajnie, że Arktyka ogrzewa się współcześnie dwa-trzy razy szybciej niż reszta świata.

Topniejąca Arktyka

Dobre spojrzenie na stan lodu morskiego mamy od końca lat 1970. Od tego czasu satelity podglądają go w sposób ciągły dzięki mikrofalom, dla których przeszkodą nie jest ani zachmurzenie, ani mrok polarnej nocy. Dzięki tym obserwacjom wiemy co dzieje się z pokrywą lodu na Oceanie Arktycznym i widzimy jego roczne „tętno” – gdy rośnie zimą i maleje latem. Dla każdego dnia obliczane są: całkowita powierzchnia zajmowana przez lód oraz jego przestrzenny zasięg, a najwyższe z zaobserwowanych w danym roku wartości (przypadające na koniec nocy polarnej, czyli marzec) trafiają do annałów jako roczne maksima lodu morskiego. Porównanie marcowych maksimów zasięgu na przestrzeni ostatnich dekad pokazuje negatywny trend (dane Sea Ice Index, NSIDC, Rys. 2):
• lata 1980.: średnio 16,1 mln km²,
• lata 1990.: średnio 15,8 mln km² ,
• lata 2000.: średnio 15,3 mln km² ,
• lata 2010.: średnio 14,9 mln km² .

Pod koniec dnia polarnego, tj. we wrześniu, gdy po kilku miesiącach topnienia powierzchnia i zasięg przestrzenny lodu są najniższe, lód osiąga roczne minimum. To właśnie o tej porze roku zmiany są najbardziej niepokojące. Minimum zasięgu szybko spada (Rys. 2):
• w latach 1980. wynosiło średnio 7,0 mln km² ,
• w latach 1990. średnio 6,4 mln km² ,
• w latach 2000. średnio 5,5 mln km² ,
• w latach 2010. średnio 4,4 mln km² .

Średnio tracimy zatem kilkanaście procent letniej pokrywy lodowej na dekadę, a to właśnie latem arktycznego lodu świat potrzebuje najbardziej, bo przecież to wtedy dopływ energii słonecznej do Arktyki jest największy (w czerwcu na biegunie północnym jest nawet większy niż na równiku). Prawdopodobnym jest więc, że przy obecnym kursie cywilizacji, tj. przy wciąż rosnących emisjach CO2 i dalszym podgrzewaniu atmosfery, lodu morskiego będzie latem tak mało, że statki będą mogły pływać przez biegun północny bez asysty lodołamaczy jeszcze przed 2050 rokiem. Zanik letniej pokrywy lodowej byłby niewątpliwie kamieniem milowym transformacji Ziemi przez człowieka, o niezwykle negatywnych konsekwencjach dla bilansu energetycznego regionu i planety oraz dla całego ekosystemu Arktyki.

W przewidywaniach tych jest jednak jeden wyjątek, w którym można upatrywać nadziei dla tych gatunków, które od kry są uzależnione. To północne wybrzeża wysp Kanady i Grenlandii, do których prądy spychają mnóstwo lodowych kier z całego Oceanu Arktycznego. Dzięki ich ciągłym kolizjom i chłodnym warunkom grubość lodu morskiego jest tu największa w Arktyce (do kilku metrów), co zapewnia mu długą żywotność i wytrzymałość. Z tych powodów badacze od dawna uważali, że to właśnie te wybrzeża będą w stanie „podtrzymywać przy życiu” resztki lodu morskiego, stając się jego ostatnią ostoją, gdy w innych częściach Arktyki już go nie będzie. To hipotetyczne lodowe sanktuarium nazwano Last Ice Area (w skrócie LIA, dosłownie „Ostatni Obszar Lodu” lub „Obszar Ostatniego Lodu”).

Niestety, ostatnie lata pokazują, że pogląd o wytrzymałym lodzie morskim w Arktyce kanadyjskiej i grenlandzkiej być może należałoby zrewidować, bo we wschodniej części LIA, na Morzu Wandela u wybrzeży Grenlandii, działy się ostatnio rzeczy bez precedensu.

Anomalie na Morzu Wandela

Pierwszej wyraźnej wskazówki, że lód morski u północnych wybrzeży Grenlandii może być mniej stabilny niż sądzono, przyniósł rok 2018. I to dwukrotnie. Już w połowie lutego, gdy trwała jeszcze zima i noc polarna, potężne południowe, stosunkowo ciepłe wiatry pokruszyły lód i odsunęły go od grenlandzkiego wybrzeża. Na Morzu Wandela powstała w ten sposób przybrzeżna połynia (duży obszar otwartej wody otoczony przez krę), szeroka nawet na 100 kilometrów i był to pierwszy tak wielki „przerębel” zaobserwowany na tym obszarze zimą, gdy lód powinien być najgrubszy. Drugie wydarzenie nastąpiło w sierpniu tego samego roku, lecz tym razem w okresie nieco spokojniejszej pogody. Mimo że wiatry były generalnie znacznie słabsze niż w lutym, letnia wyrwa w lodzie była niewiele mniejsza od poprzedniczki i utrzymywała się przez miesiąc (Rys. 3).

Naukowcy poświęcili sporo pracy, aby zrozumieć przyczyny wielkich połyni z 2018 roku, a ich analizy przyniosły ciekawe wnioski. Okazało się, że zimowa połynia nie była specjalnie związana z ociepleniem klimatu i spadkiem grubości lodu – sytuacja pogodowa była tak ekstremalna, że wyrwa w lodzie morskim powstałaby nawet wówczas, gdyby lód miał grubość taką, jak kilkadziesiąt lat wcześniej (Moore i in., 2018). Letnia połynia natomiast była w znacznej mierze pokłosiem sytuacji z zimy. W lutym bowiem wichury wywiały z Morza Wandela starą, grubą krę, zastępując ją lodem znacznie cieńszym, pierwszorocznym, co umożliwiło umiarkowanym sierpniowym wiatrom utworzenie rozległej połyni (Shen i in., 2021). Na tym etapie można więc było mieć nadzieję, że rok 2018 był po prostu rzadkim zbiegiem niekorzystnych okoliczności i powtórzenie takiej sytuacji w nadchodzących latach jest mało prawdopodobne.

I na te płonne nadzieje wszedł 2020 rok, który poprzednie wydarzenia „zawstydził”. Lato tego roku było w Arktyce wyjątkowe, m.in. ze względu na to, że wrześniowy zasięg lodu morskiego zbliżył się do rekordowego minimum z 2012 r. W regionie Morza Wandela koncentracja lodu (odsetek powierzchni wody zajmowany przez kry) natomiast gwałtownie już z końcem lipca. Początkowo odchylenie od wieloletniej normy wynosiło kilkanaście procent, ale w połowie sierpnia zlodzenie było niższe od średniej niemal o połowę, bijąc dotychczasowe rekordy. Obszar otwartej wody był ogromny, a otaczała go potężna powierzchnia wodno-lodowej mieszanki (Rys. 3), z koncentracją lodu niestanowiącą problemu dla przepływającego nieopodal lodołamacza Polarstern. Jego dowództwo zdecydowało się wykorzystać te warunki i w sierpniu 2020 roku (pod koniec trwania ekspedycji MOSAiC) popłynąć ku biegunowi północnemu (Rys. 4).

Gdy kapitan Thomas Wunderlich minął otwartą wodę Morza Wandela, droga do bieguna wciąż szła gładko. Kra była co prawda gęstsza, ale miękka i porowata. Nawet po minięciu osiemdziesiątego ósmego równoleżnika okręt zamiast ugrzęznąć w grubszym lodzie utrzymywał dobrą prędkość pięciu-siedmiu węzłów. Polarstern w jedyne sześć dni dowiózł załogę i naukowców ekspedycji MOSAiC z cieśniny Frama (szerokiego pasa Atlantyku między Grenlandią i Svalbardem) na dziewięćdziesiąty równoleżnik – na biegun. Zaskakująca trasa i prędkość statku zwróciły uwagę Axela Schweigera z zespołem, którzy zbadali te wyjątkowe warunki lodowe i niespełna rok później, w lipcu 2021 roku, opublikowali o nich artykuł w prestiżowym czasopiśmie Nature Communications Earth & Environment.

Schweiger i in. (2021) stwierdzili, że ogromny spadek koncentracji lodu w sierpniu 2020 roku nastąpił po wyjątkowo dobrym (jak na ostatnie lata) stanie lodu na wiosnę. Najwyraźniej więc nawet porządne uzupełnienie zapasów kry zimą nie wystarcza już do zapewnienia solidnej pokrywy lodowej na koniec lata, gdy do gry wkraczają silne południowe wiatry, robiące totalne przemeblowanie w architekturze kier. Znów odepchnęły one lód od wybrzeży Grenlandii i utworzyły inicjalną połynię, podobnie jak w 2018 roku. Wymuszony ruch lodu w kierunku północy odsłonił dostatecznie duże obszary otwartej wody, aby do gry wkroczył efekt albedo. Ten parametr charakteryzuje optyczną „jasność” powierzchni i decyduje o tym ile energii jest pochłanianej, a ile odbijanej.

W odróżnieniu od lodu, powierzchnia wody pochłania zdecydowaną większość energii słonecznej, dzięki czemu jej temperatura rośnie. Ogrzana woda mogła zatem krążyć w przypowierzchniowych warstwach oceanu i dodatkowo topić krę od spodu. To jakby miniaturowe wzmocnienie arktyczne – niezwykle ważne sprzężenie zwrotne nasilające ocieplenie klimatu w Arktyce proporcjonalnie do kurczącej się powierzchni lodu morskiego. Dla Morza Wandela skutek był taki, że między końcem lipca a połową sierpnia 2020, gdy pogodowa anomalia rozkręciła się na dobre, średnia grubość lodu spadła z trzech metrów do półtora metra, a jego koncentracja zanotowała najniższą wartość w historii pomiarów.

Autorzy badań poszli dalej. W serii eksperymentów wykorzystujących symulacje komputerowe sprawdzili, czy pogoda z lata 2020 roku utworzyłaby wielką połynię w sytuacji, gdyby lód był tak gruby, jak jeszcze cztery dekady temu. Okazało się, że nie aż tak potężną, a bazując na modelach ocenili, że za około 80 procent utraty lodu na Morzu Wandela podczas opisywanego tu wydarzenia odpowiadała pogoda, a za pozostałe 20 procent niższa niż dawniej grubość lodu na starcie sezonu topnienia. „Zakładając, że rosnąca obecność cienkiego lodu w ostatnich 40 latach i otwarta woda na początku sezonu topnienia są głównie wynikiem zmiany klimatu, oraz że warunki atmosferyczne latem były częścią naturalnej zmienności, powyższy podział 20/80 stanowi przybliżoną miarę udziału zmiany klimatu i naturalnej zmienności w wydarzeniu z 2020 roku” – czytamy w oryginalnym artykule. Idąc tym tokiem wnioskowania jeszcze dalej, wraz z postępującym ociepleniem i „chudnięciem lodu” na Morzu Wandela możemy się spodziewać coraz częściej wielkich połyni.

Co to może oznaczać?

Kilkutygodniowe okresy otwartej wody na Morzu Wandela rodzą fundamentalne pytanie: czy słusznie przypuszczano, że obszar ten będzie w nadchodzących dziesięcioleciach ostoją lodu morskiego, skoro już teraz zdarzają się okresy z bardzo niewielkim zlodzeniem? W rozmowie z serwisem Live Science Kristin Laidre, jedna ze współautorek omawianych tu badań, podziela te wątpliwości: „Jeżeli, jak pokazuje artykuł, obszar ten zmienia się szybciej niż oczekiwano, może on nie być ostoją, na której powinniśmy polegać”. LIA może być zatem mniejszy niż przypuszczano, przynajmniej o jego najbardziej wschodni sektor.

Istnieje jednak jeszcze bardziej ponura perspektywa – jeżeli uważany dotąd za względnie trwały obszar Morza Wandela doświadcza silnych zmian, nie można na razie wykluczyć, że także inne fragmenty LIA są bardziej wrażliwe na zmianę klimatu niż sądzono. Nadchodzące lata przyniosą więcej obserwacji i kolejne anomalie pogody i tylko czas pokaże jak zachowywać się będą poszczególne sektory Ostatniego Obszaru Lodu oraz czy w ogóle taki obszar faktycznie się uformuje. Jeżeli miałby się spełnić pesymistyczny scenariusz i LIA okazała by się płonną nadzieją, znacznie wzrosłoby ryzyko rychłego wyginięcia wielu arktycznych gatunków, dla których lód morski jest całorocznym lub sezonowym środowiskiem życia. Oprócz utraty unikalnego ekosystemu, byłoby to jednocześnie zamknięcie pięknego rozdziału historii Ziemi. Epoki, w której na Oceanie Arktycznym lód pływał nawet latem.

I o ile kres tego rozdziału wydaje się nieunikniony, to wszystkim nam powinno zależeć na tym, aby nastąpił jak najpóźniej.

Dr Jakub Małecki

Literatura:
• Moore, G. W. K., Schweiger, A., Zhang, J., & Steele, M.. What caused the remarkable February 2018 North Greenland Polynya? Geophysical Research Letters, 45, 13,342– 13,350. (2018) https://doi.org/10.1029/2018GL080902
• Schweiger, A.J., Steele, M., Zhang, J. et al. Accelerated sea ice loss in the Wandel Sea points to a change in the Arctic’s Last Ice Area. Commun Earth Environ 2, 122 (2021). https://doi.org/10.1038/s43247-021-00197-5 
• Shen, X., Ke, CQ., Cheng, B. et al. Thinner Sea Ice Contribution to the Remarkable Polynya Formation North of Greenland in August 2018. Adv. Atmos. Sci. 38, 1474–1485 (2021). https://doi.org/10.1007/s00376-021-0136-9

The post „Ostatni obszar lodu” appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Relacja między postępującym globalnym ociepleniem a zanikiem lodu morskiego w Arktyce przypomina pakt samobójczy. Wzrost temperatury powoduje topnienie śniegu i lodu w Arktyce, co skutkuje odsłonięciem ciemnej powierzchni lądu i morza. Pochłaniają one więcej promieniowania słonecznego, niż znajdująca się tam uprzednio biała powierzchnia. Podnosi to temperaturę jeszcze bardziej… przez co topnieje jeszcze więcej lodu i śniegu, dalej nakręcając wzrost temperatury. W rezultacie w Arktyce temperatura rośnie prawie trzykrotnie szybciej od średniej światowej, a ilość lodu szybko maleje. To główny mechanizm tzw. Arktycznego wzmocnienia.

Pomiędzy 1979 rokiem a 2012 notowana pod koniec dnia polarnego powierzchnia lodu morskiego w Arktyce zmniejszyła się o połowę, a objętość aż o 3/4. Klimatolodzy zaczęli mówić o „Arktycznej spirali śmierci”. Wtedy jednak stała się rzecz zaskakująca: „spirala śmierci” arktycznego lodu morskiego zatrzymała się.

Każdy rok z okresu 2014-2020 jest wśród siedmiu globalnie najcieplejszych w historii pomiarów; ziemski system klimatyczny akumuluje ciepło w tempie odpowiadającym detonacjom pół miliona bomb atomowych takich jak ta zrzucona w 1945 roku na Hiroszimę dziennie, zasilając w energię rekordowo liczne huragany, prowadząc do pożarów na Syberii, w USA czy Australii. Na tej liście można by spodziewać się także dalszego topnienia lodu. A jednak…

Jak mówi Jennifer Francis z Centrum Badania Klimatu Woodwell w USA:

Od 2012 roku – roku rekordowo małej powierzchni lodu w Arktyce, zajmujący się nią naukowcy przyglądają się topnieniu lodu podczas dnia polarnego ze wstrzymanym oddechem, zastanawiając się: Czy w tym roku znów padnie rekord? Czy w tym roku Ocean Arktyczny będzie wolny od lodu? …I prawie każdego sierpnia topnienie lodu spowalnia, zapobiegając nowemu rekordowemu minimum. Ale dlaczego?

Ignorując zarówno nagrzewanie się ziemskiego system klimatycznego jak i związane z tym przewidywania naukowców, minimum z 2012 roku wciąż zajmuje pierwsze miejsce na podium:

Co powstrzymuje „spiralę śmierci”

Opublikowana przez Francis i jej współpracownika, Bingyi Wu z szanghajskiego Uniwersytetu Fudan praca pt. „Dlaczego od września 2012 roku nie wystąpiło nowe rekordowe minimum lodu w Arktyce?” (Why has no new record-minimum Arctic sea-ice extent occurred since September 2012? Francis i Wu, 2020) wskazuje, że maksymalny zasięg lodu na przełomie zimy i wiosny (pod koniec nocy polarnej) od 2012 r. prawie co roku jest bardzo mały, jednak późnym latem topnienie wyhamowuje i koniec końców do rekordu we wrześniowym minimum nie dochodzi. Według autorów jest to efekt zmian, jakie ocieplenie Arktyki wywołało w zachowaniu polarnego prądu strumieniowego (wąskiego pasa silnych wiatrów okrążających Arktykę w górnej troposferze).

Jak zauważają Francis i Wu, wynikające z ocieplenia klimatu zmniejszenie się pokrywy śnieżnej na dalekiej północy i lodu morskiego w Arktyce powodują spowalnianie, meandrowanie i rozdwajanie się prądu strumieniowego. Prąd strumieniowy jest napędzany różnicą temperatury pomiędzy zimną Arktyką a cieplejszymi tropikami. Związane ze „wzmocnieniem arktycznym” gwałtowne ocieplenie Arktyki skutkuje spadkiem tej różnicy i osłabieniem wiatrów.

Takie zachowanie prądu sprzyja powstawaniu i utrzymywaniu się w Arktyce obszaru obniżonego ciśnienia atmosferycznego, charakteryzującego się grubą pokrywą chmur, które blokują dopływ światła słonecznego do powierzchni oceanu i ograniczającą topnienie lodu. Kierunki wiatrów wiejących przy powierzchni oceanu prowadzą do rozpościerania fragmentów lodu na większym obszarze, ale utrudniają jego „ucieczkę” Cieśniną Fram (między Grenlandią a Svalbardem) w niższe szerokości geograficzne, gdzie szybko by stopniał. W ten sposób Arktyka, stymulując powstanie pochmurnych ośrodków niskiego ciśnienia oraz ich utrzymanie w letniej porze roku może spowalniać topnienie lodu. Właśnie z taką sytuacją mieliśmy wielokrotnie do czynienia po 2012 r.

To tylko opóźnienie, nie zatrzymanie spirali…

Analiza Francis i Wu stwierdza, że obserwowane ostatnio wzorce atmosferyczne przypominają te zidentyfikowane w badaniu przeprowadzonym przez Michaela Manna z Uniwersytetu Penn State i opublikowanego w 2018 r. (Mann i in., 2018 – o badaniu przeczytasz w naszym artykule Fale na froncie).

W opinii Michaela Manna praca Francis i Wu:

To fascynujący artykuł, pokazujący nowe powiązanie między na pozór oderwanymi od siebie efektami zmiany klimatu (…) Jennifer Francis od lat prowadzi bardzo innowacyjne badania, przyglądając się zależnościom między wzmocnionym ociepleniem Arktyki a zachowaniem polarnego prądu strumieniowego na półkuli północnej (…) W ich nowym artykule Francis i Wu pokazują, że konsekwencje zmiany klimatu, które badałem wcześniej, znane jako „rezonans planetarnych fal Rossby’ego” i które odpowiadają za wiele ekstremalnych letnich zdarzeń pogodowych obserwowanych w ostatnich latach, mogą też wyjaśniać spadek tempa zaniku lodu w Arktyce. To zawsze jakieś dobre wieści, biorąc pod uwagę skądinąd ponure perspektywy dla Arktyki, gdy nadal będziemy ogrzewać planetę.

Zmiany w zachowaniu prądu strumieniowego mogą jedynie spowolnić nieuniknioną spiralę śmierci arktycznego lodu morskiego, bo w obliczu stale rosnących temperatur efekt ten straci w końcu na znaczeniu.

W badaniu, którego wyniki opublikowano ostatnio w czasopiśmie Nature Climate Change (Guarino i in., 2020) wykorzystano najnowszą generację modeli klimatu do odtworzenia zachowania lodu morskiego w Arktyce podczas poprzedniego interglacjału (ciepłego okresu w cyklach epok lodowych) 120 000 lat temu. Symulacje pokazały, że w tym okresie Arktyka była prawdopodobnie wolna od lodu latem. Projekcje przygotowane z użyciem tych samych modeli pokazały też, że lód letni w Arktyce zacznie znikać prawdopodobnie między 2030 i 2050 r.

To, co dzieje się w Arktyce, nie zostaje w Arktyce

Głodne niedźwiedzie polarne stające w obliczu kurczeniu się swojego habitatu nie będą jedynymi dotkniętymi szybkim topnieniem lodu i śniegu w Arktyce. Coraz więcej badań naukowych pokazuje, że choć zmiany w zachowaniu prądu strumieniowego pomagają tymczasowo spowolnić spiralę śmierci zaniku lodu morskiego w Arktyce, to z drugiej strony przyczyniają się do ekstremalnych fal upałów, pożarów, susz i powodzi na niższych szerokościach półkuli północnej.

Więcej na ten temat przeczytasz w Anomalie pogodowe, Arktyka i prąd strumieniowy

Letnie pochmurne systemy niskiego ciśnienia w Arktyce nie są jedynymi zdarzeniami pogodowymi wywoływanymi przez coraz silniej meandrujący prąd strumieniowy. Francis i Wu stwierdzili, że towarzyszył im rozwój systemów wysokiego ciśnienia (którym towarzyszy słoneczna, ciepła i sucha pogoda) w Kanadzie, wschodniej Azji, Skandynawii i ma Północnym Pacyfiku, prowadząc tam do częstych fal upałów.

Dodatkowo, opublikowana w 2017 roku w Nature Communications analiza (Cvijanovic i in., 2017), pokazała, że zanik lodu morskiego w Arktyce będzie prowadził do częstszego występowania obszarów wysokiego ciśnienia, utrzymujących się u wybrzeży Kalifornii. Takie uparcie utrzymujące się systemy wysokiego ciśnienia rozwijały się podczas zim 2012-2015 roku, odchylając w stronę bieguna wędrujące w kierunku Kalifornii deszczowe niże i wywołując w tym stanie rekordowo suche warunki. Wraz z wysokimi temperaturami doprowadziło to do największej w tym regionie suszy od przynajmniej 1000 lat (Griffin i Anchukaitis, 2014).

Z kolei w badaniu Manna z 2018 roku wskazano, że wśród niedawnych ekstremalnych zdarzeń pogodowych wywołanych przez meandrujący prąd strumieniowy są m.in. fala upałów w Europie w 2003 r., pożary w Rosji i powodzie w Pakistanie w 2010 r. oraz fala upałów i susza w Oklahomie i Teksasie w 2011 r. W 2018 roku szczególnie silnie meandrującemu prądowi strumieniowemu towarzyszyły systemy wysokiego ciśnienia powodujące fale upałów w Skandynawii, Europie i Kalifornii (przyczyniając się tam do rekordowego sezonu pożarów, w międzyczasie już zdetronizowanego) oraz deszczowe niże prowadzące do powodzi na wschodzie USA.

Zmiany w zachowaniu prądu strumieniowego mogą też (badania są w toku) skutkować wolniejszym przemieszczaniem się huraganów. Jak pokazano w pracy opublikowanej w Nature w 2018 roku (Kossin, 2018), prędkość przemieszczania się huraganów od 1950 roku zmniejszyła się o 10%. Ma to duże znaczenie, bo wolniej przemieszczające się huragany zrzucają w jednym miejscu więcej wody, powodując tym samym poważniejsze powodzie (w szybko przemieszczającym się huraganie woda spada na większym obszarze).

Jak podsumuje Jennifer Francis:

Rosnące koncentracje gazów cieplarnianych w atmosferze mają czasem trudne do przewidzenia i nieintuicyjne konsekwencje. Powinniśmy więc zrobić co tylko w naszej mocy, żeby zredukować emisje gazów cieplarnianych i zwiększyć wysiłki w celu usunięciu węgla z atmosfery. A także być gotowi na kolejne niespodzianki…

Marcin Popkiewicz na podst. Warmer climate and Arctic sea ice in a veritable suicide pact, konsultacja merytoryczna: prof. Szymon P. Malinowski

The post „Arktyczna spirala śmierci” appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

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.

„Tegoroczny minimalny zasięg lodu morskiego świadczy o tym, że nie ma sygnałów wskazujących na odwrócenie trendu” mówi 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 2019

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.

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.

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 7^oC, o ok. 2^oC 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 +1^oC. Dla porównania – stopienie znacznie cieńszego lodu na Jeziorze Czerniakowskim w Warszawie po mroźnej zimie wymaga kilku dni i temperatury na poziomie 5-6^oC. 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.

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

The post Sezon topnienia arktycznego lodu 2019 appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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).

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

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.

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

The post Arktyka 2018 – co się dzieje na północy? appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Dużo mówiono o tym, że do rekordów przyczyniło się silne zjawisko El Niño – podnosi ono lekko średnią temperaturę powierzchni Ziemi, podczas gdy zjawisko La Niña ją obniża. Kiedy więc silne El Niño z przełomu 2015 i 2016 roku zostało zastąpione przez La Niñe (choć dość słabą i trwającą tylko kilka miesięcy), można było spodziewać się spadku temperatury powierzchni Ziemi. Tymczasem… temperatury, choć trochę spadły z rekordowych poziomów, wciąż są bardzo dalekie od powrotu do normy sprzed 2014 roku. Tak wygląda wykres średnich temperatury w lutych od roku 1880 do 2017. Końcówka robi wrażenie, prawda?

Inne serie pomiarowe pokazują podobny obraz co dane NASA. Oscylacja El Niño – La Niña na Pacyfiku jest obecnie w fazie neutralnej, a aktywność słoneczna jest bardzo niska, tak wysoka temperatura jest więc zaskakująca.

Rozregulowany zawór chłodzący planetę

Lód pływający po oceanach wokół biegunów latem odbija promieniowanie słoneczne. Można powiedzieć, że lód morski wokół biegunów to odpowiednik zaworów, regulujących dopływ energii do systemu klimatycznego. Jaki jest ich stan?

Temperatury nad Oceanem Arktycznym już od miesięcy utrzymują się znacząco powyżej średniej z minionych dekad (patrz Marna zima za kołem polarnym. Preludium do Arktyki wolnej od lodu?). W rezultacie ilość lodu morskiego w Arktyce jest najmniejsza w historii.

Zasięg pokrywy lodowej w Arktyce rośnie podczas nocy polarnej, pod jej koniec osiąga maksimum, a następnie zaczyna się kurczyć. Wygląda na to, że tegoroczne maksimum okaże się najmniejszym w historii pomiarów. Co więcej, jest to już trzecie z rzędu maksimum w którym zasięg lodu morskiego w Arktyce nie wzrósł nawet do 14 mln km², co wcześniej nie miało miejsca.

Po spadku w ostatnich trzech dniach o ponad 260 tys. km² nie zapowiada się, żeby maksimum mogło jeszcze okazać się wyższe, szczególnie, że wyjątkowo wysokie anomalie temperatury w Arktyce mają się utrzymywać. W efekcie wiosna i latem możemy spodziewać się kolejnych niskich wartości zalodzenia, a ciemny, nie pokryty lodem ocean będzie intensywnie pochłaniał promieniowanie Słońca.

Co z drugim zaworem?

Drugi zawór w okresie lata antarktycznego był szeroko otwarty. Zasięg lodu morskiego wokół Antarktydy od wielu miesięcy jest rekordowo niski (tegoroczne minimum było najmniejszym w historii pomiarów).

Skoro zarówno w Arktyce, jak i wokół Antarktydy jest rekordowo mało lodu, to automatycznie globalny zasięg lodu pływającego też musi być najmniejszy w historii. I jest, od wielu miesięcy zresztą.

Czy to co dzieje się ze wzrostem temperatur i topnieniem lodu morskiego wokół biegunów to tylko chwilowa fluktuacja, czy nowa norma w trendzie wzrostu temperatury? Przekonamy się w najbliższych miesiącach. Od siebie możemy tylko powiedzieć, że nasz niepokój rośnie.

Marcin Popkiewicz

The post Roller coaster zmiany klimatu przyspiesza? appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

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.

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.

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

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.

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!

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.

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?

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

The post Marna zima za kołem polarnym. Preludium do Arktyki wolnej od lodu? appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.