środa, 20 stycznia 2021

Wstępny raport PIOMAS dla stycznia 2021

Według danych z modelu Pan-Arctic Ice Ocean Modeling and Assimilation System (PIOMAS) w pierwszej połowie stycznia nie zaszły żadne wyraźne zmiany względem lat poprzednich jeśli chodzi o ilość lodu morskiego Arktyki. 

Objętość lodu w Arktyce w 2021 roku względem wartości z ostatnich lat i średniej 1979-2001. PIOMAS

Stan arktycznego lodu względem minionych lat pozostaje w sumie niezmieniony jeśli chodzi o porównanie z danymi za grudzień 2020. Objętość wyrażana w kilometrach sześciennych tak samo jak na koniec grudnia 2020 jest drugą najmniejszą w historii pomiarów.  

Zmiany grubości arktycznego lodu morskiego w pierwszej połowie stycznia 2021 roku. PIOMAS

Udział grubego na ponad 2 metry lodu pozostaje niewielki, co pokazuje powyższa animacja. Przyczyną tego stanu rzeczy są wynikające z racji ocieplającego się klimatu ekstremalne wzorce pogodowe i rosnące temperatury, które determinują stan czapy polarnej w danym przedziale czasowym.


Na tej tabeli przedstawiona jest dokładna rozpiska objętości lodu na 15 stycznia. W różowych kolumnach przedstawione są różnice względem poprzednich lat i średnich dekadowych, także ich procentowe wartości. 15 stycznia 2021 roku objętość lodu w Arktyce wyniosła 15 557
km3. To 986 km3 więcej niż w rekordowym wtedy 2017 roku. Warunki dla przyrostu pokrywy lodowej były raczej umiarkowane, a uśrednione tempo przyrostu w pierwszej połowie miesiąca jak pokazuje wykres obok, było zbliżone do średniej.

Do końca sezonu zamarzania, w tym przypadku przyrostu sumarycznej ilości lodu zostały trzy miesiące. Spadek ilości lodu zaczyna się średnio miesiąc później niż spadek zasięgu/powierzchni, gdyż w kwietniu temperatury w centrum Arktyki wciąż są ujemne, a topnienie na obrzeżach jeszcze jest powolne.

Zobacz także:

sobota, 16 stycznia 2021

Raport z I połowę stycznia 2021 - rozproszenie

Początek 2021 roku w Arktyce ujawnia problemy zamarzających wód Oceanu Arktycznego i przyrostu lodu morskiego. Tempo wzrostu zasięgu lodu było w pierwszej połowie stycznia szybkie, ale zmiany faktycznej powierzchni okazały się wolniejsze w stosunku do zmian zasięgu. Przyczyną są temperatury wód i grubość pokrywy lodowej. Słaby wir polarny zaczął mieszać w okołoarktycznej pogodzie i na niższych szerokościach geograficznych, a jego rozpad już zaczyna skutkować zmianami w pogodzie. Animacja obok ilustruje destabilizację troposferycznego wiru polarnego, co skutkowało ekstremalnymi warunkami pogodowymi m.in. w Hiszpanii. 

Zobacz mapę koncentracji arktycznego lodu morskiego w tak zwanych fałszywych barwach.    

Zasięg i koncentracja arktycznego lodu morskiego. AMSR2, University of Bremen

Arktyczny lód morski zajmuje stosunkowo duży jak na ostatnie lata obszar. Zamarza szybko m.in. Morze Beringa. Spore zlodzenie występuje już na Morzu Ochockim. Z drugiej strony występuje duży niedobór lodu w sektorze atlantyckim. Na początku roku zaobserwowano wycofanie się lodu na Morzu Karskim i Barentsa, co jest związane z warunkami pogodowymi, temperaturami wód i grubością pokrywy lodowej. Animacja obok (kliknij, aby powiększyć) przedstawia zmiany zasięgu i koncentracji arktycznego lodu morskiego w pierwszej połowie stycznia 2021.

Zmiany tempa zwiększania/zmniejszania się zasięgu lodu morskiego w 2020/21 roku w zestawieniu ze zmianami z 2012/13, 2016/17 i 2019/20 roku oraz średniej z ostatnich 10 lat.

Tempo przyrostu zasięgu lodu morskiego w pierwszej połowie stycznia 2021 było szybkie, co wiązało się z działaniem układów niskiego ciśnienia nad zewnętrznymi akwenami regionu arktycznego.  

Zasięg arktycznego lodu morskiego w 2021 roku i wyszczególnienie względem wybranych lat oraz średniej 1981-2010. Wykres pokazuje zapis dziennych odczytów w 5-dniowej średniej. NSIDC

Podyktowane warunkami pogodowymi i na razie brakiem ekstremalnie wysokich temperatur tempo przyrostu lodu morskiego oddaliło perspektywę ustanowienia nowych rekordów, tak jak miało to miejsce w latach 2016-2018. Wtedy ekstremalne wzorce pogodowe skutecznie hamowały zamarzanie powierzchni arktycznych wód, a także sumaryczny wzrost ilości lodu.
 
15 stycznia zasięg lodu morskiego wg danych NSIDC wyniósł 13,33 mln km2, to trzecia ex aequo z 2011 rokiem najmniejsza w historii pomiarów wartość. Ta wartość jest o 0,43 mln km2 większa niż w rekordowym wtedy 2017 roku i 1,04 mln km2 mniejsza od średniej 1981-2010, co stanowi różnicę 7,2%. Mapa NSIDC obok ilustruje aktualne różnice w zlodzeniu arktycznych wód względem średniej 1981-2010.

Zasięg arktycznego lodu morskiego w 2021 roku względem lat 2005-2020 i średnich dekadowych. JAXA

Dane JAXA pokazują bardzo szybki ja na tę porę roku wzrost zasięgu lodu morskiego. Do tego faktu doszło po pierwsze ze względu na początkowe rozmiary czapy polarnej i opóźnienie w zamarzaniu. Zmiana kierunku wiatru i nagłe ochłodzenie spowodowało szybkie zamarznięcie miejsc, które od kilku tygodni powinny być już zamarznięte.  Mimo tego faktu w dalszym ciągu obserwuje się zauważalnie mniejsze zlodzenie niż w ubiegłym stuleciu, co pokazuje mapa obok. Nawet na Morzu Beringa, na którym zasięg lodu morskiego szybko przyrastał, obecna jego granica znajduje się w innym miejscu niż w latach 80. XX w. Oczywiście względem ostatnich 10 lat akurat teraz nie widać zmiany, co pewnie wykorzystają wciąż działający na przekór losu negacjoniści klimatyczni. Pamiętać należy też o okresowej fluktuacji. Teraz zasięg jest spory. Tylko co będzie za miesiąc, albo za pół roku?
 
Powierzchnia lodu morskiego w 2021 roku względem wybranych lat. Dane NSIDC, wykres Nico Sun
 
Zasięg lodu (extent) szybko rósł na skutek działania wiatru i zimnego powietrza. Ale jak widzimy na wykresie, powierzchnia (area) rosła wolniej w stosunku do zasięgu. Cienki lód topił się pod wpływem wiatru, który wcześniej zwiększył jego zasięg. Wiatr wykorzystuje potencjał cieplny wód, a także fizycznie wpływa na pokrywę lodową. Lód może się topić o tej porze roku, bo wciąż są anormalnie ciepłe wody, które nie mają problemu z roztapianiem bardzo cienkiej warstwy powstającego śryżu i kry lodowej. Mapa obok pokazuje odchylenia powierzchni lodu względem średniej 2007-2016. Powierzchnia pokrywy lodowej w połowie stycznia 2021 była drugą najmniejszą w historii pomiarów. Do stanu takiego czapa polarna doszła w sytuacji względnie dobrych, bo znacznie lepszych niż w latach 2016-2018 warunków atmosferycznych, które wzmacniają zimowe zamarzanie. 
 
Powierzchnia lodu morskiego na Morzu Beringa i Barentsa w 2021 roku w zestawieniu ze zmianami w latach 2007-2020. NSIDC
* Przedstawione dane uwzględniają większy obszar arktycznych akwenów niż geograficzny. Obejmują część wód Basenu Arktycznego. Morze Barentsa ma 1,4 mln km2.
 
Na zewnętrznych akwenach powierzchnia lodu przyrasta wolniej niż zasięg. Na Morzu Beringa zmiany są dość widoczne, ale pokrywa lodowa w dalszym ciągu ma znacznie mniejsze rozmiary niż w pozostałych latach, choć nie ma też rekordowo małych rozmiarów. Na Morzu Barentsa obserwujemy skutki "atlantyfikacji" regionu. Tam także powierzchnia lodu jest znacząco mniejsza niż w latach wcześniejszych.  

Odchylenia temperatur od średniej 1981-2010 na półkuli północnej w latach 2001-2010 i 2011-2020 dla stycznia NASA/GISS
Odchylenia temperatur od średniej 1981-2010 w Arktyce w 2020 i 2021 roku dla 1-13 stycznia. NOAA/ESRL

W ciągu dosłownie paru dekad Arktyka mocno się ociepliła na skutek wzrostu globalnej temperatury i zaniku lodu morskiego. W latach dwutysięcznych średnia temperatura w Arktyce w przypadku stycznia była o 1,56oC wyższa od średniej 1981-2010, w drugiej dekadzie tego wieku nastąpił wyraźny wzrost o 1,15oC. W zeszłym roku na skutek działania wiru polarnego w stratosferze, temperatury nad Oceanem Arktycznym były niższe w stosunku do ostatnich lat. Ale cyrkulacja strefowa wykorzystując potencjał globalnego ocieplenia, doprowadziła do skrajnie wysokich temperatur w Europie i na Syberii. W tym roku na skutek słabszego działania wiru polarnego sytuacja wygląda inaczej.

Zmiany średnich temperatur wokół bieguna północnego (80-90oN) w 2021 roku względem średnich z poszczególnych dekad. DMI, grafika Nico Sun

W tym miesiącu mimo wyraźnego spadku, temperatury w Arktyce są zbliżone do wartości z ostatnich lat. Średnie wartości wokół bieguna północnego utrzymywały się na poziomie około -20oC

Odchylenia temperatur od średniej 1958-2002 powierzchni arktycznych wód dla 15 stycznia w latach 2015-2021. DMI

Temperatury wód w Arktyce pozostają wysokie, choć nie są ekstremalnie wysokie. Istnieje szereg czynników warunkujących temperatury wód o tej porze roku, kiedy to sezon topnienia dawno się zakończył. Jednym z nich jest wiatr, który przenosi lód pływający na niższe szerokości geograficzne. Mamy wzrost zasięgu lodu, ale powierzchnia rośnie wolniej, bo woda topi lód albo po prostu utrudnia zamarzanie. Energia cieplna pochodząca z wody wytraca się, spowalniając rozwój lodu morskiego. 
 
Grubość lodu morskiego w latach 2016-2021 dla 15 stycznia. Naval Research Laboratory, Global HYCOM

Część ciepła morskiego zostaje uwięziona pod szybko zamarzającym Oceanem Arktycznym. Oczywiście ciepło to w różnym stopniu trafi potem do atmosfery, ale to, co zostaje, spowalnia przyrost lodu. Na obrzeżach z kolei działa wiatr i fale morskie. Zestawienie map z Laboratorium Marynarki Wojennej USA pokazuje, że grubość lodu, oraz powierzchnia obszarów o danej grubości spadły na przestrzeni raptem kilku lat.

Pokrywa lodowa w Basenie Arktycznym od strony Oceanu Atlantyckiego w dniach 13-15 grudnia 2021. Sentinel-1 AB, Sea Ice Denmark

Pokrywa lodowa Morza Łaptiewów 15 stycznia 2021 roku. Zdjęcie wykonane jest w obrazie uzyskanym przy pomocy pomiaru tzw. temperatury jasnościowej. NASA Worldview

Na zdjęciach satelitarnych możemy zobaczyć, jak wygląda pokrywa lodowa nawet w trakcie nocy polarnej. Odpowiedni zakres pasm (podczerwień, temperatura jasnościowa), pozwala zobaczyć to, co nie jest widoczne gołym okiem. Svalbard jak widać, jest w dużym stopniu wolny od lodu. Z kolei na wschodzie Morza Łaptiewów powstało rozległe pęknięcie w paku lodowym.

Podsumowując, szybki wzrost zasięgu lodu morskiego nie przekłada się na poprawę stanu czapy polarnej. Owszem, później może dojść do zmarznięcia luk, ale pamiętajmy, że za dwa miesiące zaczyna się dzień polarny. 

Zobacz także: 

 

czwartek, 14 stycznia 2021

Kiedy zniknie wieloletni lód, będzie już koniec

Obszar paku lodowego ciągnącego się wzdłuż północnych brzegów Grenlandii i Wyspy Ellesmere'a to miejsce zwane "ostatnim bastionem lodowym". Niektórzy naukowcy uważają, że ten fragment lodu miałby szanse przetrwać antropogeniczną zmianę klimatu. Nowe badania sugerują jednak, że szanse na przetrwanie są niewielkie, bo ten gruby, wieloletni lód jest bardziej podatny na zanikanie, niż dotychczas sądzono.

Zasięg arktycznego lodu morskiego w styczniu 2021 roku. Czerwony prostokąt oznacza miejsce gdzie znajduje się gruby wieloletni lód. AMSR2, Univesity of Bremen

We wspomnianym regionie, przedstawionym na powyższej mapie, znajduje się najstarszy i tym samym najtrwalszy obszar paku lodowego Arktyki. Do tej pory lód ten mógł przetrwać w praktycznie nienaruszonym stanie nawet najcieplejsze letnie okresy w danym roku. Niektórzy mieli nawet nadzieję, że lód ten będzie fundamentem dla odtwarzającej się czapy lodowej, gdy ta skurczy się jeszcze bardziej, bijąc pod koniec lata kolejne rekordy. Dzięki temu nie ulegnie wzmocnieniu dodatnie sprzężenie zwrotne albedo powierzchniowego i nie destabilizują się hydraty metanu na skutek trwałej już wtedy akumulacji ciepła przez wody Oceanu Arktycznego.
 
Jednak wszystko wskazuje, że szanse na to są w sumie zerowe. Pokazuje to nowa analiza danych satelitarnych dotyczących szczególnie tzw. łuków lub inaczej mostów lodowych tworzących się w północnej i południowej części Cieśniny Naresa. W wąskiej na 40 km Cieśninie Naresa powstają owe łuki, które nie są tradycyjnymi łukami, a kluczowymi płatami lodu, które powstają w określonej porze roku i zapobiegają się przedostawaniu się lodu z Morza Lincolna będącego częścią Basenu Arktycznego do Morza Baffina i dalej na południe. Łuki te mogą odegrać kluczową rolę w tym, czy obszar ostatniego lodu przetrwa szczyt globalnego ocieplenia.

Zdjęcia satelitarne Sentinel-1 SAR pokazujące kierunki dryfu lodu morskiego i jego stan na Morzu Lincolna w 2017 roku: a) 8 maja, b) 10 maja, c) 12 maja, d) 14 maja. 

Łuki lodowe, które zwykle rozwijają się na północnych i południowych krańcach Cieśniny Nares, odgrywają ważną rolę w modulowaniu zasięgu wieloletniego lodu morskiego w Oceanie Arktycznym", piszą naukowcy w opublikowanym na początku tego roku w Nature Communications artykule. „Zauważyliśmy, że czas powstawania łuków skrócił się w ciągu ostatnich dwudziestu lat, kiedy powierzchnia lodu i zmiany objętości wzdłuż Cieśniny Nares wzrosły”, dodali. Innymi słowy, mosty lodowe w Cieśninie Naresa,  które utrzymują w stabilności Ostatni Obszar Lodu, stają się coraz bardziej wrażliwe na zmieniający się klimat. Istnieje ryzyko, że stary lód nie tyle co będzie się topić na miejscu w szybkim tempie, ale będzie się rozpadać i przemieszczać na południe do cieplejszych regionów, przyspieszając proces topnienia. Powyższe zdjęcia satelitarne ilustrują rozpad lodowego łuku w maju 2017 roku.

Zdjęcia satelitarne Sentinel-1 SAR pokazujące kierunki dryfu lodu morskiego na Morzu Lincolna w 2019 roku: a) 14 stycznia, b) 7 lutego, c) 19 lutego, d) 27 marca.

Łuki lodowe wyglądają jak mosty po bokach, które blokują ruch lodu z północy na południe. Problem polega na tym, że twory te rozpadają się coraz wcześniej, co umożliwia przepływ większej ilości lodu przez Cieśninę Naresa. Dzieje się to nie tak jak kiedyś latem, a już nawet wiosną. A jak pokazuje powyższe zestawienie map - jeszcze w trakcie sezonu zamarzania. Z obserwacji wynika, że co roku łuki lodowe rozpadają się średnio o tydzień wcześniej niż w roku ubiegłym. Zator lodowy jest coraz cieńszy, bariera staje się słabsza, co prowadzi do zmian dalej na północy – szacuje się, że ruch lodu w obszarze ostatniego bastionu lodu rośnie dwa razy szybciej niż w pozostałej części Arktyki.

Martwimy się o ten stary lód”, zauważa fizyk Kent Moore z Uniwersytetu w Toronto w Kanadzie. „Jest nadzieja, że ten obszar przetrwa do połowy tego stulecia lub nawet dłużej (…). A potem, miejmy nadzieję, w końcu uda nam się ochłodzić planetę. Lód znów zacznie rosnąć, a wtedy obszar ten będzie mógł pełnić rolę nasiona”,  dodaje.

Całkowity zanik obszaru lodu oznaczałby nie tylko konsekwencje klimatyczne. Miałby on głęboki wpływ na otaczający ekosystem w tej części świata: od niedźwiedzi polarnych po arktyczne algi, które dostarczają środowisku węgiel, tlen i inne składniki odżywcze. Strata mogłaby się okazać katastrofalna.

Ten obszar Arktyki to następny dowód na ocieplający się klimat i szkody, jakie mają z tego powodu miejsce. Tempo utraty lodu jest zgodne z niektórymi najczarniejszymi scenariuszami. Z ostatnich badań wynika, że wydarzanie zwane jako BOE (Blue Ocean Event), czyli stan wolnego od lodu Oceanu Arktycznego może mieć miejsce w połowie lat 30. XXI wieku. Co ciekawe, taką perspektywę ryzuje wieloletni trend spadkowy ilości lodu.

Jedyny sposób na ocalenie Arktyki to wyzerowanie emisje
CO2 do atmosfery. Tyle tylko, czy z punktu widzenia bezwładności klimatycznej i trwałości CO2 jest to w ogóle możliwe? „Skala jest ogromna, a region tak odległy”, zauważa Moore. „Jedyne, co możemy zrobić, to ochłodzić planetę. Wtedy, miejmy nadzieję, łuki ponownie uformują się w sposób naturalny naturalnie” – dodaje.

Na podstawie: Science Alert/Nature Communications

 

Zobacz także:

niedziela, 10 stycznia 2021

Zamarzanie postępuje szybko, ale nierównomiernie

Początek 2021 roku w Arktyce charakteryzuje się szybkim tempem zwiększania się zasięgu lodu morskiego. Ogólnie panują korzystne ku temu warunki atmosferyczne. Jednak nie wszędzie zamarzanie jest szybkie. Sektor atlantycki doświadcza kolejnego już poważnego regresu w trakcie nocy polarnej. Mapa obok (kliknij, aby powiększyć) pokazuje aktualny zasięg zlodzenia arktycznych wód. 
 
Zasięg arktycznego lodu morskiego w 2021 roku względem lat 2005-2020 i średnich dekadowych. JAXA 
 
Zasięg lodu morskiego w pierwszej dekadzie stycznia wzrósł wyraźnie. Tempo było szybsze od średniej wieloletniej, w ciągu ostatnich dwóch dni zanotowano przyrosty o wartości niemal dwukrotnie większej niż zwykle. W styczniu następuje już wyraźne spowolnienie tempa zamarzania, gdyż granica lodu dociera do miejsc, gdzie temperatury ograniczają dalsze szybkie zamarzanie, a dni zaczynają się wydłużać, nie spada już ilość energii słonecznej docierającej do powierzchni Ziemi, zaczyna ona stopniowo wzrastać. Przyspieszenie wynika z dwóch powodów. Pierwszym są warunki atmosferyczne. Wir polarny w stratosferze umożliwił powstanie w miarę stabilnej komórki polarnego, zimnego powietrza, która teraz obejmuje sektor pacyficzny Oceanu Arktycznego. Drugą przyczyną jest mały zasięg lodu w grudniu. Z racji dalszego wychładzania się wód, długo pozostająca wolną od lodu powierzchnia mórz zaczęła szybko zamarzać. 
 
Powierzchnia lodu morskiego na Morzu Barentsa i Karskim w 2021 roku w zestawieniu ze zmianami w latach 2007-2020. NSIDC
* Przedstawione dane uwzględniają większy obszar arktycznych akwenów niż geograficzny. Obejmują część wód Basenu Arktycznego. Morze Barentsa ma 1,4 mln km2.
 
Zamarzanie nie jest jednak równomierne. Ocieplający się klimat sprawia, że lodowate powietrze nie obejmuje całego regionu. Dodatkowo wir polarny był w tym sezonie słabszy niż w poprzednim, co kilkakrotnie oznaczało, że lokalne warunki atmosferyczne hamowały proces zamarzania. Występuje też zjawisko "atlantyfikacji" części Arktyki, co objawia się coraz częściej występującymi wysokimi temperaturami w atlantyckim sektorze, głównie nad Morzem Barentsa. Zmianie ulegają nie tylko temperatury, ale i wzorce pogodowe, przede wszystkim liczniejsze niż kiedyś sztormy. Mapa obok przedstawia aktualny rozkład odchyleń temperaturowych na półkuli północnej. Zatem mimo szybkiego wzrostu zlodzenia arktycznych wód, na Morzu Barentsa i Karskim ponownie zaczynają padać rekordy powierzchni lodu.
 
Pokrywa lodowa w Basenie Arktycznym od strony Oceanu Atlantyckiego w dniach 8-10 stycznia 2021 roku. Sentinel-1 AB, Sea Ice Denmark

Morze Karskie w dniach 8-10 stycznia 2021 roku. Sentinel-1 AB, Sea Ice Denmark

Podsumowując, warunki dla zamarzanie nie są wcale dobre. Większość udziału zamarzania dotyczy Morza Beringa i Ochockiego. Zwłaszcza Ochockiego, które leży poza Oceanem Arktycznym, lód na tym akwenie znika latem co roku. Problem stanowi Morze Barentsa, którego północną granicą jest Basen Arktyczny- centrum czapy polarnej. Ten niewielkiej powierzchni, pokruszony lód łatwo się stopi latem. Jego niewielka powierzchnia sprawia, że ciepłe wody Atlantyku mogą penetrować Arktykę, spowalniając w o tej porze roku przyrost grubości paku lodowego. Problem powinien być niwelowany przez ujemną obecnie oscylację arktyczną, dzięki czemu lód morski nie będzie wynoszony przez wiatry do cieśniny Fram. Wir polarny rozpadł się, ale na razie przez najbliższe dni warunki dla zamarzania arktycznych wód i przyrostu lodu mają być w miarę dobre. Ale potem sytuacja może się zmienić.
 
 
Zobacz także: