Wzrost temperatur wód głębinowych w Arktyce może zdestabilizować hydraty metanu

Czapa polarna Oceanu Arktycznego szybko rośnie, ale czy to dobrze?

Po rozpoczęciu się nocy polarnej pokrywa lodowa na Oceanie Arktycznym rośnie z każdym dniem. Ma już prawie 5 mln km² (wykres NSIDC obok), dokładnie tyle co w 2010 roku, nieznacznie więcej niż w 2011 roku. Czy to dobrze, że zasięg lodu szybko rośnie? Na pierwszy rzut oka, to tak. Większa powierzchnia lodu to więcej zimna w Arktyce i w pewnym stopniu powrót do stabilności klimatu. Choć jest to raczej nierealne, zważywszy na to, że powierzchnia lodu jest o ponad milion kilometrów kwadratowych mniejsza niż kilkanaście lat temu.

Jest jednak inny problem. Zbyt szybko rosnący lód, w głównej mierze z powodu silnych wiatrów, odseparowuje wciąż ciepłą wodę morską od zimnego powietrza. W ten sposób zanika transfer ciepła z nagrzanego wciąż oceanu do atmosfery. Tym samym wzrasta ryzyko, że te uwięzione wody trafią do dna morskiego.

Poza tym, ta lodowa pokrywa powoduje, że w wyniku braku oddawania ciepła z oceanu do atmosfery, mniej wilgoci dostaje się do atmosfery. To zaś obniża poziom rodników hydroksylowych, których reakcja z atmosferycznym metanem jest głównym mechanizmem usuwania go z atmosfery.

Temperatury powierzchni wód Oceanu Arktycznego są wciąż wysokie, szczególnie ciepłe są wody Morza Wschodniosyberyjskiego. Wzrost temperatur wód arktycznych zwiększa ryzyko, że do dna morskiego dotrze ciepła woda i ogrzeje tym samym zalegające na dnie hydraty.

Wykres odchylenia sierpniowych temperatur powierzchni oceanów na północnej półkuli od średniej wyraźnie pokazuje, że oceany (do których trafia ponad 90% generowanej przez wyższe stężenie gazów cieplarnianych nadwyżki energii) są dziś znacznie cieplejsze niż w początkach XX wieku.

Szczególnie dotyczy to wód znajdujących się w regionach polarnych. Co więcej, obecna sytuacja jest nawet groźniejsza niż w czasie interglacjału eemskiego. Ciepły Prąd Zatokowy był wtedy słabszy niż dziś, a poziom dwutlenku węgla w atmosferze był niższy niż obecnie, rzędu 300 ppm. Wszystko to sprawia, że obecna temperatura na Ziemi jest na drodze do agresywnego wzrostu w ciągu następnych lat. Dotyczy to zarówno oceanów, jak i atmosfery.

Jest coraz bardziej prawdopodobne, że do 2030 roku temperatura na Ziemi wzrośnie o prawie 2°C w stosunku do początku XX wieku. Teraz jest to około 1°C, tak więc za 15 lat może nastąpić nawet podwojenie wzrostu temperatury. Mówimy tu o temperaturze powierzchni mórz na półkuli północnej, co jest równoznaczne ze wzrostem temperatur powietrza, ze wszystkimi tego konsekwencjami.

Zimne i słodkie wody znajdują się w części północnego Atlantyku 

Pokazany powyżej wykres przedstawia rosnące temperatury powierzchni mórz. Pod powierzchnią może być zaś nawet jeszcze cieplej. Prąd Zatokowy osiąga swoje maksymalne temperatury u wybrzeży Ameryki Północnej w lipcu. Te ciepłe wody w ciągu czterech miesięcy docierają do Oceanu Arktycznego.
 

Mapa pokazuje, że 22 sierpnia 2015 roku w pobliżu Florydy woda miała 33,4°C, czyli 3,8°C więcej niż w XX wieku. 

Wyższa temperatura wód przekłada się na wyższe temperatury powietrza, a także wzrost ryzyka wytępienia różnorodnych ekstremów pogodowych.

Mapy pokazują wysokie odchylenia temperatur. Lewa mapa pokazuje, że 25 września odchylenie temperatury od średniej 1901-2011 wyniosło 6°C – miejsce zaznaczone kółkiem. Druga mapa pokazuje, że 26 września północny Atlantyk był o 0,81°C cieplejszy od średniej z lat 1979-2000.

Odchylenie temperatury wód oceanów w dn. 24.09.2015 od średniej z lat 1971-2000. Uwagę zwraca obszar chłodnej wody na południe od Grenlandii.

W latach 2010-2012 lądolód Grenlandii roztapiał się na bezprecedensową skalę, w rezultacie czego do Oceanu Atlantyckiego dostały się ogromne ilości zimnej, słodkiej wody. Ponieważ ta znajdująca się na powierzchni woda jest słodka, to pomimo swojej niskiej temperatury nie opada na dno tak łatwo, jak woda słona. Te chłodne wody powierzchniowe na południe od Grenlandii przyczyniają się do obniżenia się temperatur nad tą częścią Atlantyku. Fakt ochłodzenia się tej części Atlantyku wywołał spekulacje na temat spowolnienia Prądu Zatokowego. To wcale nie jest takie pewne, bo przenoszone przez niego ciepło wędruje dalej na północ, tyle tylko, że pod powierzchnią zimnego Atlantyku. Pokazuje to poniższy schemat. Zimne wody na południe od Grenlandii nie blokują ciepłego prądu, gdyby tak było, to lód arktyczny od strony Skandynawii przyrastałby, gdyż zablokowane zostałoby ciepło, które transportuje Prąd Zatokowy.

Słodka chłodna woda na powierzchni stanowi „pokrywę”, blokującą transfer ciepła z wód oceanu do atmosfery. Ciepło pozostaje więc w wodzie i jest przez prądy oceaniczne doprowadzane w głębiny Oceanu Arktycznego.

Po lewej: odchylenia temperatury wód Morza Barentsa od średniej w zależności od głębokości i pory roku (w okresie dwóch lat). Po prawej: Zmiany temperatury morza na powierzchni (linia czarna) i na głębokości 250 m (linia niebieska). Pozioma linia czerwona pokazuje górny limit temperatury dla stabilności hydratów metanu na głębokości 250 metrów.

Powierzchnia wód w Arktyce najcieplejsza jest latem, podczas gdy na większej głębokości najcieplej jest jesienią. Na całe szczęście nawet wtedy temperatury wody w głębinach nie sięgają poziomu mogącego prowadzić do destabilizacji pokładów hydratów metanu.

Ciepło z Atlantyku może zdestabilizować hydraty metanu

Co może oznaczać szybko zamarzający lód i ciepły Prąd Zatokowy, który dostaje się w głębiny Oceanu Arktycznego? Zwiększona ilość ciepła dotrze na dno Oceanu Arktyczny, gdyż na powierzchni znajduje się lód, który podczas tworzenia się wytrąca sól. Ciepłe, słone wody dotrą na dno, gdzie znajdują się hydraty metanu.

Stężenie metanu w Arktyce już jest wysokie, choć najwyższe jest w grudniu i styczniu. Z powodu braku promieni słonecznych w Arktyce, metan nie ulega rozkładowi, lecz gromadzi w się w atmosferze.

Mapa stężeń metanu w dn. 23 września. Maksymalne stężenie wzrosło na dalekiej północy do 2554 ppb (części na miliard). Średnia światowa to 1700 ppb.

Oczywiście ciepłe wody z Prądu Zatokowego nie zdestabilizują hydratów tym roku. Ale jak ten proces się zacznie, to nie będziemy mogli go już powstrzymać i wrócić do stanu sprzed destabilizacji.

Prędkość wiatrów w Arktyce. Zielone odcienie to wiatr o prędkości od 30 do 50 km/h. 

Tam gdzie lód jeszcze się nie pojawił, wiatry i fale mieszają wodę, przez co ciepłe masy wód mogą trafić na dno, szczególnie w rejonie płytkiego Morza Wschodniosyberyjskiego.

Zmiany temperatur w Arktyce w ciągu ostatnich 135 lat. Są one wyższe nawet w stosunku do bardzo ciepłego okresu z lat 40. XX wieku. Trzy linie pokazują różne trendy i prognozy.

Jak dotąd bardziej sprawdza się najgorszy scenariusz, w którym do 2020 roku temperatura rośnie w sumie o 4°C, co w zasadzie oznacza koniec lodu w Arktyce, przynajmniej przez kilka miesięcy. Potem z powodu braku lodu latem i zwiększających się emisji metanu temperatury będą rosnąć jeszcze szybciej. Taki scenariusz przewidują m.in. Malcom Light czy Gay McPherson. Czy możliwy jest scenariusz PETM 2, w którym do połowy wieku temperatura w Arktyce wzrośnie o zapierające dech 16°C? Tego nie wiemy, to jeden z rozważanych scenariuszy. I nie wiemy, czy już ten efekt dodatnich sprzężeń zwrotnych nie został zainicjowany.

Na podstawie: Warming Arctic Ocean Seafloor Threatens To Cause Huge Methane Eruptions 

Zobacz także:

• Rozmarzanie wiecznej zmarzliny przyspieszy globalne ocieplenie, sobota, 29 sierpnia 2015 
• Gwałtowny wzrost stężenia metanu w Arktyce, niedziela, 7 czerwca 2015 Gleby Arktyki i podmorskie hydraty metanu zawierają ogromne ilości metanu. Sama wieczna zmarzlina na północy zawiera przynajmniej 1,3 mld ton metanu, czyli mniej więcej dwukrotność tego, co znajduje się w atmosferze. Jeszcze większe ilości metanu kryją hydraty, to 500 mld. I są to wartości ostrożnie liczone. Nie bierze się tu pod uwagę pokładów metanu dna głębinowego, przykładowo z Grzbietu Gekkela, okolic Svalbardu czy cieśniny Naresa. Te ogromne rezerwuary metanu stanowią kolejny po zmniejszającej się powierzchni lodu element dodatniego sprzężenia zwrotnego, nasilającego tempo zmian klimatu. Na zdjęciu Wyspa Wrangla i kra lodowa na Morzu Wschodniosyberyjskim 6 czerwca 2015 roku.