Fala ciepła zatrzymała zamarzanie w Arktyce

Przez Arktykę przetoczyła się gigantyczna fala ciepła, która teraz słabnie i ostatecznie zaniknie. Jednak słowo "ostatecznie" nie jest tu słowem adekwatnym do sytuacji. W kolejce jest następny obszar Arktyki, który doświadczy fali ciepła. Mapa obok pokazuje odchylenie temperatur od średniej 1981-201 w Arktyce. Temperatury nad Oceanem Arktycznym przekroczyły 5^oC powyżej średniej.

Zasięg arktycznego lodu morskiego w 2017 roku względem okresu 2007-2016. JAXA

Fala ciepła i wiatr zatrzymały proces zamarzania lodu niemal do zera. Między 19 a 24 grudnia zasięg lodu według danych JAXA wzrósł jedynie o 30 tys. km². Pokrywa lodowa w Arktyce jest drugą najmniejszą w historii pomiarów. Na pierwszym miejscu pozostaje rok 2016 - tegoroczny zasięg lodu jest o 0,25 mln km2 większy od rekordzisty. 250 tys. km² to niewielka różnica na tle ponad 10 mln km². A widzimy, jak pokazuje mapa obok Morze Beringa powinno być już dawno zamarznięte. Tak samo jak Morze Barentsa.

 Powierzchnia lodu morskiego w 2017 roku względem wybranych lat. Dane NSIDC, wykres Nico Sun

W parze z zasięgiem idzie powierzchnia lodu, która także od kilu dni nie rośnie. Jest na trajektorii rekordowego 2016 roku. Powierzchnia, to zmienna do obliczania objętości lodu. Na szczęście dość częsty wyż baryczny nad Oceanem Arktyczny umocnił lód, którego miąższość się zwiększa. Tyle tylko, że na obrzeżach Arktyki odbywają się dantejskie sceny, które mogą wpłynąć na objętość lodu.  Nawet względem 10 ostatnich lat w Arktyce jest ubytek wynoszący ponad 0,4 mln km².

Skutki fali ciepła będącej rezultatem ocieplającego się klimatu i anomalii prądu strumieniowego pokazują dwie poniższe animacje.

Zmiany zasięgu i koncentracji lodu morskiego w regionie Cieśniny Beringa między 19 a 24 grudnia. AMSR2, University of Bremen

Zmiany zasięgu i koncentracji lodu morskiego na Morzu Czukockim i Beauforta między 19 a 24 grudnia. AMSR2, University of Bremen

Pokrywa lodowa wycofała się na Morzu Czukockim a nawet Beauforta. Fala ciepła szybko przetacza się przez Arktykę i lada dzień zaniknie. To właśnie te zmiany w Arktyce z powodu ocieplającego się klimatu mają wpływ na pogodę wokół Arktyki. Między innymi to, że po raz czwarty lub piąty w Polsce nie ma "białych Świąt", a zamiast tego są wichury, powstające nad coraz cieplejszym Oceanem Atlantyckim.

Zobacz także:

• Potężna fala ciepła uderza w Arktykę, piątek, 22 grudnia 2017 Potężna fala pacyficznego ciepła wkracza do Arktyki, temperatury szybko rosną zbliżając się do poziomu odwilży. To pierwsza w tym sezonie zamarzania czapy polarnej tak silna fala ciepła. Na szczęście według prognoz wielkie masy ciepłego powietrza przetoczą się przez Arktykę w trzy dni. Potem się ochłodzi. 
• Arctic News - ogon diabła, piątek, 1 stycznia 2016 

Potężna fala ciepła uderza w Arktykę

Potężna fala pacyficznego ciepła wkracza do Arktyki, temperatury szybko rosną zbliżając się do poziomu odwilży. To pierwsza w tym sezonie zamarzania czapy polarnej tak silna fala ciepła. Na szczęście według prognoz wielkie masy ciepłego powietrza przetoczą się przez Arktykę w trzy dni. Potem się ochłodzi.

Zasięg arktycznego lodu morskiego w 2017 roku względem okresu 2007-2016 i średniej 1981-2010. NSIDC

Ale sytuacja już jest zła. Jeszcze dwa miesiące temu zasięg lodu morskiego był o 1 mln km² większy niż w 2016, kiedy zaczęły padać jesienne rekordy. Teraz ta różnica znacznie stopniała i wynosi niespełna 0,2 mln km². Do ustanowienia nowego rekordu dla grudnia 2017 raczej dojść nie powinno, ale w najbliższych dniach tempo przyrostu lodu jeśli chodzi o zasięg może być bardzo powolne. Sytuacja w Arktyce z pewnością ulegnie pogorszeniu. Według danych JAXA doszło nawet do niewielkiego spadku. Aktualnie pokrywa lodowa jest o 1,1 mln km² mniejsza od średniej 1981-2010. Występują bardzo duże braki jeśli chodzi o rozmiary czapy polarnej w Arktyce. Pokazuje to mapa obok (kliknij, aby powiększyć). Brak widoczne są po stronie Oceanu Atlantyckiego i Spokojnego. 

 Powierzchnia lodu morskiego w 2017 roku względem wybranych lat. Dane NSIDC, wykres Nico Sun

Rzeczywista powierzchnia lodu w Arktyce także rośnie powoli, co ilustruje wykres. Powierzchnia lodu wynosi 10,6 mln km² i jest o 0,3 mln km² mniejsza od średniej wartości z ostatnich 10 lat. 

 Prognozowane warunki pogodowe w Arktyce i wokół niej na 23-24 grudnia 2017. Tropical Tidbits

Dochodzi do załamania prądu strumieniowego od strony Alaski i północno-wschodnich krańców Pacyfiku. Podyktowane arktycznym wzmocnieniem załamanie prądu strumieniowego, jego anormalne wychylenie się w kierunku Oceanu Arktycznego, otworzy drogę dla ciepłych i wilgotnych mas powietrza. Arktyka jest cieplejsza o blisko 2^oC niż 50-60 lat temu, i ociepla się dwa razy szybciej niż reszta świata. To powoduje częste załamanie prądu strumieniowego i rozczłonowanie wiru polarnego. 

Prognozowane odchylenia temperatur od średniej 1979-2000 w Arktyce na 23-24 grudnia 2017. Climate Reanalyzer

Już 19 grudnia nad obszar Oceanu Arktycznego zaczęły wgryzać się ciepłe masy powietrza, od strony Atlantyku i Pacyfiku, podnosząc temperatury i odchylenia tych temperatur do ponad 4^oC. Teraz jednak sytuacja jest inna, bo do Arktyki idzie jedna wielka fala ciepła, która rozleje się po niemal całym Oceanie Arktycznym. Na szczęście według prognoz nie zabawi ona długo. Od 26 grudnia temperatury w Arktyce będą się obniżać. Mimo to, dojdzie do potężnego skoku temperatur miejscami nawet o 30^oC. Mapa obok pokazuje sytuacją na 22 grudnia, gdzie fala ciepła wkracza nad Ocean Arktyczny.

Prognozowane na 23-24 grudnia temperatury powierzchniowe w Arktyce. Earthnet

Potężna fala ciepła w środku nocy polarnej drastycznie wywinduje temperatury. Normalnie o tej porze roku nad suchym, bo pokrytym lodem Oceanem Arktycznym jest około -30^oC. Fala ciepła podniesie temperaturę do -2^oC, a miejscami nawet do zera. W okolicy Wyspy Wrangla, jak na samej wyspie temperatury przekroczą zero stopni. O tej porze roku do takiej sytuacji nie powinno dochodzić.

 Mozaika zdjęć pokrywy lodowej północnej części Morza Czukockiego 19-21 grudnia 2017 roku. Sentinel, Sea Ice Denmark

 Mozaika zdjęć pokrywy lodowej Morza Karskiego 19-21 grudnia 2017 roku. Sentinel, Sea Ice Denmark

Takie fale ciepła są czynnikiem ograniczającym zamarzanie i pogrubianie lodu. Do tego przy takiej temperaturach może dochodzić do obitych opadów mokrego śniegu, który potem będzie izolować lód od zimnego powietrza. To jak będzie wyglądać sytuacja za kilka czy kilkanaście dni, to dokładnie nie wiadomo. Taka fala ciepła o takiej skali może wpłynąć na niedoskonały model prognozowania pogody. Pogoda jest przez takie coś nieprzewidywalna. Jeszcze tydzień temu Święta  miały być jako tako białe, teraz już takie nie będą. Można więc mówić o tym co będzie za 2-3 dni. Ale wiemy mniej więcej jak ogólnie będzie wyglądać sytuacja za 10 lat - gorzej.

Zobacz także:

• Dwie fale ciepła idą nad Ocean Arktyczny, poniedziałek, 18 grudnia 2017 W czasie tegorocznej jesieni nie rozgrywały się w Arktyce takie sceny jak rok temu, ale teraz widać, że anormalny wzór pogodowy przymierza się do powrotu.
• Kolejne anomalie pogodowe z Arktyką w tle, czwartek, 14 grudnia 2017 

 

NOAA Arctic Report Card 2017 cz. 6

Roślinność w Arktyce

Najważniejsze dane:

• Tundra zielenieje od dwóch lat, po 3-4 latach ciągłego spadku tego procesu.
• Proces zielenienia tundry po 3-4 latach spadku dla całego regionu nie osiągnął szczytu z 2011 roku. NDVI i TI-NDV wykazały czwarte miejsce dla całego regionu. W przypadku Ameryki Północnej było to trzecie miejsce.
• Długoterminowe trendy (1982-2016) pokazują, że North Slope, czyli północna część Alaski ulega zazielenieniu. Podobnie zjawisko to zaszło w południowej części kanadyjskiej tundry, oraz w sporej części środkowej tundry na Syberii. Brązowienie tundry miało miejsce w zachodniej części Alaski, na północy Archipelagu Arktycznego i zachodniej części syberyjskiej tundry.

Roślinność, oraz wegetacja tundry dynamicznie reaguje w ostatnich latach na zmiany środowiskowe, podyktowane ocieplającym się klimatem. Zmiany te nie są jednorodne i spójne, co sugeruje, że istnieją złożone interakcje pomiędzy atmosferą, głąbami, a roślinnością. Zmiany w roślinności tundry mogą mieć stosunkowo niewielki wpływ na globalny budżet węgla. Część CO₂ jest pochłaniana przez obszary, gdzie tundra zielenieje. Ale większe ilości tego gazu trafiają w wyniku działania pożarów tajgi i emisji metanu. Zmiany w tundrze mają wpływ na wieczną zmarzlinę, która w ostatnich latach z powodu ocieplającego się klimatu rozmarza.

Za pomocą satelitów jesteśmy w stanie rejestrować zmiany w roślinności arktycznej. Dla mierzenia zmian w roślinności, poziomie wegetacji służą indeksy NDVI (Znormalizowany różnicowy wskaźnik wegetacji).

Okołoarktyczne trendy (% zmian, 1982-2016) w skali MaxNDVI dla 1982-2016 (po lewej), oraz  TI-NDVI (po prawej).

W przypadku północnej części Alaski obserwuje się wieloletni trend zielenienia. Tak samo w innych obszarach, jak w południowej części kanadyjskiej tundry, czy centralnej Syberii. Największe efekty w zmian są widoczne w okresie szczytowej wegetacji, przypadającym na środek lata. Pokazuje to MaxNDVI - szczytowy poziom wskaźnika NDVI związany z maksymalnym w roku rozwoju arktycznej szaty roślinnej tundry. 

 Po lewej) MaxNDVI, po prawej) TI-NDVI dla Ameryki Północnej, Eurazji i Arktyki jako całości podczas wieloletniego monitoringu satelitarnego (1982-2016).

Po 3-4 latach spadków (w zależności od indeksu i regionu, to widać, że NDVI wskazuje na wzrost stopnia zazielenienia tundry. Indeks latem 2016 roku wzrósł o 3,2% (MaxNDVI - szczytowy poziom wskaźnika NDVI związany z maksymalnym w roku rozwoju arktycznej szaty roślinnej tundry) i 5,3% (TI-NDVI - zintegrowany czas - suma dwutygodniowych wartości NDVI, które odnoszą się do całkowitej wydajności wegetacji tundry) w stosunku do 2015 roku. Obserwacje wykazują, że arktyczna tundra jest wrażliwa na zmiany klimatyczne.

Na brązowienie, czy zielenienie wpływa wiele czynników, łącznie z przebiegiem warunków pogodowych. Aby w pełni zrozumieć mechanizmy odpowiedzialne za zachowanie się obszarów tundrowych, potrzebne są dalsze obserwacje i badania.  Badania z 2017 roku pokazują, że za brązowienie tundry odpowiedzialne mogą być zmiany w pokrywie śnieżnej w okresie zimowym, brak śniegu wystawia podłoże na działania mroźnego powietrza i wysuszenie. Śnieg stanowi izolację cieplną dla gleby. 


Produktywność Oceanu Arktycznego

Najważniejsze dane:

• Obserwacje satelitarne pokazują postępujący od lat wzrost podstawowej produktywności wód arktycznych, wyraźnie widoczny w latach 2003-2017. Zjawisko widoczne szczególnie na Morzu Barentsa i wodach arktycznych wzdłuż wybrzeży Rosji.
• Zmiany w zasięgu lodu morskiego (moment wycofania się lodu na danym obszarze) mają wpływ na stężenie chlorofilu w oceanie, w tym wypadku chodzi o chlorofil A.
• W maju 2017 roku zaobserwowano silne dodatnie anomalie w koncentracji chlorofilu A w wodach północno-zachodniej części Morza Beringa. Podobna sytuacja miała miejsce na Morzu Czukockim i u wybrzeży północno-zachodniej Alaski (Point Hope).
• Niektóre z najbardziej znaczących wzrostów stężenia chlorofilu A w latach 2003-2017 miały miejsce w wodach Morza Barentsa i Labradorskiego.

Żyjące w wodach Oceanu Arktycznego glony i fitoplankton są podstawowym źródłem produktywności oceanu. W wyniku działania fotosyntezy przekształcają rozpuszczony w oceanie dwutlenek węgla w materiał organiczny. Stanowi to podstawę istnienia łańcucha pokarmowego. Zmiany zachodzące w Arktyce mają wpływ na produktywność oceanu.

Na podstawie obserwacji satelitarnych, pokazujących zmiany w barwie oceanu, można określić, jak wygląda nagromadzenie chlorofilu A, a także mikroorganizmów żyjących w wodzie morskiej, jak plankton. Poniższe wyniki przedstawiają sytuację tam, gdzie koncentracja lodu morskiego jest niższa niż 15%.

Występowanie chlorofilu w Oceanie Arktycznym
Poniższe zestawienie map pokazuje rozkład odchyleń stężenia chlorofilu A ( organiczny związek chemiczny z grupy chlorofili) w 2017 roku dla poszczególnych miesięcy.

Średnie w skali danego miesiąca stężenie chlorofilu A w 2017 roku dla: (a) maja, (b) czerwca, (c) lipca i (d) sierpnia. Mapy od (e) do (h) pokazują miesięczne stężenia chlorofilu A w 2017 w stosunku do okresu 2003-2016. May od (i) do (l) przedstawiają zasięg lodu morskiego obejmujący obszar o koncentracji lodu 15% i wyższej.

Ilość znajdującego się w oceanie chlorofilu A, jego stężenia zależy do tego, kiedy dany obszar uwolni się od lodu. Najbardziej zauważalna dodatnia anomalia wystąpiła w maju, co wiązało się z szybkim wycofanie się lodu na Morzu Beringa. Wysokie, bo wynoszące około 12 miligramów na m³, stężenie wystąpiło na sporym obszarze o zbliżonych wymiarach 500 na 350 km, w północno-zachodniej części Morza Beringa.

Produktywność w oceanie
Stężenie chlorofilu A pozwala oszacować wielkość biomasy alg morskich. Wskaźnik produkcji pierwotnej (produkcja węgla za pomocą fotosyntezy w oceanie) jest obliczana przez połączenie stężenia chlorofilu A z temperaturą wody, katem padania promieni słonecznych i stopniem mieszania wód.

Produktywność pierwotna w latach 2003-2017 od marca do września w dziewięciu rożnych regionach Arktyki i jej okolic, oraz średnia dla wszystkich regionów.

Szacunki dotyczące produktywności w wodach Arktyki dla dziewięciu regionów i średniej dla tych regionów wskazują na ponadprzeciętną produktywność w 2017 roku.

Na podstawie: Arctic Report Card 2017: Tundra Greenness, Arctic Ocean Primary Productivity,

NOAA Arctic Report Card 2017 cz. 5

Pokrywa śnieżna 

Najważniejsze dane:

• Pokrywa śnieżna wiosną topnieje coraz szybciej, ale nie każdy rok jest taki sam. Wiosenny zasięg występowania śniegu w Eurazji był w 2017 roku wyższy od średniej. W maju zasięg ten był drugim najwyższym w historii pomiarów prowadzonych od 1967 roku. To pierwsza od 2005 roku taka sytuacja. W czerwcu sytuacja nie uległa większym zmianom.
• Ponadprzeciętna ilość pokrywy śnieżnej w kwietniu 2017, stała się prekursorem większego niż zwykle zasięgu występowania sniegu późną wiosną.
• W Ameryce Północnej i amerykańskiej części Arktyki, zasięg występowania śniegu był mniejszy od średniej z lat 1981-2010. W czerwcu zasięg sniegu wyniósł 5,05 mln km². Na taki stan przełożyło się szybkie topnienie śniegu w kanadyjskiej Arktyce. Minimalny zasięg pokrywy śnieżnej na półkuli północnej wyniósł 2,91 mln km², był jednym z największych od 30 lat.
  

Arktyczne obszary lądowe przez cały rok pokrywa śnieg. Okres letni trwa bardzo krótko. Jednak z powodu ocieplającego się klimatu, lato w Arktyce staje się coraz wyraźniej widoczną porą roku, która nie jest już krótkim okresem przejściowym miedzy wiosną a jesienią. Moment, kiedy topnieje śnieg w Arktyce jest ważny. Im wcześniej topnieje śnieg, tym szybciej odsłaniana jest ciemna, absorbująca promieniowanie słoneczne powierzchnia ziemi. Ciepłe masy powietrza mogą więc szybciej dotrzeć nad Ocean Arktyczny i spowodować przedwczesne topnienie lodu. Tym razem śnieg nie znikał tak szybko, co też miało wpływ na topnienie lodu morskiego.

Poniższe dane ilustrują zmiany powierzchni śniegu oddzielnie: dla Ameryki Północnej i Eurazji, dla kwietnia, maja i czerwca.

Odchylenia powierzchni pokrywy śnieżnej dla kwietnia, maja i czerwca w latach 1967-2017 względem średniej 1981-2010. Wykres przedstawia dane dla Ameryki Północnej – czarny kolor oraz Eurazji – kolor czerwony. Krzywe pokazują 5-letnią średnią, zaś kółka średnie wartości miesięczne.

Zmiany dotyczące pokrywy śnieżnej widoczne są na razie tylko późną wiosną i latem (śnieg latem nie znika całkowicie na półkuli północnej). Przyczyną braku zimowych zmian jest fakt wzrostu wilgotności zimą, co wiąże się ze zwiększonymi opadami, oraz anomaliami prądu strumieniowego - śnieg może spaść w nowych lokalizacjach, bardziej na południu. Do opadów śniegu wystarczy lekki mróz, a nawet zerowa temperatura. Ocieplenie klimatu powoduje, że wiosną śnieg znika szybciej niż kiedyś, ale każdy okres wiosenno-letni jest ciepły, a także poszczególne obszary. Tak było w Eurazji, gdzie po raz pierwszy od ponad 10 lat (2004 rok) zasięg śniegu był powyżej średniej dla kwietnia i maja. W maju zasięg obszaru zajmowanego przez śnieg był drugim najwyższym w historii pomiarów dokonywanych od 1967 roku, wyniósł 10,98 mln km².  

W skali globalnej (półkula północna), śnieg zajmował spory obszar w czerwcu (wtedy ma miejsce zaawansowane topnienie w strefie polarnej), to 9,27 mln km². Pierwszy raz mniejszy zasięg niż w 2017 roku miał miejsce w 1982 - 9,08 km². Rekord miał miejsce w 2012 roku - 4,92 mln km², rok temu - 5,58 mln km².

Czas występowania pokrywy śnieżnej w dniach, w odniesieniu do okresu 1998-2010 (kliknij, aby powiększyć). Pe lewej – jesień 2016, po prawej – wiosna 2017.

O ile jesienią, a potem zimą w związku ze wzrostem ilości wilgoci w atmosferze (pary wodnej) śnieg może obejmować większe obszary i leżeć dłużej, to wiosną, szczególnie pod jej koniec wygląda to inaczej. Żółte odcienie na mapie pokazują, że śnieg leżał krócej niż zwykle.Istnieje pewny związek z momentem pojawienia się śniegu jesienią, a tym jak długo będzie on występować wiosną. Widzimy to na przykładzie Eurazji, ale we wschodniej Europie śnieg wiosną leżał bardzo krótko. Podobnie jak w przypadku północnej Kanady. Śnieg szybko znikał w Kanadzie, szczególnie w jej północnej części, choć ostatecznie nie przełożyło się to na topnienie lodu w cieśninach Przejścia Północno-Zachodniego - nie zaistniała tu korelacja. W Eurazji śnieg topił się powoli, więc leżał dłużej niż zwykle. O ile pierwsza połowa wiosny była ciepła (wręcz nawet ekstremalnie ciepła na Syberii), to w drugiej połowie sytuacja się zmieniła. W maju bardzo szybko doszło do przebudowy sytuacji i śnieg na Syberii w wielu przypadkach się nie topił w ogóle. A pamiętajmy, że śnieg topi się w dodatniej temperaturze, przy czym ekstremalne ciepła na Syberii w marcu oznacza -2^oC, zamiast normalnych -20^oC. 

 Odchylenie głębokości pokrywy śnieżnej w procentach względem średniej 1999-2010, dla a) marca, b) kwietnia, c) maja, d) czerwca 2017.

Dane z Kanadyjskiego Centrum Meteorologicznego (CMC), pokazują procentowe anomalie grubości pokrywy śnieżnej od marca do czerwca 2017. W marcu i kwietniu w wielu miejscach wokół Arktyki zaobserwowano ujemne odchylenia głębokości śniegu, czyli grubości pokrywy śnieżnej. Większa niż zwykle grubość, a tym samym ilość sniegu występowała na północy Kanady i na Syberii. Szczególnie w kwietniu wyodrębniły są dwa izolowane pasy: wokół Oceanu Arktycznego śniegu było bardzo dużo, a na południu zdecydowanie mniej. Śnieg na Dalekiej Północy topił się powoli w kwietniu i w maju. Dopiero w czerwcu doszło do zmiany, kiedy na północy Kanady resztki śniegu bardzo szybko się roztopiły, a na północy Syberii śnieg wciąż leżał niemal nietknięty. Oczywiście przyczyną jest pogoda i temperatura - czynniki mające wpływ na zasięg i grubość pokrywy śnieżnej.

Średnie odchylenia (1981-201) ilości ekwiwalentu wody zawartej w pokrywie śnieżnej dla kwietnia w latach 1980-2017. Czarnym kolorem oznaczona jest Ameryka Północna, czerwonym Eurazja.

Ilość zawartej wody w pokrywie śnieżnej przekłada się jej grubość i powierzchnię. Podobnie jak w przypadku lodu morskiego Arktyki. Widzimy więc na wykresie długofalowy spadek. Od 2000 roku obserwuje się występujące w większości przypadków ujemne anomalie ilości wody w śniegu. To oznacza, że z dekady na dekadę wiosną śniegu wokół Arktyki jest coraz mniej. W tym roku nastąpiło odbicie, ale na obszarze Ameryki Północnej śniegu było mniej niż wynosi średnia. Z każdym kolejnym rokiem, w miarę wzrostu globalnej temperatury śniegu będzie jeszcze mniej, choć rzecz jasna wciąż będą występować zmienności związane z pogodą. Należy się więc spodziewać, że w kolejnych latach pojawią się dodatnie anomalie.

Na podstawie: Arctic Report Card 2017: Terrestrial Snow Cover