Zima nie ogarnia wszystkiego

Grudzień jest kolejnym miesiącem swoistej rekonwalescencji arktycznej czapy polarnej, bo warunki dla zamarzania się inne niż w dwóch poprzednich sezonach. Tyle tylko impet zamarzania już nie jest taki jak w listopadzie. Owszem, zamarzło Morze Czukockie, lód pojawił się nawet na Morzu Beringa, znacznie szybciej niż w 2016 roku. Problem w tym, że w sumie nic się nie zmieniło, bo na tle poprzednich dekad stan lodu wypada dziś znacznie gorzej. Mapa obok (kliknij, aby powiększyć) przedstawia zasięg lodu morskiego dla 26 grudnia 2018 roku.

 Zasięg arktycznego lodu morskiego w 2018 roku względem lat 2006-2017 i średnich dekadowych. JAXA

Jak pokazuje mapa JAXA, tempo zamarzania wyhamowało, i w cale przyczyną nie jest pogoda, bo warunki atmosferyczne w Arktyce są przeciwieństwem tego, co było w 2016 i 2017 roku. Według JAXA 26 grudnia pokrywa lodowa rozciągała się na przestrzeni 11,84 mln km², tyle samo co w 2010 roku, mniej niż w 2011 i 2012. Krzywa zbliżyła się też do 2016 roku. Już nie ma tak dużych różnic jak kilka tygodni temu.

 Odchylenia temperatur od średniej 1958-2002 powierzchni arktycznych wód dla 26 grudnia 2018 roku. DMI

Nad Oceanem Arktycznym nie jest ciepło, ale ciepłe masy powietrza próbują wdzierać się nad  ten obszar. W chwili obecnej ciepło zawędrowało nad Morze Karskie, przez co tamtejsza pokrywa lodowa nie jest w stanie wypełnić całego akwenu. Pogoda pozwala na zamarzanie, ale te nie postępuje już tak szybko, bo ciepła woda utrudnia ekspansję lodu. Temperatura wody, jak pokazuje mapa są wyższe niż być powinna. Miejsca, które powinny już mieć -1,7^oC, mają 0^oC a nawet więcej. Potrzeba czasu, by akwen zamarzł. Przykładem jest Morze Beringa, które zamarzać zaczęło dopiero w drugiej dekadzie grudnia. Tak samo jak Morze Karskie i Barentsa. 

 Powierzchnia lodu morskiego w 2018 roku względem wybranych lat. Dane NSIDC, wykres Nico Sun

Rezultat obecności zbyt ciepłych wód widzimy na tym wykresie. Tempo zamarzania wody zwalnia, dochodzi wręcz do ponownego topnienia lodu. Krzywa tego roku mocno się już zbliżyła do rekordowego wtedy 2016 roku. 

Prognozowane warunki pogodowe w Arktyce na 28-31 grudnia 2018 roku. Tropical Tidbits

Prognozy pokazują, że warunki pogodowe nad Oceanem Arktycznym niewiele się zmienią. Wciąż obecny jest solidny wir polarny, gdzie nie przewiduje się załamania prądu strumieniowego. Ale ciepło nie zniknie, będzie skupiać się nad obszarami wokół Arktyki, a przez najblizsze dni obecna będzie adwekcja nad Morzem Karskim. My o zimie możemy zapomnieć, zamiast tego będzie +8^oC i deszcz. I zresztą nie tylko u nas.

  Prognozowane odchylenia temperatur od średniej 1979-2000 w Arktyce dla 28-31 grudnia 2018 roku. Climate Reanalyzer

Animacja pokazuje, że choć tym razem cała siła ominie czapę polarną poza Morzem Karskim, to ciepło ponad normę będzie gdzie indziej. Pomijając kolejną angielską zimę w Polsce, ciepło ogarnie Syberię. Spory obszar Syberii doświadczy drastycznego wzrostu temperatur. Wciąż będzie mroźno, ale zamiast -30^oC będzie -10^oC. Zima opuści USA i część Kanady. Mapa obok (kliknij, aby powiększyć) pokazuje uśrednione na 5 dni prognozy temperatur maksymalnych. W ciągu dni +3-5^oC będzie nawet w Skandynawii.

Ta sytuacja w Arktyce choć jest swego rodzaju rekonwalescencją, to określenie to jest raczej nadużyciem, bo jakoś to nazwać trzeba. To chwilowa poprawa, ale jest w sumie za wcześnie by o tym mówić. Dopiero wraz z początkiem sezonu topnienia będzie można powiedzieć, czy zima w Arktyce była dobra czy nie.

Zobacz także:

• Normalizacja sytuacji - tylko do pewnego stopnia, środa, 12 grudnia 2018 Przez prawie cały październik i potem listopad sytuacja w Arktyce uległa znaczącej zmianie. Spadły temperatury, wzmocnił się wir polarny, a lód zaczął szybko się rozrastać. Teraz jednak sytuacja wygląda inaczej. Choć wir polarny pozostaje ogólnie stabilny, to zamarzanie Oceanu Arktycznego napotkało problemy.

NOAA Arctic Report Card 2018 cz. 7

Roślinność w Arktyce

Najważniejsze dane:

• Ogólnie wieloletni trend pokazuje postępujące zazielenianie się arktycznej tundry (okres obserwacji 1982-2017). Jednak są obszary, gdzie obserwuje się zjawisko brązowienia tundry, jak w regionie delty Jukon-Kuskokwin w zachodniej części Alaski, na Archipelagu Arktycznym, czy też w niektórych częściach Syberii.
• Zieleń euroazjatyckiej tundry spadła w 2017 roku względem 2016, co było związane z wartością sezonu wegetacyjnego, towarzyszył temu duży (24,6%) spadek SWI - indeks letniego ciepła.
• Długoterminowe trendy (1982-2016) pokazują, że North Slope, czyli północna część Alaski ulega zazielenieniu.Wszystkie wartości NDVI w 2017 roku były takie same lub większe od średnich wartości w 36-letnim okresie pomiarów. 

Roślinność, oraz wegetacja tundry dynamicznie reaguje w ostatnich latach na zmiany środowiskowe, podyktowane ocieplającym się klimatem. Zmiany te nie są stałe rok do roku i różnią się w każdym regionie, co sugeruje, że istnieją złożone interakcje pomiędzy atmosferą, głąbami, a roślinnością. Zmiany w roślinności tundry mogą mieć  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).  MaxNDVI to szczytowy poziom wskaźnika NDVI związany z maksymalnym w roku rozwoju arktycznej szaty roślinnej tundry. TI-NDIV to  zintegrowany czas - suma dwutygodniowych wartości NDVI, które odnoszą się do całkowitej wydajności wegetacji tundry.

 Okołoarktyczne trendy (% zmian, 1982-2017) w skali MaxNDVI dla 1982-2017 (po lewej), oraz  TI-NDVI (po prawej).

NDVI to wskaźnik stosowany w pomiarach teledetekcyjnych, pozwalający określić stan rozwojowy oraz kondycję roślinności. NDVI bazuje na kontraście między największym odbiciem w paśmie bliskiej podczerwieni a absorpcją w paśmie czerwonym. 

Patrząc na wieloletnie zmiany widzimy, że MaxNDVII TI-NDVI zwiększyły swoje wartości w większości obszarów arktycznej tundry. W przypadku północnej części Alaski obserwuje się wieloletni trend silnego zielenienia. Podobnie jest 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  (lewa mapa) - szczytowy poziom wskaźnika NDVI związany z maksymalnym w roku rozwoju arktycznej szaty roślinnej tundry.  Jak możemy zauważyć, odnotowano spadek zieleni na zachodzie Alaski (delta rzeki Jukon-Kuskokwin, a także na Archipelagu Arktycznym, oraz w północno-zachodniej części Syberii, głównie na półwyspie Tajmyr. 

  Po lewej) MaxNDVI, po prawej) TI-NDVI dla Ameryki Północnej, Eurazji i Arktyki jako całości podczas wieloletniego monitoringu satelitarnego (1982-2017).

Biorąc pod uwagę fluktuacje w trendzie, widzimy że w 2017 roku w stosunku do poprzedniego roku wartość NDVI spadła. Dotyczy to obu indeksów dla obu regionów arktycznych i Arktyki jako całości. Spadek ten następuje od dwóch latach wzrostu. TI-NDVI w Eurazji znacznie spadł w 2017 roku, o 9,7%. - jeden z dwóch największych spadków. W przypadku Ameryki Północnej spadek wyniósł 3,9%. Wartość MaxNDVI w Eurazji spadła o 1,9%, a Ameryce Północnej o 4,2%.

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 2003-2018. W 2018 roku produktywność ta wzrosła względem średniej z okresu 2003-2017. Wzrost ten został odnotowany w trzech z dziewięciu badanych regionów, tj. w rosyjskich wodach Arktyki, Morzu Beringa i Morzu/Zatoce Baffina.
• Wszystkie regiony arktycznych wód wykazują wzrost produktywności w okresie badawczy 2003-2018, z największymi zmianami w euroazjatyckiej części arktycznych wód, Morza Barentsa, Grenlandzkiego i północnego Atlantyku.
• 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.
• Rośnie liczba szkodliwych glonów w arktycznych wodach. Naukowcy zaobserwowali obecność w Morzu Czukockim Alexandrium catenella.

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 2018 roku dla poszczególnych miesięcy.

Średnie w skali danego miesiąca stężenie chlorofilu A w 2018 roku dla maja, czerwca i lipca. Stężenie wyrażone jest jako procent od średniej z lat 2003-2017. MODIS-Aqua Reprocessing 2014.0, OC3

 Odchylenia koncentracji lodu morskiego (%) w 2018 roku względem okresu 2003-2017 dla maja, czerwca i lipca. SSM/I, SSMIS, Goddard Bootstrap (SB2)

Ilość znajdującego się w oceanie chlorofilu A, jego stężenia zależy do tego, kiedy dany obszar uwolnił się od lodu. Dlatego też załączone zostały mapy koncentracji lodu morskiego dla miesięcy, w których przeprowadzone zostały obserwacje. Najbardziej znaczące dodatnie anomalie w 2018 roku miały miejsce w maju i czerwcu. Występowały stosunkowo wysokie ilości chlorofilu A w północnej części Morza Barentsa, wokół Svalbardu i wzdłuż przybrzeżnego lodu grenlandzkiego. Dodatkowo wysokie anomalie miały miejsce w czerwcu na Morzu Beringa.  

Średnie stężenie chlorofilu w arktycznym rejonie Pacyfiku w czerwcu 2018 roku. Wartość wyrażona jako procent od średniej z lat 2003-2017. Biały prostokąt oznacza miejsce obserwacji (DBO). Wykres obok przedstawia zmiany średnich stężeń chlorofilu w dla poszczególnych lat w miejscu badawczym oznaczonym na mapie białym prostokątem.

Warto zwrócić też na wysokie ilości chlorofilu A na Morzu Beringa, które w coraz większym stopniu jest wolne od lodu. W niektórych miejscach stężenie chlorofilu jest 4-5 razy większe od średniej. Z danych Distributed Biological Observatory wynika, że duże nagromadzenie chlorofilu pojawia się już w marcu. Dawniej zjawisko to nie zachodziło, bo akwen pokrywał lód. Szczyt miał miejsce w czerwcu, nawet 500% powyżej średniej 2003-2017.

Produktywność w oceanie
Stężenie chlorofilu A pozwala oszacować wielkość biomasy glonów 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 2003-2018 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 kontynuację trendu. W 2018 roku miała miejsce ponadprzeciętna produktywność w trzech z dziewięciu badanych regionów arktycznych wód, co przedstawia powyższe zestawienie wykresów. Wyraźny wzrost na przestrzeni lat miał miejsce w rosyjskich wodach Arktyki, Morzu Barentsa, Grenlandzkim i w północnym Atlantyku. Największy wzrost wystąpił w wodach Morza Barentsa, to 12,85 gramów węgla organicznego rocznie na metr kwadratowy, wzrost o 24,4% w całym okresie badawczym. 


Szkodliwe zakwity glonów
Wiemy, że wzrost temperatur oznacza ocieplanie się oceanów i szybsze topnienie lodu w Arktyce. Zaistniała sytuacja ma wielki wpływ na przyrodę, w tym życie morskie. Jedną z obserwowanych zmian są migracje. Zmianą, która niepokoi naukowców jest nie sytuacja niedźwiedzi polarnych a przypadku pojawiania się szkodliwych zakwitów glonów. Dane zebrane w ciągu ostatniej dekady pokazują, że mające toksyczne właściwości gatunki glonów są obecne w arktycznym środowisku morskim. Obecnych w ilościach uważanych za niebezpieczne dla tamtejszego życia morskiego. Naukowcy twierdzą, że problem ten w przyszłości się nasili.  

 Rozkład przestrzenny Alexandrium catenella w wodach Morza Czukockiego udokumentowany podczas badań w 2009 roku.

Naukowcy zaobserwowali obecność glonu Alexandrium catenella w wodach Morza Czukockiego. Pierwszy raz zaobserwowane te glony w 2009 roku. Te toksyczne glony, które są niebezpieczne dla człowieka zwykle występują u zachodnich wybrzeży Ameryki Północnej, Australii czy Japonii.  

Należy oczekiwać, że w przyszłości, w miarę ocieplenia się arktycznych wód, liczba takich organizmów jak Alexandrium catenella stanie się większa.


Na podstawie: Arctic Report Card 2018: Tundra Greenness, Arctic Ocean Primary Productivity