NOAA Arctic Report Card 2019 cz.3

Temperatura Oceanu Arktycznego

Najważniejsze dane:

• Postępujące latem topnienie lodu wraz z adwekcją ciepła sprawia, że w sierpniu doskonale widać jak układają się odchylenia temperatur od normy wieloletniej. Im szybciej się stopi lód, tym bardziej nagrzeje się dany akwen. Co roku oczywiście sytuacja wygląda inaczej, co jest związane ze zmianami w pogodzie dyktującymi zmiany w pokrywie lodowej. 
• Uśrednione dla sierpnia temperatury powierzchni arktycznych wód były w 2019 roku wyższe od 1 do 7^oC w stosunku do średniej 1982-2010. Odchylenia te dotyczyły Morza Beauforta, Czukockiego i Zatoki Baffina. Jednocześnie od 0,5 do 2^oC niższe niż zwykle były temperatury Morza Barentsa.
• Część Morza Barentsa w sierpniu w dalszym ciągu wykazuje tendencję spadku temperatur. Wynika to ze zmian w pokrywie lodowej i transportu oceanicznego ciepła. 

Temperatury powierzchni wód na Oceanie Arktycznym w czasie lata wynikają głównie z ilości napływającego promieniowania słonecznego, a dokładnie ilości promieniowania pochłoniętego przez powierzchnię. Na ocieplenie wód Arktyki z racji padającego na powierzchnię promieniowania wpływ ma rozmieszczenie lodu morskiego (z większym ociepleniem występującym w regionach wcześnie pozbawionych lodu). Wpływ ma także zachmurzenie, kluczowe w przypadku temperatur powietrza, co ostatecznie wpływa na sam lód. Innymi czynnikami są także barwa wody i stratyfikacja górnego oceanu. W przypadku Morza Barentsa i Czukockiego na temperatury powierzchni tych wód wpływa transfer morskiego ciepła z Pacyfiku i Atlantyku. 

Poniżej przedstawione są dane temperatur i odchyleń temperatur powierzchni arktycznych wód dla sierpnia. Wybór tego miesiąca nie jest przypadkowy z uwagi na to, że sezon topnienia chyli się ku końcowi, ale obszar wolnych od lodu wód nie został jeszcze objęty zamarzaniem. Nie następuje wychładzanie wód, ani ich ogrzewanie ze względu na ilość pochłanianej wtedy energii słonecznej na powierzchnię.

Średnia temperatura powierzchni morza w sierpniu 2019 roku. Biały obszar oznacza średni zasięg lodu dla sierpnia 2019 a jasnoszara linia na mapie to izoterma wód o wartości 10^oC.

Średnie dla sierpnia 2019 temperatury powierzchni morza wynosiły od 8 do 9^oC dla południowej części Morza Czukockiego i Barentsa, oraz do mniej więcej 1^oC w pobliżu granicy pokrywy lodowej. O ile w przypadku Morza Barentsa dużą rolę odgrywa ciepło morskie transportowane przez atlantycki Golfsztrom, to sytuacja wygląda inaczej po stronie pacyficznej, gdzie dużą rolę odgrywają wiosenno-letnie zmiany w wielkości pokrywy lodowej. W tym roku lód na Morzu Czukockim szybko się topił, czego efektem był szybki wzrost temperatur tego akwenu. 

Odchylenia temperatur powierzchni wód w sierpniu: a) 2019 w stosunku do okresu 1982-2010 dla sierpnia. b) to samo dla 2018 roku. Czarna linia na mapie to średnia granica czapy polarnej w sierpniu dla okresu 1982-2010.

W sierpniu 2019 roku średnie odchylenie temperatur powierzchni Morza Beauforta, Czukockiego, Łaptiewów i Morza Baffina było od 1 do 7^oC wyższe niż w okresie 1982-2010. Te anomalie silnie powiązane ze zmianami zasięgu lodu morskiego. Jednocześnie zaobserwowano, że cały region Morza Barentsa charakteryzował się bardzo niskimi temperaturami. Odchylenia wyniosły tam od 0,5 do 2^oC poniżej średniej 1982-2010. Prawdopodobną przyczyną są zmiany w transporcie ciepła morskiego w Oceanie Atlantyckim. Wody Morza Beauforta i Baffina w sierpniu 2019 roku były nawet o 4^oC cieplejsze niż rok wcześniej.

Odchylenia temperatur powierzchni wód arktycznych dla sierpnia 2019 w liniowym trendzie lat 1982-2018. Biały kolor oznacza pokrywę lodową Oceanu Arktycznego dla sierpnia 2019. Czarna linia oznacza średni w okresie 1982-2010 zasięg lodu dla sierpnia. 

Od kilku dekad obserwuje się postępujący wzrost temperatur wód w Arktyce, szczególnie widoczny w tym wieku. Powyższa mapa ilustruje odchylenia temperaturowe arktycznych akwenów względem średniej 1982-2010. W całej Arktyce powierzchnia wód ociepla się w tempie około 1^oC na dekadę.

Odchylenie temperatury powierzchni wód Morza Czukockiego (niebieska linia) w latach 1982-2019 dla sierpnia względem średniej 1982-2010. Czarna linia pokazuje zmiany dla północnej części Morza Barentsa. Przerywana krzywa pokazuje liniowy trend wzrostu/spadku temperatury.

Od lat obserwuje się postępujące ocieplanie się wód Morza Czukockiego. W sierpniu 2019 roku temperatura Morza Czukockiego była drugą najwyższą w historii, a tempo wzrostu temperatur wynosi 0,08^oC rocznie, czyli blisko 1^oC na dekadę. Dużym odstępstwem jest Morze Barentsa, gdzie w dalszym ciągu obserwuje się spadek temperatur.  Jak pokazuje wykres, tempo spadku wynosi 0,06^oC rocznie, przy czym w ostatnich latach spadek ten nieco wyhamował. 

Trend na Morzu Barentsa jest związany z transportem energii cieplnej oceanu, ale zmiany wymagają dalszych badań Trudno przewidzieć, jak będzie wyglądać sytuacja na tym akwenie w kolejnych latach. Z jednej strony pojawiają się głosy o słabnącym Golfsztromie, co może wpłynąć na temperatury tego akwenu, z drugiej strony obserwuje się zjawisko "atlantyzacji" Arktyki z powodu wycofywania się lodu morskiego. 



Ocieplające się wody Morza Beringa i wpływ tego zjawiska na ekosystem

• W ciągu ostatnich dwóch lat nastąpił wyraźny spadek zasięgu lodu morskiego na Morzu Beringa. 
• W 2019 roku zanotowano rekordowo wysokie temperatury wód w południowej części szelfu Morza Beringa. Jednocześnie przy dnie północnych krańców tego akwenu temperatury w listopadzie 2018 roku pierwszy raz przekroczyły 4^oC. 
• Utrata lodu i rosnące przy tym temperatury wód tego akwenu wpłynęły na tamtejszy ekosystem, m.in na migrację ryb.  

Morze Beringa należące do Oceanu Spokojnego jest trzecim co do wielkości pół zamkniętym morzem na świecie. Akwen podzielony jest na dwie części: zachodnią i południowo-zachodnią część abisalną o głębokości do mniej więcej 3500 m plus niewielki pas szelfu wzdłuż wybrzeży Rosji, oraz płytką, szelfową część wschodnią rozciągającą się od wybrzeży Alaski do Półwyspu Czukockiego.

Mapa Morza Beringa z zaznaczonymi miejscami dokonywanych przy dnie morskim pomiarów temperatury wody.

Dla przyrody ważną rolę odgrywa szelf po wschodniej stronie, który posiada wyjątkowo produktywny ekosystem dostarczający pożywienie dla ptaków i ssaków morskich. Ta część morza stanowi ponad 40% rocznego połowu ryb przez USA. Lód morski, będący nieodłącznym elementem ekosystemu jest kluczowy dla tamtejszego świata przyrody. W ciągu ostatnich lat zaobserwowano spadek zlodzenia tego akwenu, szczególnie w ciągu ostatnich dwóch lat w czasie półrocza zimowego. W latach 2018-2019 zanotowano rekordowe wartości zasięgu lodu pod koniec sezonu zamarzania. 

Po lewej: Zasięg lodu morskiego na Morzu Beringa w 2019 roku dla 25 stycznia, 1 marca i 21 marca. Zacieniony obszar wokół punktu pomiarów M8 to obszar zimnego basenu wód, mającego mniej niż 2^oC. Dane zostały zebrane przez Narodową Służbę Rybołówstwa Morskiego należącą do NOAA. Po prawej: b) temperatury mierzone przy dnie morskim w latach 2005-2019 w miejscu cumowania M8. c) Temperatury mierzone przy dnie w miejscu pomiarowym M2 w latach 1995-2019. Szare linie oznaczają lata w których pokrywa lodowa była w marcu kwietniu rozległa, żółte linie to lata w których lód w miejscu cumowania praktycznie nie występował. Czerwone linie to lata 2018-2019.

Z reguły wody wschodniej, szelfowej części Morza Beringa sezonowo zamarzały. Najwyższy maksymalny zasięg lodu odnotowano 21 marca 2012 roku - 1,1 mln km². Najniższy zaś 17 marca 2018 roku - 0,38 mln km². W 2019 roku zasięg ten był nieco większy, bo 0,49 mln km², a to wciąż mniej niż jeszcze kilka lat wcześniej. Choć też niewiele mniej niż wynosi średnia, ale jednocześnie lód był bardzo cienki. Za małą grubość lodu odpowiedzialne było jego późne pojawienie się, oraz wyższe niż zwykle temperatury akwenu. Lód pojawił się z powodu silnego wiatru, szybko pokrył akwen, ale ciepła woda pod spodem topiła krę, utrudniała tworzenie się solidnego paku.

Pod koniec stycznia 2019 roku wzorce pogodowe nad Morzem Beringa się zmieniły i wiatr wiał z południa. Region nawiedziło wtedy 5 silnych sztormów, które rozbiły cienką pokrywę lodową. Efektem tego stanu rzeczy było to, że maksymalny zasięg lodu na tym akwenie miał miejsce nie w marcu a w styczniu, co pokazuje mapa. Na początku marca zasięg lodu osiągnął bardzo niewielkie rozmiary - od stycznia do początku marca nastąpił 82% spadek. Podobne zdarzenie miało miejsce 1989 roku, ale wtedy zasięg lodu był zupełnie inny niż w 2019. W marcu kierunek wiatru się zmienił, zasięg lodu wzrósł, ale niewiele to pomogło. Pod koniec marca lód ponownie zaczął się szybko wycofywać i do połowy maja praktycznie zanikł. 

Zdjęcie satelitarne Morza Beringa 2/3 marca 2019 roku na którym widać sztorm. Poniżej mapa pokazująca prędkość wiatru w metrach na sekundę, oraz kierunki wiatru. Był to jeden z serii sztormów, który wywarł wpływ na lód morski Morza Beringa. Kiedy sztorm uderzył w region Morza Beringa, temperatury powietrza w północnej części tego morza były o 12-16^oC wyższe niż normalnie.

Zasięg lodu morskiego, oraz to jak długo się on utrzymuje mają istotny wpływ na regionalny ekosystem. Obszar występowania lodu w pobliżu alaskańskich wybrzeży (obszar pomiarów M2) w marcu i w kwietniu jest głównym wyznacznikiem temperatury akwenu w okresie letnim. Tam gdzie lód jest, tam później panują niskie temperatury wód, inaczej jest gdy lodu nie ma. Pomiary pokazują, że lata o najwyższych temperaturach wody, tj. rok 2016 i 2019 następowały po wcześniejszych wyjątkowo ciepłych latach, tj. 2015 i 2018 roku. Oznacza to, że część ciepła z poprzedniego sezonu zachowała się przez zimę, otwierając drogę do jeszcze wyższych temperatur w kolejnym sezonie. 

Obserwacje i pomiary pokazują, że przed 2016 rokiem północne krańce Morza Beringa pokrywał solidny pak lodowy. Z racji tego temperatury wody przy dnie morskim nie przekraczały 2^oC. W grudniu 2016 i potem w styczniu 2017 roku temperatury przekroczyły 2^oC, bo lód pojawił się później niż zwykle. Dużą rolę odgrywały wtedy silne wiatry mieszając wodę - ciepła woda z dna dostawała się na powierzchnię i topiła lód, utrudniała jego ekspansję. Stało się to przyczyną na tle ocieplającego się klimatu do tego, co zaobserwowano zimą 2017/18 i 2018/19 czyli jeszcze wyższych temperatur wód i jeszcze mniejszego zasięgu lodu. 

Zmiany klimatu na Morzu Beringa mają wpływ na przyrodę. W 2018 roku nastąpiło wyraźne przesunięcie na północ granicy występowania mintaja i dorsza pacyficznego. Zazwyczaj te gatunki pływają w południowej części szelfu Morza Beringa lub wzdłuż niego. Wzrost temperatur wynikający z kurczącej się pokrywy lodowej doprowadził do migracji tych zimnolubnych gatunków ryb. W tym samym roku i potem w następnym zaobserwowano przypadki śmierci ptaków morskich. Najwięcej takich przypadków odnotowano wśród burzyków cienkodziobych właśnie w południowej części szelfu. Martwe ptaki odnajdywano na wybrzeżu Zatoki Bristolskiej w południowo-zachodniej części Alaski. 

Chociaż główna przyczyna wymierania tych ptaków jest prawdopodobnie związana z coraz cieplejszymi wodami, to dokładny mechanizm nie jest jeszcze znany. Do możliwych przyczyn mogą należeć migracje mintaja a wraz za nim dorsza, który jako morski drapieżnik konkuruje z burzykiem i mintaje. Inną przyczyną może być wzrost ilości toksyn pochodzących ze szkodliwych zakwitów glonów, a także inne niepoznane jeszcze mechanizmy.


Na podstawie: Arctic Report Card 2019: Sea Surface Temperature, Recent Warming in the Bering Sea and Its Impact on the Ecosystem