Raport z III dekady maja - spokojne gotowanie lodu

Po ogromnym ociepleniu w pierwszej połowie maja, wysokie temperatury nad Oceanem Arktycznym nie przestały rosnąć. Mimo tego faktu tempo topnienia pokrywy lodowej (spadek zasięgu/powierzchni) spowolniło. Przyczyną był brak presji pogodowej w postaci wiatru. Także to, że granica lodu dotarła do miejsc, w których zwykle jeszcze topnienie nie powinno zachodzić i to przynajmniej przez dwa kolejne tygodnie. Zlodzenie mimo, że nie jest rekordowe, to wciąż znajduje się w czołówce. Lód z powodu wciąż wysokich temperatur roztapia się konsekwentnie w niemal każdym miejscu Arktyki. 

Zobacz mapę koncentracji arktycznego lodu morskiego w kolorowej wersji.  

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

Wysokie temperatury w maju pozwoliły na przyspieszenie roztopów, ale zmiany te zachodziły też pod naporem systemów barycznych generujących wiatr i tym samym dryf lodu. W trzeciej dekadzie maja pogoda pod względem barycznym nie sprzyjała zbytnio roztopom, nie było przede wszystkim dipola arktycznego. Systemy baryczne były tak ułożone, że wiatr nie wszędzie generował odpowiedni dryf kry lodowej, co przekładałoby się na szybkie spadki. Mimo to, jak pokazuje powyższa mapa, w pokrywie lodowej na Oceanie Arktycznym występują duże ubytki, które zgodnie z prawem albedo będą umacniać dalsze roztopy. Animacja obok (kliknij, aby powiększyć) pokazuje zmiany zasięgu i koncentracji lodu morskiego w dniach 20-30 maja 2020. Lokalnie, jak na Morzu Łaptiewów i Wschodniosyberyjskim dochodziło do zmian, gdzie indziej, jak na Morzu Beauforta, Karskim czy Grenlandzkim przez kilka dni prawie w ogóle nic się nie działo.  

 Zmiany tempa zwiększani/zmniejszania się zasięgu lodu morskiego w 2020 roku w zestawieniu ze zmianami z 2012 i średniej z ostatnich 10 lat.

I tak jak ilustruje to powyższy wykres na podstawie danych z JAXA, tempo wycofywania się lodu w trzeciej dekadzie maja przez kilka dni było wyraźnie wolniejsze niż na przestrzeni ostatnich 10 lat. 

Zasięg arktycznego lodu morskiego w 2020 roku i wyszczególnienie względem wybranych lat, oraz średniej 1981-2010. Wykres pokazuje zapis dziennych odczytów w 5-dniowej średniej. NSIDC
 

Mimo lokalnych pauz w spadku zasięgu/powierzchni lodu, to ogóle zmiany były widoczne. Średnia dla całej trzeciej dekady według NSIDC pokazuje, że tempo wycofywania lodu mieściło się w normie wieloletniej. 30 maja zasięg lodu morskiego liczył 11,67 mln km², to o 1,08 mln km² mniej niż wynosi średnia 1981-2010, stanowiąc więc różnicę 8,5%. Tempo topnienia było w maju na tyle szybkie, że różnica w wielości zlodzenia względem wielolecia wzrosła z 6,17% z 30 kwietnia to obecnych 8,5%. Wydaje się niewiele, ale z punktu widzenia klimatologii, to bardzo dużo. Mapa NSIDC obok ilustruje aktualne różnice w zlodzeniu arktycznych wód względem średniej 1981-2010.

Zasięg arktycznego lodu morskiego w 2020 roku względem lat 2005-2019 i średnich dekadowych. JAXA

Te kilkodniowe spowolnienie nie jest niczym niezwykłym, bo przede wszystkim wynika z tego, że i tak w tym sezonie stopiło się już zbyt dużo lodu. Nie tylko ze względu na brak presji ze strony wiatru, ale też ze względu na to, że granica wolnych od lodu wód dotarła do miejsc, gdzie woda ta nie mogła się ogrzać do wartości pozwalających na dalsze zmiany w powierzchni. Zmiany w pogodzie szybko uzupełniały powstałe wcześniej ubytki. Z kolei albedo nie wszędzie działa - proste - nie wszędzie jest bezchmurne niebo. Mapa JAXA czy wyżej z NSIDC pokazują, że w wielu miejscach granica czapy polarnej przebiega zbyt daleko na północ. 

 Powierzchnia lodu morskiego w 2020 roku względem wybranych lat. Dane NSIDC, wykres Nico Sun 

Jak pokazuje wykres, przez kilka dni topnienie było bardzo powolne, niektóre miejsca zamarzały - lód zniknął, a potem wiatr zmienił kierunek. Ponieważ woda nie zdążyła się nagrzać, to porostu zmarzła. To normalne zjawisko, które lokalnie zdarza się nawet w lipcu. Patrząc sumarycznie, to jednak doszło do widocznych zmian. 20 maja powierzchnia lodu liczyła 10,13 mln km², 30 maja już 9,6 mln km². Spowolnienie jest krótkotrwale i wiele nie zmienia. Czapa polarna wciąż ma bardzo małe rozmiary, co ilustrują powyższe wykresy. Mapa obok pokazuje odchylenia powierzchni lodu względem średniej 2007-2016. 

 
Zmiany powierzchni lodu morskiego na poszczególnych akwenach. Wipneus, dane AMSR2, University of Hamburg

Cza polarna nie ma rekordowo małych rozmiarów, ale lokalnie występują rekordy lub do rekordowych wartości brakuje niewiele. Tak jest na rosyjskich akwenach, gdzie szybkie topnienie śniegu na Syberii i w północno-wschodniej Europie dało możliwość przedwczesnym roztopom na Morzu Karskim czy Łaptiewów.

Odchylenia temperatur od średniej 1981-2010 w Arktyce w 2007, 2012, 2016 i 2020 roku dla 19-29 maja. NOAA/ESRL

Ostatnia dekada maja (tu pokazany okres w dniach 19-29), to wyjątkowo, być może rekordowo ciepła Arktyka. Nad ponad połową powierzchni Oceanu Arktycznego temperatury były co najmniej 4^oC wyższe od średniej wieloletniej. Topnienie nie rozpędzało się, bo jak wyżej już wspominano, zabrakło presji ze strony systemów barycznych. Lód w Arktyce nie topi się w taki sam sposób jak lód na jeziorze. Poza temperaturami ważny jest wiatr i tym samym dryf lodu w odpowiednim kierunku. Ale oczywiście, to co się dzieje pod względem temperatur budzi obawy. Brak dipola czy silnego wiatru w trzeciej dekadzie maja to nie znak, że ewentualne rekordowe topnienie nie będzie miało miejsca. Animacja obok ilustruje przemieszczanie się mas powietrza i zmiany ich temperatur w trzeciej dekadzie maja 2020 roku. 

Zmiany średnich temperatur wokół bieguna północnego (80-90^oN) w 2020 roku względem średnich z poszczególnych dekad. DMI, grafika Nico Sun

Temperatury już wyrządziły poważne szkody, których na pierwszy rzut oka nie widać. W wielu miejscach stopił się lub szybko topnieje śnieg na lodzie, więc jego barwa się zmienia. Lód topi się także od góry, nie tylko od dołu. Pokazuje to zdjęcie poniżej. Nad znaczną częścią Oceanu Arktycznego w trzeciej dekadzie maja temperatury przekroczyły zero stopni, co nie powinno mieć miejsca o tej porze roku. Odwilż następuje w czerwcu.

Zmiana albedo powierzchni lodu morskiego Morza Czukockiego. U góry pokazany jest początek maja, na dole koniec. NASA Worldview/Modis Terra/Aqua

Temperatury naruszyły lód morski. Stopiły śnieg i doszło do znacznej zmiany w albedo, co pokazują powyższe zdjęcia satelitarne. Ciemnoczerwony kolor z 30 maja oznacza, że na lodzie nie ma śniegu. Stawów topnienia prawie w ogóle nie ma lub są bardzo płytkie i niewielkie, nie widać ich z góry. Jedną z przyczyn jest to, że sam śnieg, którego po mroźnej zimie było niewiele nie daje dużo wody, potrzebne są w przypadku Arktyki mgły lub nisko zawierzone chmury. Z kolei na mocno pofragmentowanym  i jeszcze bardzo cienkim lodzie woda szybko ucieka. To co widać na zdjęciach satelitarnych jako jedną krę lodową, w rzeczywistości tych kier jest więcej.  Piksel na zdjęciu satelitarnym ma 250 metrów.

Odchylenia temperatur od średniej 1958-2002 powierzchni arktycznych wód dla 30 maja w latach 2014-2020. DMI
 

Temperatury powierzchni wód arktycznych są w tym roku na obecną chwilę nieco chłodniejsze niż w ostatnich latach, ale nie wszędzie, co można zobaczyć na mapach. Przyczyn jest wiele, i zależą one od regionu. Przykładowo na Atlantyku prawdopodobnie mamy do czynienia z zanikaniem cyrkulacji termohalinowej (słabnięcie Golfsztromu), ale tu potrzebne są dalsze obserwacje. Należy więc przyjąć, że są to krótkotrwałe, cykliczne zmiany. Na Morzu Beringa część wód jest zimna, bo przyczyną są lokalne warunki pogodowe, jak i też gwałtowny zanik lodu - energia cieplna wody została zużyta na topnienie. To także wiatr, ostatnio wiało od strony Oceanu Arktycznego, więc woda w rosyjskiej części Morza Beringa się ogrzała. Na Morzu Barentsa z kolei wysokie temperatury są związane z brakiem zimny w północno-zachodniej Rosji i ostatnimi falami upałów. W przypadku Morza Beringa dodać też należy brak El Niño. Same temperatury wód powierzchniowych przy granicy z lodem nie muszą przekładać się na wynik topnienia czego dowodem jest rok 2016.

 Grubość lodu morskiego w latach 2015-2020 dla 30 maja. Naval Research Laboratory, Global HYCOM  

Wysokie temperatury w maju mogą przyspieszyć topnienie lodu w kolejnych miesiącach. Zestawienie map HYCOM pokazuje, że obecna grubość lodu wygląda źle na tle ostatnich lat. Szczególnie widać to po stronie rosyjskiej, gdzie rok temu miały tam miejsce silne roztopy. Wzorce pogodowe nad Syberią z ostatnich tygodni już wpłynęły na czapę polarną, co widać na animacji obok. Jedyny plus jest taki, że na razie nie obserwuje się wyraźnych zmian po stronie amerykańskiej. To przesłanka wskazująca na to, że w tym roku nie należy spodziewać się rekordowych roztopów. 

Kra lodowa na Morzu Czukockim 30 maja 2020 roku. NASA Worldview

Kra lodoa na Morzu Łaptiewów. NASA Worldview

Powstająca kra lodowa na Morzu Beauforta.

Na Morzu Beauforta zmiany są powolne na dzień dzisiejszy, ale niewykluczone, że przyspieszą. Jednym z czynników wzmacniających topnienie jest ciepła woda z rzek, która już wpada do morza. Widać to na zdjęciu satelitarnym na przykładzie rzeki Mackenzie.

Podsumowując, obecne zmiany z maja wskazują na wysokie ryzyko silnego topnienia w czerwcu i w lipcu. Być może nie rekordowego, ale jest istnieje bardzo wysokie ryzyko, że w tym roku zasięg lodu we wrześniu zejdzie poniżej 4 mln km².

Zobacz także:

• Raport z II dekady maja - ogromny wzrost temperatur, czwartek, 21 maja 2020 W drugiej dekadzie maja nad Oceanem Arktycznym rozrósł się potężny ośrodek wysokiego ciśnienia, który podniósł temperatury w Arktyce do niespotykanych wcześniej wartości. Naukowcy stwierdzają, że takiego skoku temperatur w maju nie było od co najmniej 1958 roku. Taka sytuacja odbija się już na stanie arktycznego lodu morskiego.
• Raport z I dekady maja - kolejna cisza przed burzą, poniedziałek, 11 maja 2020 

Ryzyko rekordowego topnienia - brak śniegu na Syberii może wymusić megatopnienie

Ostatnie dni i tygodnie w Arktyce charakteryzują się niezwykle wysokimi temperaturami, co znacznie zwiększa ryzyko rekordowego topnienia latem tego roku. Z kolei kwiecień okazał się być w Arktyce najcieplejszym miesiącem w historii pomiarów.

Zmiany odchyleń temperatur od średniej 1979-2000 w Arktyce. Climate Reanalyzer

W kwietniu tego roku w Arktyce (60-90^oN) średnia temperatura była najwyższa w historii. To 3,13^oC powyżej średniej ostatnich 30 lat XX wieku. Drugim najcieplejszym kwietniem jest kwiecień 2007 roku. Do rekordu doprowadziło oczywiście globalne ocieplenie, ale co ciekawe, doszło do tego po tym jak wcześniej w Arktyce temperatury były niskie, za sprawą działania wiru polarnego. Luty był najzimniejszy od 2013 roku - odchylenie wyniosło 1,34^oC. Według danych z NOAA okazuje się też, że styczeń 2020 choć był jednym z zimniejszych miesięcy ostatnich lat, to nie był wcale wyjątkowo zimny mimo obecności wiru polarnego. Wykres obok (kliknij, aby powiększyć) pokazuje dotychczasowe zmiany temperatur w Arktyce dla tego roku. Aktualnie temperatur są wciąż niezwykle wysokie. Bardzo możliwe, że maj także okaże się miesiącem rekordowo ciepłym. 

 Powierzchnia pokrywy śnieżnej w 2020 roku dla Ameryki Północnej, Grenlandii, Europy i Azji w zestawieniu ze zmianami z 2012 roku. NSIDC, grafika Nico Sun

Wysokie temperatury na Dalekiej Północy prowadzą do szybkiego topnienia śniegu, co przyspiesza proces wzrostu temperatur. W ciągu ostatnich kilku tygodni śnieg na Syberii znikał niezwykle szybko, powierzchnia jest rekordowo mała, mniejsza nawet niż w 2012 roku, co jest bardzo złym tu prognostykiem. Brak śniegu otwiera warunki dla silnego topnienia lodu w czerwcu. Mamy więc tu do czynienia z dodatnim sprzężeniem zwrotnym albedo powierzchniowego. Mapa obok pokazuje różnice (w cm) pomiędzy aktualną dzienną grubością pokrywy śnieżnej a średnią wieloletnią z lat 1998/99-2011/12. Obszary, w których aktualna głębokość śniegu mieści się w granicach ±5 cm od średniej wieloletniej, są zacienione na szaro. Gruba czerwona linia na mapie wskazuje na historyczne położenie granicy śniegu. Z tej mapy wynika, że choć grubość śniegu jest spora, to widać, że globalne ocieplenie w tym roku sprawnie sobie radzi z redukcją białego puchu.

Powierzchnia pokrywy śnieżnej na półkuli północnej dla 26 maja 2020 roku. Po prawej odchylenia powierzchni śniegu. NSIDC, grafika Nico Sun

Dramatyczna sytuacja ma miejsce na Syberii. Lepiej jest w Ameryce Północnej, ale też nie wszędzie. Na Alasce niewiele jest miejsc, gdzie śnieg zajmuje większą powierzchnię niż zwykle. Odchylenia te są też niewielkie. Ostatnio w centrum Alaski temperatury sięgają ponad 20^oC, a więc są wyższe niż w Polsce. Ciepło zaczyna wgryzać się powoli nad Morze Beauforta na którym w tym roku sytuacja jest dość dobra, przynajmniej na razie.

Zdjęcie satelitarne NASA porównujące zasięg występowania śniegu na Syberii w 2019 i 2020 roku dla 24 maja.

Do myślenia daje tu porównanie zdjęć satelitarnych. W 2019 roku warunki dla topnienia lodu po stronie rosyjskiej były dobre, co spowodowało rekordowo wczesne otwarcie Przejścia Północno-Wschodniego. Patrząc na to, co ostatnio działo się po stronie rosyjskiej, to należy stwierdzić, że roztopy na Morzu Wschodniosyberyjskim i Łaptiewów będą w tym roku większe. A więc więcej też lodu zniknie w rosyjskiej części Basenu Arktycznego. W Tiksi 24 maja temperatura wzrosła do 11,5^oC. Mapa obok pokazuje odchylenia temperatur od średniej 1981-2020 w Arktyce dla 15-24 maja 2020. Nad rosyjskim wybrzeżem Oceanu Arktycznego było prawie 15^oC cieplej niż zwykle. Nad niemal całym Oceanem Arktycznym ostatnio temperatury są nadzwyczaj wysokie.

Zmiany powierzchni lodu morskiego na Morzu Karskim i Beauforta w 2020 roku. NSIDC

Na Morzu Karskim wciąż powierzchnia lodu jest rekordowo mała. To co może wskazywać na to, że do rekordowego topnienia nie dojdzie, to stan lodu na Morzu Beauforta. Ale jak widać na wykresie - topnienie się rozpędza...

Zobacz także:

• Porównanie kriosfery - rekord na Morzu Karskim, poniedziałek, 18 maja 2020 Kolejne dni pokazują, że tegoroczny sezon topnienia w Arktyce nie jest spokojny. Topnienie postępuje konsekwentnie ze względu na presję pogodową w postaci wyżu, dipola i sztormu. Napływ ciepłych mas powietrza i wiatr spowodowały, że powierzchnia lodu na Morzu Karskim jest od kilku dni rekordowo mała.
• Zimno zostanie dosłownie wypłukane z Arktyki, piątek, 8 maja 2020

Nawet jak nie padnie rekord, to szans na powtórkę z lat 2013/14 nie ma

Od 2012 roku minęło sporo czasu, więc kolejne rekordowe topnienie powinno mieć miejsce w ciągu najbliższych lat, może nawet w tym roku. Ale nawet jeśli do tego nie dojdzie, to i tak stopi się sporo lodu - więcej niż w 2013 czy 2014.

Zasięg arktycznego lodu morskiego w 2013 i 2020 roku dla 23 maja. AMSR2, Univesity of Bremen

Co każe stwierdzać, że raczej w tym roku nie ma szans na rekordowe topnienie? To zasięg/powierzchnia lodu i postęp zmian na Morzu Beauforta. Są one wolniejsze niż w 2012 roku, czy w 2016. A co każe stwierdzić, że w tym roku może paść rekord? To ogólna powierzchnia czapy polarnej i jej grubość. Na tych powyższych mapach możemy zauważyć, że w 2013 roku o tej porze nie było takich ubytków jak teraz. Morze Beringa, Karskie, Czukockie, a nawet Baffina to miejsca gdzie w tym roku jest mniej lodu niż wtedy. Mniejsza jego powierzchnia oznacza, że wkład energii w jego topnienie nie musi być duży. Innymi słowy, gdyby od dziś dokładnie powtórzyły się wzorce pogodowe z 2013 roku, to i tak stopiłoby się go więcej niż wtedy, ale różnica byłaby niewielka - wrześniowe minimum wyniosłoby około 4,8 mln km². W 2013 było to 5,05 mln km².

Zmiany powierzchni lodu morskiego na Morzu Beauforta w 2020 roku. NSIDC

Zmiany na Morzu Beauforta każą zakładać, że nie dojdzie do rekordowego topnienia, przynajmniej teoretycznie. To akwen kluczowy, szczególnie w kontekście kolejnego sezonu topnienia. Stanowi on przedłużenie występowania najgrubszego lodu. Mapa obok pokazuje aktualną grubość lodu na Morzu Beauforta i okolicach. Widać jak od środkowego odcinka Basenu Arktycznego do wybrzeży Jukonu i Alaski ciągnie się pas grubego na 2-4 metry lodu. Dalej w stronę Rosji lód jest cieńszy i ma około 1,5 metra. Ten lód potrzebuje więc więcej czasu by się roztopić. Jeśli sezon jest słaby, to lód tam przetrwa. Oprócz temperatur potrzebny jest odpowiedni dryf, a ten zapewnić może dodatni dipol arktyczny. Wykres pokazuje, że topnienie lodu na Morzu Beauforta choć ruszyło, to zmiany nie są takie jak w 2016 roku. Na wykresie widać, że choć w 2012 roku powierzchnia była prawie taka sama, to 8 czerwca topnienie gwałtownie przyspieszyło. Identyczna była sytuacja w 2007 roku. W tych obu przypadkach w grę wchodził bardzo silny wyż baryczny tworzący dipol. Wiatr dosłownie wydmuchiwał lód i kierował go do cieśniny Fram.

 Powierzchnia lodu morskiego w 2020 roku względem wybranych lat. Dane NSIDC, wykres Nico Sun

Czy tak będzie w tym roku? Nie wiadomo. Do czerwca został tydzień, ale patrząc na zmiany powierzchni, to należy wywnioskować, że niezależnie od warunków pogodowych letnie roztopy do słabych należeć nie będą. Obecnie powierzchnia lodu jest taka sama jak w 2016 roku. Dodajmy fakt surowej zimy, o której można już zapomnieć. Do tego jeszcze w grę wchodzi jakość czapy polarnej. Mamy rekordowo małą koncentrację lodu - dominuje kra i setki szczelin oraz pęknięć. Wykres obok (kliknij, aby powiększyć) pokazuje zmiany koncentracji lodu - stosunku faktycznej powierzchni do zasięgu  - jest gorzej niż w 2012 roku - to przesłanka pokazująca, że rekordowe topnienie jest możliwe niezależnie od tego, co działo się ostatnio na Morzu Beauforta. 

Prognozowane warunki pogodowe w Arktyce na 25-28 maja 2020 roku. Tropical Tidbits

I tu dochodzimy do prognoz, ale na najbliższe dni, bo nie wiadomo, co się stanie w czerwcu. Nawet jeśli pierwszy tydzień czerwca będzie pochmurny, bez wyżu, bez dodatniego dipola arktycznego, to o niczym nie świadczy. Liczy się cały miesiąc zmian. A prognozy pokazują, że warunki dla topnienia lodu na Morzu Beauforta będą. Nie będzie to to samo co w 2007 czy 2012 roku, ale wystarczające, by wzmocnić topnienie. 

Prognozowane na okres 25-28 maja temperatury powietrza w Arktyce. Meteologix

Teraz do akcji wkroczy wyż znad Morza Beauforta, który ulegnie wzmocnieniu. Tak więc w Arktyce będzie słonecznie, co spowoduje wzrost temperatur. Do tego systemy baryczne, przede wszystkim na północy Atlantyku tak się ustawią, że będą podsyłać ciepło nad Ocean Arktyczny. Powyższe zestawienie map pokazuje, że temperatury w Arktyce mocno wzrosną - nad niemal całym oceanem będzie odwilż. Wspomniana kra, szczeliny w lodzie, to miejsca, które będą pochłaniać energię słoneczną i podnosić tym samym temperatury. Animacja obok pokazuje, że odchylenia temperaturowe pozostaną nad Oceanem Arktycznym wysokie. To sytuacja, która jest przesłanką mówiącą o bardzo dużej mozliwości rekordowego topnienia.

Powstająca kra lodowa na Morzu Beauforta 23 maja 2020 roku. NASA Worldview

Nawet jeśli w czerwcu wyże się wypełnią i pojawią się niże z chmurami, to pokrywa lodowa jest już na tyle sfatygowana, że wiele to nie pomoże. Generalnie roztopy z ostatnich dni na Morzu Beauforta są słabe jak na owe czasy, ale na zdjęciu widać, że stan lodu jest bardzo zły. 

Część Morza Czukockiego jest już pozbawiona lodu. W 2013 roku takiej sytuacji nie było. 

Reasumując, szansę na powtórkę z lat 2013-2014 nie ma. Stan lodu jest obecnie na tyle zły, że bez problemu wrześniowe minimum zejdzie co najmniej do 4,5 mln km², a to i tak bardzo mały obszar lodu. Jedynie pytanie brzmi, czy padnie rekord? A jeśli nie, to jak wiele do niego zabraknie? Niewykluczone, że niewiele. Wykres obok pokazuje, że od ostatniego rekordu minęło już dość sporo czasu. Topnienie w 2012 roku było zbyt silne, doprowadziło do zmian we wzorcach pogodowych, które hamowały kolejne roztopy.  Ostatniego lata dominowała już wyżowa pogoda, ale nie było sztormów w sierpniu. Tego lata warunki mogą być inne - a więc będą wyże, ale mogą też pojawić się w sierpniu i we wrześniu sztormy.

Zobacz także:

• Porównanie kriosfery - rekord na Morzu Karskim, poniedziałek, 18 maja 2020 Kolejne dni pokazują, że tegoroczny sezon topnienia w Arktyce nie jest spokojny. Topnienie postępuje konsekwentnie ze względu na presję pogodową w postaci wyżu, dipola i sztormu. Napływ ciepłych mas powietrza i wiatr spowodowały, że powierzchnia lodu na Morzu Karskim jest od kilku dni rekordowo mała.