Raport za II połowę września - co przyniesie nowy sezon zamarzania?

Sezon zamarzania 2020/21 rozpoczął się 16 września. Początkowo tempo przyrostu pokrywy lodowej było szybkie, co wskazywało na powtórkę z ubiegłego roku, ale pod koniec września zmiana warunków pogodowych wywołała spadek tempa zamarzania. Nad Oceanem Arktycznym powstał dodatni dipol arktyczny. Animacja obok (kliknij, aby powiększyć) przedstawia przebieg warunków pogodowych w trzeciej września. Warto przy tym zaznaczyć, że w Arktyce powstaje wir polarny - temperatury w stratosferze spadły już do -58^oC, a prędkość wiatru na wysokości 10 hPa sięga miejscami 90 km/h. Prognozy wskazują jednak, że powstający wir może się rozpaść już nawet w październiku.

Zobacz mapę koncentracji arktycznego lodu morskiego w tak zwanych fałszywych barwach.    

 

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

Zamarzanie dopiero się rozpoczęło, więc czapa polarna wygląda niemal tak samo, jak w połowie września. Od Morza Barentsa po Czukockie ciągnie się ogromna przestrzeń pozbawiona lodu. Początkowo granica lodu od strony euroazjatyckiej przesunęła się całkiem zauważalnie, ale potem dipol zredukował zlodzenie w Basenie Arktycznym od strony Morza Wschodniosyberyjskiego. Dość szybki start zamarzania jest związany z tym, że lód znajduje się na wysokich szerokościach geograficznych, gdzie bilans radiacyjny Słońca jest ujemny. Woda tam najpóźniej się uwolniła od lodu, wiec teraz łatwo zamarza. Szczególnie widać to na Morzu Beauforta, gdzie lód w tym roku topił się powoli. Animacja obok pokazuje zmiany zasięgu i koncentracji lodu morskiego w drugiej połowie września 2020.

Zmiany tempa zwiększania/zmniejszania się zasięgu lodu morskiego w 2020 roku w zestawieniu ze zmianami z 2012, 2016 i 2019 roku oraz średniej z ostatnich 10 lat. 

Jak pokazuje wykres na podstawie danych JAXA, nowy sezon zamarzania wystartował ze sporym impetem, jednak pod koniec września tempo to znacznie spadło. 

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

29 września zasięg arktycznego lodu morskiego wyniósł 4,21 mln km², co stanowi drugą najmniejszą w historii pomiarów dla tego dnia wartość. Rekordzistą jest rok 2012 - 3,81 mln km². Tak niewielkie rozmiary sprawiają, że występuje bardzo duża różnica w stosunku do średniej wielolecia (1981-2010) - to 2,6 mln km² różnicy, lub 38%. Mapa NSIDC obok ilustruje aktualne różnice w zlodzeniu arktycznych wód względem średniej 1981-2010. W całej drugiej połowie września tempo przyrostu lodu było szybsze od średniej wieloletniej ze względu na zmiany między 16 a 24 września. Potem tempo to ze względu na działanie dipola arktycznego oraz faktu wysokiego stopnia ogrzania wód od strony Rosji zaczęło wyraźnie zwalniać.

 

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

Dane JAXA pokazują, że początkowo arktyczne wody zamarzały szybko, ale potem doszło do wyraźnego spowolnienia. Ze względu na początkowy okres sezonu zamarzania, tak samo jak w przypadku sezonu topnienia, takie zmiany należy traktować jako naturalne. Ciepła woda i bardzo słaby na razie mróz przy pomocy czynników pogodowych mogą prowadzić do solidnych pauz w drugiej połowie września. Z drugiej strony rozmiary czapy polarnej są bardzo małe, co pokazują mapy zarówno NSIDC jak i JAXA z naniesionym medianami średnich wielolecia. Na mapie Japońskiej Agencji Eksploracji Aerokosmicznej pokazane są mediany lat 80. XX wieku i pierwszej dekady tego wieku. Chyba nie trzeba opisywać, jakie która oznacza lata. 

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

Podobnie jak zasięg, tak samo faktyczna powierzchnia lodu początkowo zaczęła szybko rosnąć. Potem doszło do spowolnienia. Zamarzły wszystkie stawy topnienia, wszystkie luki w lodzie, na prawie całej czapie polarnej udział kry lodowej znacznie spadł. Lód szybko pokrył te miejsca powyżej 85^oN, a także te miejsca, gdzie topnienie było słabe - to przede wszystkim wody Morza Beauforta. Mapa obok pokazuje odchylenia powierzchni lodu względem średniej 2000-2019. 

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

Poza Morzem Beauforta pokrywa lodowa szybko zwiększała swoje rozmiary w wodach Morza Grenlandzkiego. Tam szybki przyrost był związany z częstymi, mroźnymi wiatrami wiejącymi od strony bieguna północnego. Podobna sytuacja co na Morzu Beauforta miała też miejsce w cieśninach Archipelagu Arktycznego. Tam także lód wolno się topił tego lata, więc ujemne temperatury spowodowały, że cieśniny szybko zaczęły zamarzać. Powyższy wykres przedstawia zapis 1-dniowy. Dane 5-dniowej średniej kroczącej na wykresie obok pokazują, że lód na Morzu Beauforta szybko zwiększał swoje rozmiary. 

 

 Odchylenia temperatur od średniej 1981-2010 w Arktyce w 2007, 2012, 2016 i 2020 roku dla 15-27 września. NOAA/ESRL

Istnieje spore prawdopodobieństwo, że rozpoczynający się sezon zamarzanie może być powtórką z lat 2016/17 czy 2017/2018. Odchylenie temperatur jest nacechowane skrajnościami, ale nad rosyjską częścią Oceanu Arktycznego jest niezwykle ciepło. W drugiej połowie września temperatury nad Morzem Łaptiewów i częścią Morza Karskiego oraz Wschodniosyberyjskiego były od 6 do 8^oC wyższe od średniej 1981-2010. Po raz kolejny przedstawiany jest wykres temperatur dla Wyspy Wize leżącej na pograniczu Morza Karskiego i Basenu Arktycznego. Podobnie jak wcześniej sierpień, wrzesień będzie rekordowo ciepły. Ujemne temperatury zaczęły się tam pojawiać miesiąc później niż zwykle.

 

 

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

Początkowo we wrześniu temperatury obniżały się bardzo szybko, po rekordowo ciepłym lecie. W drugiej połowie miesiąca tempo spadku spowolniło. Średnia temperatura w drugiej połowie września wokół bieguna północnego wyniosła -5,3^oC. Przyczyną powolnego spadku temperatur jest niezwykle mała powierzchnia lodu. Średnia temperatura wód oscyluje w okolicy zera, natomiast temperatura powierzchni lodu jest ujemna. To ma więc znaczący wpływ na to, jak wyglądają temperatury dolnej warstwy atmosfery w Arktyce. Dodatkowo, ocean zamarzając uwalnia ciepło do atmosfery. Właśnie z tego powodu może dojść do rozpadu wiru polarnego, a następnie do potężnych anomalii zarówno w Arktyce jak i wokół niej. 

 

 Odchylenia temperatur od średniej 1958-2002 powierzchni arktycznych wód dla 29 września w latach 2014-2020. DMI

Z uwagi na bardzo wysokie temperatury wód, które powinny już być w dużym stopniu pokryte lodem, należy się spodziewać anormalnych zachowań pogodowych w Arktyce i w regionach leżących wokół niej, w tym także u nas. Ciepła woda będzie spowalniać zamarzanie, które znacznie przyspieszy tylko wtedy, gdy mocno spadną temperatury z racji szybko rosnącego wiru polarnego. Napływ ciepła z południa takowy spadek temperatur zakłóci, co w połączeniu z wychładzaniem się wód, i oddawaniem ciepła do atmosfery, doprowadzi do rozbicia wiru tak, jak miało to miejsce w latach 2015-2018. Ostatnie lata pokazują, że powolne zamarzanie, zakłócane przez adwekcje szczególnie znad Atlantyku przynoszą znaczny spadek przyrostu pokrywy lodowej w okresie grudzień-marzec. 

 

 

 Grubość lodu morskiego w latach 2015-2020 dla 29 września. Naval Research Laboratory, Global HYCOM

Grubość pokrywy lodowej jest jedną z najmniejszych w historii. W ciągu ostatnich 10 lat doszło do wręcz drastycznych zmian co do miąższości i tym samym ilości lodu. Jedynie w ciągu ostatnich dwóch lat zmiany, co pokazuje powyższe zestawienie ma, zatrzymały się. Jeśli jednak przyjrzeć się dokładniej, to w tym roku definitywnie zniknął lód o grubości 2,5 i więcej metrów. To o tyle niepojące, że stało się to dość mroźnej zimie 2019/20. 

Pokrywa lodowa na Morzu Beauforta i Basenie Arktycznym w dniach 27-29 września 2020. Sentinel-1 AB, Sea Ice Denmark

Na razie można stwierdzić, że początek zamarzania nie różni się od innych. Nic wielkiego się nie dzieje, poza faktem, że czapa polarna przypomina bardziej czapeczkę, oraz to, że temperatury powietrza i wolnych od lodu wód są ponadprzeciętnie wysokie. To są informację, które każdą wysunąć wniosek, że rozpoczynający się sezon zamarzania nie będzie przebiegał w niezakłócony sposób. Jaki będzie ten sezon, to czas pokaże. 

Zobacz także:

• Raport z I dekady września - potworne topnienie już się kończy, piątek, 11 września 2020 2020 rok zapisze się jako pierwszy po rekordowym 2012, kiedy rozmiary arktycznej czapy polarnej skurczyły się poniżej 4 mln km². Tegoroczny sezon topnienia kończy się na solidnym drugim miejscu.
• Raport z III dekady sierpnia - sezon nie bez dramatycznych zmian, wtorek, 1 września 2020

Piekło minionych zim może wrócić

Sezon zamarzania 2020/21 rozpoczął się ogólnie dobrze. Przynajmniej jest chodzi o wzrost zlodzenia powierzchni Oceanu Arktycznego. Dane satelitarne pokazują wyraźny przyrost, który nastąpił w ciągu ostatniego tygodnia. Jak ilustruje to animacja obok (kliknij, aby powiększyć), wyraźne zmiany miały miejsce w sektorze pacyficznym, ale całkowity brak po stronie euroazjatyckiej. Normalny początek sezonu zamarzania nie musi przekładać się na cały sezon. Tak samo, jak szybkie topnienie wiosną nie oznacza, że tak samo będzie latem. Zwłaszcza że pojawiają się prognozy powtórki ekstremalnych zim z lat 2016-2018.

 

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

 

Zasięg lodu morskiego uległ w ciągu ostatniego tygodnia zwiększeniu - od 18 do 24 września nastąpił wzrost o 0,2 mln km², czyli całkiem sporo. Aktualnie zlodzenie wciąż jest drugim najmniejszym w historii pomiarów. Rzeczywista powierzchnia lodu także wyraźnie wzrosła i bardzo szybko osiągnęła wartości z połowy sierpnia - blisko 3 mln km². Wrześniowe minimum powierzchni lodu miało miejsce 15 września  - 2,58 mln km². Ten szybki wzrost był związany ze spadkiem temperatur nad Morzem Beauforta i Basenem Arktycznym od strony Morza Czukockiego oraz wiatrem wijącym z wnętrza czapy polarnej. Warto przy tym wspomnieć, że wody Morza Beauforta w tym roku dość wolno uwalniały się od lodu, są chłodniejsze niż w ostatnich latach, więc łatwo zamarzają. 

Warunki pogodowe w Arktyce w dniach 23-24 września 2020 roku. Tropical Tidbits

Układy niskiego ciśnienia wspomogły transfer zimnego powietrza w kierunku Oceanu Spokojnego. Przez ostatnie dni wiał także wiatr sprzyjający zamarzaniu wód, które najpóźniej uwolniły się od lodu, i przez to nie się ogrzały. Jednocześnie za pomocą sztormu uformowała się mała wersja dodatniego dipola arktycznego, która zatrzymała zamarznie wód od strony półwyspu Tajmyr. Wcześniej, bo w dniach 18-21 września temperatury w okolicy 85^oN spadły miejscami nawet do -10^oC, dzięki czemu granica lodu zaczęła się przesuwać w stronę Syberii.  Pogoda jednak się zmieniła, i granica lodu ponownie weszła na 85^oN.

Prognozowane na koniec września warunki pogodowe w Arktyce. Tropical Tidbits

Sytuacja pogodowa ponownie się zmieni na koniec września. Warunki będą sprzyjały wychładzaniu się wód wokół półwyspu Tajmyr, bo wiatr zmieni kierunek i spadną temperatury. Zmiany te ze względu na temperatury wód w niewielkim stopniu przełożą się na zamarzanie. Z kolei nad Morzem Beauforta i Basenem Arktycznym od strony Morza Czukockiego granica lodu może się nawet zacząć wycofywać.  

Rozwój stratosferycznego wiru polarnego w poszczególnych szeregach czasowych dla września 2020: u góry temperatury na wysokości 10 hPa, na dole prędkość i kierunku wiatru na wysokości 10 hPa. NOAA/ESRL

Zaczyna budować się wir polarny, co każe nam stwierdzić, że sezon zamarzania podobnie jak rok temu będzie miał dobry przebieg. Pomijając to, że błyskawicznie zamarznie wierzchnia warstwa wód, a ciepło wciąż będzie tkwiło na większych głębokościach. Jest jednak bardzo prawdopodobne, że miniony wir polarny był wyjątkiem. Temperatury w Arktyce w związku z małą powierzchnią lodu są o około 2.5^oC wyższe od średniej wieloletniej i odchylenia te rosną, bo spadek temperatur jest wolniejszy niż być powinien. Przewiduje się, że w ciągu najbliższych dni, odchylenia te wzrosną do 3^oC powyżej średniej, co pokazuje animacja obok.

Wpis klimatologa Judaha Cohena dotyczący prognozy możliwej destabilizacji tworzącego się wiru polarnego. Twitter

Wzrost temperatur w Arktyce skutkuje rozpadem wiru polarnego w stratosferze. W wyniku tego prąd strumieniowy zaczyna meandrować, co powoduje utrzymanie się wysokich temperatur w Arktyce, bo ciepło z południa trafia na północ. Na niskie szerokości geograficzne, np. do nas trafia zimno. Judah Cohen, klimatolog z Massachusetts Institute of Technology zajmujący się prognozami długoterminowymi przewiduje wzrost temperatur w górnej warstwie troposfery, co bardzo możliwe, będzie skutkowało wzrostem temperatur w stratosferze. W takiej sytuacji należy oczekiwać, że powstający obecnie wir polarny za kilka tygodni zacznie się rozpadać. Zamarzanie Oceanu Arktycznego ulegnie zakłóceniu, bo wzrośnie tendencja do silnych i długotrwałych adwekcji ciepła w rejon bieguna północnego. 

Biorąc pod uwagę drugi najgorszy w historii pomiarów sezon topnienia, to sezon zamarzania może okazać się tak samo zły, jak np. ten z lat 2015/16. Marcowe maksimum 2021 nie będzie już takie jak w tym roku. Pytanie tylko, jak będzie wyglądać przyszłoroczny sezon topnienia? 

Zobacz także:

• Wrześniowe minimum 2020 - podsumowanie, środa, 23 września 2020 15 września czapa polarna osiągnęła minimalny dla tego roku zasięg wynoszący 3,74 mln km². To druga najmniejsza w historii pomiarów satelitarnych wartość. Pomiary te są regularnie prowadzone od 1979 roku. 
• Fale ciepła sunące ku Arktyce nie ustępują, czwartek, 23 listopada 2017
  

Wrześniowe minimum 2020 - podsumowanie

15 września czapa polarna osiągnęła minimalny dla tego roku zasięg wynoszący 3,74 mln km². To druga najmniejsza w historii pomiarów satelitarnych wartość. Pomiary te są regularnie prowadzone od 1979 roku. 

Przedstawiona przez NASA wizualizacja czapy polarnej 15 września 2020 roku. NASA

Po 15 września zaczęto notować stopniowy wzrost zasięgu pokrywy lodowej. Do 22 września zasięgu lodu według NSIDC zwiększył się o 0,14 mln km². Początkowo przyrost ten będzie powolny ze względu na temperatury wód. Następnie, w październiku, kiedy pogłębią się skutki nocy polarnej (spadek temperatur poniżej zera nad całym Oceanem Arktycznym), tempo zamarzania przyspieszy. Mapa obok przedstawia tegoroczne wrześniowe minimum na tle średniej (pomarańczowa krzywa) z lat 1981-2010. Uśredniając, w latach 1981-2010 lód morski kurczył się do 6,3 mln km². Stanowi to różnicę wynoszącą ponad 2,5 mln km² - czapa polarna jest tym samym o 40% mniejsza od średniej wartości 1981-2010. To bardzo duża zmiana w kontekście ocieplającego się klimatu, mimo braku kolejnego po rekordu.  "Lód morski Arktyki osiągnął dziś swój minimalny zasięg, a w tym roku znów jest rekordowo niski - to drugi najniższy poziom w historii. Szybka utrata lodu morskiego w Arktyce jest niepokojącym wskaźnikiem tego, jak blisko nasza planeta krąży wokół "zatopienia". Gdy Arktyka topnieje, ocean pochłania więcej ciepła i wszyscy jesteśmy bardziej narażeni na niszczycielski wpływ zmian klimatu", mówiła działaczka polarnego Greenpeace dr Laura Meller.

 

Mapa przedstawiająca porównanie wrześniowego minimum z 2012 roku (osiągnięte 17 września) z tegorocznym. NSIDC

 

Według pomiarów satelitarnych tegoroczne minimum jest tylko o 0,35 mln km² większe od tego z 2012 roku. W porównaniu z 2012 w tym roku więcej jest lodu na Morzu Beauforta, a mniej od strony Morza Łaptiewów oraz na całej linii Oceanu Atlantyckiego. Wyjątkowo szybko otworzyło się Przejście Północno-Wschodnie, a Przejście Północno-Zachodnie pozostało zamknięte. Kanał Parry'ego nie zdołał całkowicie uwolnić się od lodu. Warto dodać, że wszystkie 14 najmniejszych wartości wrześniowego minimum miało miejsce w ciągu ostatnich 14 lat.

 

Zmiany zasięgu arktycznego lodu morskiego w 2020 roku w stosunku do ostatnich lat i średniej 1981-2010.

Mimo braku rekordu w tym roku, od kilku dekad obserwuje się nieuchronny zanik pokrywy lodowej. O tym, jak mocno topnieje czapa polarna w Arktyce, nie decyduje tylko ocieplający się klimat (wzrost temperatur oceanów i atmosfery) i dosłowne interpretowanie dodatniego sprzężenia zwrotnego albedo. Bezpośrednim rozgrywającym jest przebieg warunków pogodowych, które mogą wykorzystywać potencjał globalnego ocieplenia, lub nie. Należy patrzeć z punktu widzenia klimatu, jako stanu rozpatrywanego na przestrzeni przynajmniej dekady, niż jednego lub dwóch lat. Jeśli podzieli się zmiany w Arktyce na trzy 14-letnie okresy (wykres obok), to widzimy trend spadkowy. Największa zmiana jest w latach 1993-2006 - to 13,3% spadku zlodzenia na dekadę. Najwolniejsza zmiana to ostatni okres (lata 2007-2020), jedynie 4% na dekadę. Nie jest to związane z brakiem zmian klimatycznych, ale efektem nadmiernych roztopów w latach 2005-2012. Szybkie topnienie przebudowało wzorce pogodowe, zwiększając przede wszystkim zachmurzenie w porze letniej. 

 

Tabela przedstawiająca listę 14 najmniejszych wartości wrześniowego minimum w milionach kilometrów i mil kwadratowych oraz daty ich przypadnięcia.

Wartości o obrębie 40 tys. km² są uważane za wiążące (ex aequo) z uwagi na nieprecyzyjność pomiaru bezpośredniego. 

Odchylenia temperatur w stosunku do lat 2003-20198 w okresie wiosennym na Syberii. NASA Earth Observatory

„To był szalony rok na dalekiej północy, z lodem prawie rekordowo niskim, upałami na Syberii i gigantycznymi pożarami lasów”, powiedział Mark Serreze, dyrektor NSIDC. „Rok 2020 jest wykrzyknikiem tendencji w zakresie zasięgu lodu morskiego w Arktyce. Zmierzamy w stronę Oceanu Arktycznego sezonowo wolnego od lodu, a ten rok to kolejny gwóźdź do trumny”, dodał. Za ekstremalne roztopy odpowiedzialne były nadzwyczaj wysokie temperatury na Syberii, a następnie potężny wyż baryczny nad Oceanem Arktycznym. Wysokie temperatury szybko stopiły śnieg, dając w ten sposób możliwość transferu ciepła nad pokrywę lodową. Wyż baryczny natomiast pozwolił na silne ogrzanie uwalniających się od lodu wód w rosyjskim sektorze Oceanu Arktycznego. W lipcu stwierdzono, że syberyjska fala upałów byłaby prawie niemożliwa bez antropogenicznej zmiany klimatu.

 Odchylenia temperatur od średniej 1981-2010 dla czerwca, lipca i sierpnia 2020 roku. Wartość anomalii na poziomie ciśnienia 925 hPa (750 m.n.p.m). NOAA/ESRL

To było niezwykle ciepłe lato w Arktyce. Okres czerwiec-sierpień był nad Oceanem Arktycznym najcieplejszym w historii pomiarów. Średnia temperatura wyniosła 4,2^oC. Taka sytuacja nie przełożyła się na rekord wrześniowego minimum, gdyż same temperatury w zakresie 0-2^oC nie są same w stanie stopić lodu. Zwłaszcza że w dużym stopniu topnienie odbywa się od spodu. Potrzebny jest odpowiedni rozkład układów barycznych i prędkości wiatru.

„Przyzwyczajmy się do tego, że zawsze będziemy mieć tak niski zasięg lodu morskiego – nigdy nie wrócimy do tego, co było w latach 80. czy 90.”, powiedziała prof. Julienne Stroeve z Centrum Obserwacji Polarnych i Modelowania (CPOM) na University College London (UCL) w Wielkiej Brytanii. 

 

Narażony ekosystem

"Utrata lodu morskiego zagraża również faunie Arktyki, od niedźwiedzi polarnych i fok po plankton i algi", powiedział Tom Foreman, ekspert ds. przyrody polarnej i przewodnik po Arktyce.

Ryzyko wymarcia populacji niedźwiedzi polarnych, wynikające z niemożności odchowania młodych, dla różnych regionów Arktyki obecnie oraz w 2080 r. w dwóch scenariuszach emisji – Biznes-jak-zwykle (RCP8.5) i umiarkowanej redukcji emisji (RCP4.5). Źródło Polar Bears International

Zanik lodu morskiego wiąże się nie tylko z ekstremami pogodowymi, ale też z zanikiem ekosystemu, w tym wypadku środowiska życia niedźwiedzi polarnych, fok czy morsów. Jak zauważa Steven Amstrup, jeden z autorów badania, będący głównym naukowcem w Polar Bears International: "Trzeba podkreślić, że te prognozy są raczej zachowawcze. Modele zakładają bardzo dobry poziom odżywienia na początku sezonu postu, co nie musi odpowiadać rzeczywistości. Użyliśmy też dość ostrożnych oszacowań, jak dużo energii niedźwiedzie zużywają na podtrzymanie swoich czynności życiowych. Konsekwencje prognozowanych zmian prawdopodobnie wystąpią wcześniej niż sugeruje nasza praca."

Zmiany w zlodzenia Oceanu Arktycznego mają wpływ także na lokalne społeczności o czym można przeczytać w raporcie NOAA z 2019 roku. 

Na podstawie National Snow and Ice Data Center: Arctic sea ice decline stalls out at second lowest minimum

Zobacz także:

• NSIDC - nagły spadek i drugie miejsce, piątek, 18 września 2020 W pierwszym tygodniu września zasięg lodu morskiego gwałtownie się skurczył, przekraczając tempo spadku z poprzedniego roku. W sumie można już stwierdzić, że wrześniowe minimum 2020 jest drugim najniższym w historii pomiarów satelitarnych.
• Sierpień 2020 - ciepło od dołu, czwartek, 3 września 2020

Antarktyczna zagłada

"Te kanały nie były wcześniej tak dokładnie zbadane; odkryliśmy, że są one w rzeczywistości znacznie większe niż wcześniej sądzono - mają do 600 metrów głębokości. Pomyślcie o sześciu przylegających do siebie boiskach piłkarskich", powiedziała BBC dr Kelly Hogan z brytyjskiej rządowej organizacji badawczej British Antarctic Survey, która współprowadziła badania. Wyniki pomiarów batymetrycznych, to nie jedyne ponure odkrycie dotyczące Antarktydy. 

 

Położenie lodowca Thwaites na mapie fizycznej Antarktydy

 

Lodowiec Thwaites znajduje się na Antarktydzie Zachodniej nad Morzem Amundsena obok innego znanego lodowca - Pine Island. Ma powierzchnię ponad 190 tys. km², a w razie rozpadu wraz ze stykającym się z nim Pine Island podniósłby poziom światowego oceanu o 1,2 metra. Stąd nazywany jest "lodowcem zagłady". W ciągu ostatnich lat naukowcy odkryli wiele niepokojących zmian dotyczących tego lodowca. Cechą wspólną wyników badań jest to, że lodowiec ten rychło może zacząć się rozpadać.

 

Podmorskie kanały dostarczają ciepłą wodę pod lodowiec Thwaites 

Jeśli chcemy wiedzieć czegoś więcej na temat działania głębokich wód morskich odnośnie antarktycznych lodowców musimy znać ukształtowanie dna morskiego w sąsiedztwie danego lodowca. Problem w tym, że nie zawsze jest to możliwe. W przypadku krytycznego z punktu widzenia podnoszenia się poziomu wszechoceanu lodowca Thwaites naukowcy otrzymali możliwość dokładnego zbadania dna w 2019 roku. Nie zawsze istnieje taka możliwość ze względu na obecność gór lodowych czy grubej warstwy lodu pływającego. Podczas pierwszego rejsu w ramach projektu International Thwaites Gletscher Collaboration (ITGC), kiedy pojawiły się odpowiednie warunki, zbadano przeszło 2000 km² dna morskiego wzdłuż lodowca Thwaites. 

 

 

Ukształtowanie dna morskiego Morza Amundsena w sąsiedztwie lodowca Thwaites. Czerwone strzałki pokazują ścieżki przepływu głębokich wód okołobiegunowych do lodowca. Arndt i inni, 2013, The Cryosphere

Wyniki badań przy użyciu echosond pozwoliły naukowcom bliżej przyjrzeć się strukturze dna morskiego wód Morza Amundsena przy lodowcu Thwaites i Pine Island. Odkryto biegnące ku liniom gruntowania lodowca kanały i rynny mające nawet 800 m głębokości, którymi pod lodowiec może dostawać się ciepła woda o temperaturze nawet 1,5^oC. Linia gruntowania inaczej też uziemienia, to granica pomiędzy częścią lodowca spoczywającą na dnie morza i jego pływającą częścią.

Taka sytuacja stanowi wysokie ryzyko destabilizacji lodowca w przyszłości. Napływ ciepłych wód kanałami prowadzi do topnienia lodowca szelfowego od spodu, który zaczyna się kruszyć i rozpadać. Efekt ten jest szczególnie istotny w przypadku lodu spoczywającego na dnie odwrotnego zbocza - obszaru, gdzie dno opada w kierunku centrum kontynentu. Cofanie się linii gruntowania w takim przypadku prowadzi do utraty stabilności dużego fragmentu lodowca. Warto zwrócić przy tym uwagę, że ukształtowanie terenu pod lądolodem może też spowalniać jego topnienie i destabilizację. Wzniesienia terenu (tzw. wzloty batymetryczne) działają jako punkty zaczepienia. Chronią lądolód przed destabilizacją podstawy tak długo jak ciepła woda nie roztopi lodu na wzniesieniu.  Schemat obok (kliknij, aby powiększyć) pokazuje stadia destabilizacji lodowca Pine Island sąsiadującego z Thwaites. W latach 2009-2017 pomiary wykazały, że lodowce Thwaites i Pine Island opowiadały za ponad 30% rocznego zrzutu lodu z Antarktydy Zachodniej.

Mapa przedstawiająca batymetrię dna Morza Amundsena (głębokość i ukształtowanie terenu) oraz prędkości spływania lodu z lodowca Thwaites. Czerwone strzałki pokazują ścieżki dopływ głębokich wód okołobiegunowych. Ciemnoniebieska linia wyznacza zasięg szelfu lodowego Thwaites. Kolorowe linia pokazuję daty przebiegu linii gruntowania lodowca: 1992, 2011 i 2017 rok. Mouginot i inni, 2019, The Cryosphere

Ostatnie pomiary bilansu masy lodowca Thwaites pokazują, że lodowiec ten doświadcza jednej z najwyższych prędkości spływu do morza oraz cofania się linii gruntowania wśród antarktycznych lodowców. Obliczenia pokazują, że w ciągu ostatnich czterech dekad utrata masy netto lodowca Thwaites znacznie wzrosła z 4,6 Gt/rocznie w latach 1979-1989, do 34,9 Gt/rocznie w latach 2009-2017. To blisko ośmiokrotny wzrost w tak krótkim czasie. Lodowiec ten według analiz jest szczególnie podatny na cofanie się ze względu na rzeźbę dna morskiego nie tyle tylko co przed lodowcem (obecność odkrytych kanałów), ale tego co znajduje się w głębi Antarktydy Zachodniej. Spora część lądolodu spoczywa na dnie oceanicznym.

 

Jak stwierdził dr Tom Jordan z British Antartic Survey, odkryte niedawno kanały, są potencjalnymi ścieżkami dla ciepłych, głębinowych wód, które mogą wyrządzić szkody w miejscu, gdzie lodowiec jest jeszcze uziemiony. Wody te ze względu na rzeźbę dna morskiego i fakt ocieplającego się klimatu są także zdolne stopić podstawę szelfu lodowego. Skutkiem będzie przyspieszony spływ całego lądolodu do oceanu pod wpływem grawitacji - lodowce szelfowe będąc swoistym podnóżkiem działają jak zatyczka, uniemożliwiajac spływywi całej masy lodu.

Uszkodzenia w lodzie przyspieszają niestabilność lodowców szelfowych nad Morzem Amundsena

Innym problemem związanym z lodowcem Thwaites i sąsiadującym z nim Pine Island są zmiany, które można zobaczyć z góry. Obserwacje satelitarne pokazują, że oba lodowce są najszybciej zmieniającymi się obiektami glacjalnymi na Antarktydzie, jednak prognozowane tego, co wydarzy się w przyszłości jest bardzo trudne. Szybkie zmiany w Pine Islad i Thwaites podyktowane przez ocieplający się klimat oznaczają poważne konsekwencje dla wzrostu poziomu światowego oceanu. 

 Ewolucja uszkodzeń w lodowcu Pine Island i Thwaites w okresie od października 2014 do lipca 2020. Po prawej przedstawione są obszary w przybliżeniu oznaczone czarnymi prostokątami. Sentinel-1

Wkład tych lodowców podnoszenie się poziomu wszechoceanu wynosi w przybliżeniu 5%. W ciągu ostatnich kilku dekad zaobserwowano narastającą liczbę i rosnącą przy tym powierzchnię gór lodowych, cofnięcie się granicy lodowca szelfowego, czy też cofnięcie się linii gruntowania. Zdjęcia satelitarne pokazują coraz większą dynamikę tworzenia się szczelin, co potem skutkuje odrywaniem się kolejnych fragmentów lodowca.

Największe zmiany w postaci powstających pęknięć i szczelin miały miejsce po 1997 roku. W przypadku Pine Island ewolucja powstawania widocznych z góry szkód zaczęła się w 1999 roku. W drugiej połowie minionej dekady postęp zmian znacznie przyspieszył. Biorąc pod uwagę tempo zmian w ostatnich latach należy oczekiwać, że przyszłe zmiany w procesie tworzenia się pęknięć, a następnie odrywania kolejnych gór lodowych będą miały daleko idące konsekwencje dla stabilności lodowców. Zmiany są szybkie i będą coraz szybsze, więc będą wykraczać poza naturalne tempo związane z cieleniem się lodowców. 

 

 

Odchylenia temperatur od średniej 1951-1980 na Antarktydzie i wokół niej w dekadowych szeregach czasowych dla lat 1981-2019. NASA/GISS

Podsumowując, zmiany na Antarktydzie są wyraźne i niepokojące. Mimo iż nie obserwuje się tak jak w Arktyce trendu spadkowego w lodzie morskim Oceanu Południowego, to trend spadkowy co do ilości lodu w lądolodzie i lodowcach szelfowych jest widoczny. Odkrycia dotyczące perspektywy docierania ciepłych wód głębinowych podmorskimi kanałami, oraz narastających uszkodzeniach kreślą bardzo ponurą perspektywę dla Antarktydy. Zwłaszcza w kontekście dalszego wzrostu temperatur oceanów i atmosfery. Wzrost temperatur na Antarktydzie też jest widoczny, choć w mniejszym stopniu niż w Arktyce. Według NASA od lat 80. XX wieku do minionej dekady tego wieku średnia temperatura w dekadowym szeregu czasowym dla regionu antarktycznego (65-90^oS) wzrosła jedynie o 0,41^oC. To mało, bo kontynent otaczają wody Oceanu Południowego, gdzie klimat i temperatury są dyktowane przez Dryf Wiatrów Zachodnich. To nie znaczy, że zmiany są słabe. Regionalnie zaobserwowano wzrost temperatur tak samo silny jak w Arktyce. 

Reasumując, postępujące globalne ocieplenie jest na Antarktydzie tak samo widoczne, co w Arktyce. Biorąc pod uwagę gigantyczne masy lodu, które zaczęły gromadzić się ponad 40 mln lat temu, Antarktyda powinna budzić taki sam niepokój co Arktyka. Nawet stopienie paru lodowców oznacza drastyczną zmianę poziomu oceanów i gigantyczne straty. Ostatnie wyniki badań są tego przykładem.

Na podstawie: The Cryosphere, PNAS

Zobacz także:

• Gorąco na Antarktydzie - kolejna wielka góra lodowa oderwała się od lodowca , niedziela, 16 lutego 2020 Kolejna ogromna góra lodowa oderwała się od Antarktydy, dokładnie od lodowca Pine Island. Zdarzanie to zbiegło się z bardzo ciepłym okresem, jakiego w pierwszej połowie lutego 2020 doświadczył ten wydawało się wcześniej nieczuły na zmiany klimatu kontynent. Okazuje się, że Antarktyda jest tak samo czuła na zmiany co Arktyka. 
• Kolejne raporty pokazują, że Antarktyda traci coraz więcej lodu, piątek, 3 stycznia 2020
• Wielkie góry lodowe i nieuchronny wzrost poziomu mórz, sobota, 12 października 2019 
  

 

Wstępny raport PIOMAS dla września 2020

Minimalna objętość arktycznego lodu wyrażana w kilometrach sześciennych w tym roku będzie drugą najmniejszą w historii pomiarów prowadzonych od 1979 roku.

Objętość lodu w Arktyce w 2020 roku względem wartości z ostatnich lat i średniej 1979-2001. W lewym górnym rogu wyszczególnienie sezonowe dla wybranych lat i średnich dekadowych. PIOMAS

Według wyliczeń modelu PIOMAS na 16 września, objętość lodu wyniosła 4059 km³, co stanowi drugą najmniejszą wartość. Spowolnienie topnienia na przełomie lipca i sierpnia w wyniku zmiany wzorców pogodowych jest odpowiedzialne za brak rekordu. Należy też zwrócić uwagę na półroczne zimowe 2019/20, kiedy to warunki dyktowane przez silny wir polarny umocniły pokrywę lodową. Wir polarny nie przesądził jednak o wyniku wrześniowego minimum, gdyż jego skutki zostały zniwelowane jeszcze wiosną. Jeśli już, to zimowy wir polarny wprowadził jedynie pauzę i to w sumie z marnym skutkiem. Animacja obok (kliknij, aby powiększyć) pokazuje zmiany grubości lodu morskiego w w dniach 31 sierpnia - 15 września 2020.

Zmiany objętości lodu morskiego w Basenie Arktycznym i Morzu Beauforta w 2020 roku w stosunku do okresu 2005-2019. 

Kiedy spojrzymy na regionalne zmiany, to udział wiru polarnego w sukcesie wrześniowego minimum jest wręcz znikomy. Lato 2020 miało potencjał by doprowadzić do rekordu i to bardzo mocnego - objętość lodu na koniec lipca ocierała się o rekord. Regionalne wzorce pogodowe spowodowały, że wolno topił się lód na Morzu Beauforta, które ze względu na swoje położenie odgrywa ważniejszą rolę w roztopach niż Morze Łaptiewów czy Karskie. 

Na tej tabeli przedstawiona jest dokładna rozpiska objętości lodu na 16 września. W różowych kolumnach przedstawione są różnice względem poprzednich lat i średnich dekadowych, także ich procentowe wartości. Choć nie został pobity rekord, to różnica w stosunku do 2012 roku jest mała - 378 km³, czyli jedynie 10,3% różnicy. Dane PIOMAS pokazują też dowód na potencjał cieplny wód Oceanu Arktycznego. Niedawne odkrycia dotyczące gromadzenia się energii cieplnej pokazują, że jest coś na rzeczy. Tempo topnienia w połowie września było znacząco szybsze niż w ostatnich latach.

Jest nieprawdopodobne, że minimum objętości lodu wypadnie gdzieś między 17 a 20 września. Takie te 4059 km³nie jest wynikiem oficjalnym i ostatecznym. 

Zobacz także:

• Wstępny raport PIOMAS dla sierpnia 2020 Dzięki spowolnieniu topnienia czapy polarnej między 20 lipca a 10 sierpnia sytuacja co do ilości lodu morskiego nieco się poprawiła. Z drugiej strony patrząc na dane oraz to, co zaczęło dziać się z topnieniem po 10 sierpnia, to perspektywy wciąż są bardzo złe.