NOAA Arctic Report Card 2021 cz.3

Arktyczny lód

Najważniejsze dane:

• Zimowe maksimum (marzec) i letnie minimum (wrzesień) zasięgu lodu morskiego w 2021 roku były mniej ekstremalne w porównaniu z ostatnimi kilkoma latami, ale wszystkie 15 najniższych minimów wystąpiło w ciągu ostatnich 15 lat.
• Wczesne rozpoczęcie topnienia i cofania się lodu morskiego wystąpiło na Morzu Łaptiewów, co doprowadziło do rekordowo małej jego grubości w maju i czerwcu. Z kolei zimowy dryf grubego, wieloletniego lodu do Morza Beauforta i Czukockiego spowodował późne i powolne wycofywanie się granicy paku lodowego.
  
• Powierzchnia wieloletniego lodu morskiego, na podstawie danych dostępnych od 1985 roku, osiągnęła pod koniec lata 2021  drugą najniższą wartość. Grubość lodu morskiego była mniejsza niż w ostatnich latach, a jego objętość w kwietniu 2021 była rekordowo niska (co najmniej od 2010 roku - z danych CryoSat-2).

Mierzony przy pomocy satelitów obszar lodu w Arktyce jest znacząco mniejszy niż miało to miejsce jeszcze kilkanaście lat temu.  Widoczne jest to szczególnie latem, kiedy trwa wzmożone topnienie. Ale zmiany od kilku lat stają się też wyraźne w okresie zimowym. W swoim raporcie naukowcy zwracają uwagę na rolę jaką odgrywa czapa polarna Arktyki - to klimatyzator planety, warunkujący taki, a nie inny klimat na Ziemi. Zmiany zachodzące w Arktyce są wskaźnikiem zmian klimatycznych. Poniżej przedstawione są mapy zasięgu lodu: marcowe maksimum i wrześniowe minimum.

Lewa mapa – średni zasięg lodu morskiego w marcu 2021. Prawa mapa – średni zasięg we wrześniu 2021. Fioletowa linia oznacza średni zasięg lodu w okresie 1981-2010. Dane NSIDC 

We wrześniu 2021 roku średni miesięczny zasięg pokrywy lodowej wyniósł 4,92 mln km², co stanowi dwunastą najmniejszą w historii pomiarów wartość. Pomiary satelitarne są prowadzone od 1979 roku. Samo zaś minimum wyniosło 4,72 mln km². Tabela obok (kliknij, aby powiększyć) przedstawia miesięczne średnie i oraz maksimum i minimum wartości zasięgu lodu, ranking, wartość średniej 1981-2010, odchylenie od średniej, oraz wartość trendu. Mimo słabego na tle ostatnich lat, wciąż niezmienny pozostaje trend, wszystkie 15 najniższych wrześniowych zasięgów wystąpiło w ciągu ostatnich 15 lat.

Procentowe zmiany zasięgu występowania lodu morskiego w Arktyce w latach 1979-2021 dla marcowego maksimum i wrześniowego minimum. Czarna krzywa oznacza marzec, czerwona wrzesień, wartości zasięgu wyznaczające wieloletni trend są oznaczone czarnymi i czerwonymi przerywanymi liniami.

Lód morski rozpoczął w 2021 roku odrabianie strat po prawie rekordowo niskim zasięgu i wyjątkowo późnym zamarznięciu jesienią 2020 roku. Tak niska jesienna wielkość zlodzenia może potencjalnie wpłynąć na cyrkulację stratosferyczną i późniejsze plamy zimna na średnich szerokościach geograficznych. Na początku 2021 roku zasięg lodu morskiego był niższy od średniej z lat 1981-2020 na Morzu Beringa i Barentsa, ale w innych miejscach zbliżony do średniej. Wysokie ciśnienie w styczniu i lutym utrzymywało się w syberyjskim sektorze Arktyki, przyczyniając się odbudowywania się lodu wzdłuż wybrzeża Syberii. Jednocześnie wzorce pogodowe doprowadziły do silnego dryfu grubego, wieloletniego lodu do mórz Beauforta i Czukockiego. W takiej sytuacji tempo wycofywanie się lodu, także na skutek warunków pogodowych było znacznie wolniejsze niż w ostatnich latach. Po stronie syberyjskiej, silne gradienty ciśnienia w kwietniu i maju ułatwiły wczesne rozpoczęcie topnienia i lokalne wycofywanie się lodu wiosną, co doprowadziło do rekordowo niskiego zasięgu na Morzu Łaptiewów w maju i czerwcu.

Wiek lodu
To ile ma lat dany fragment czapy polarnej i jak ma się to do ogółu powierzchni lodu jest jednym z wyznaczników zmian, jakie zachodzą w Arktyce. Wiek lodu i jego udział w całości pokazuje to, w jakiej kondycji jest czapa polarna. 

Zmiany obszaru, jaki zajmuje lód wieloletni i mający mniej niż 4 lata od 1985 roku do dziś. Powyżej mapy przedstawiające rozmieszczenie lodu wieloletniego i jednorocznego pod koniec sezonu topnienia w 1985 i 2021 roku.

Lód mający więcej niż 4 lata był niegdyś głównym składnikiem pokrywy lodowej w Arktyce. Dziś stanowi jedynie ułamek tego, co było jeszcze 40 lat temu. Wrześniowa powierzchnia wieloletniego lodu morskiego zmniejszyła się z 4,40 mln km² w 1985 roku do 1,29 mln km² w 2021 roku. W tym samym okresie zasięg najstarszego lodu (powyżej 4 lat) zmniejszył się z 2,36 mln km² do 0,14 mln km².

Grubość i objętość lodu morskiego
Poza danymi PIOMAS z Polar Science Center, przedstawiane są dane z pomiarów satelitarnych Cryosat-2 od końca 2010 roku. Poniżej przedstawione są dane dotyczące zmian objętości lodu w trakcie sezonu zamarzania (od połowy października do połowy kwietnia).

Grubość lodu morskiego: (a) Średnia miesięczna grubość lodu morskiego od października do kwietnia, obliczona z pomiarów ICESat-2 (kółka) i CryoSat-2/SMOS (trójkąty) dla lat 2018-19 (niebieski), 2019-20 (zielony) i 2020-21 (ciemnoszary). Poniżej mapy przedstawiają średnią grubość lodu morskiego w kwietnia 2021 roku z (b) ICESat-2 (ciemnoszare obszary nie mają danych) i (c) CryoSat-2/SMOS; (d) anomalia grubości CryoSat-2/SMOS (względem średniej z lat 2010-20).  

Satelity ICESat-2 i CryoSat-2/SMOS śledziły sezonowy przyrost od października do kwietnia w ciągu ostatnich trzech lat, w których obie produkty były dostępne. Zimowy lód morski w sezonie 2020/21 był najcieńszy z tych trzech lat w obu po,miarach i najcieńszy w pełnym zapisie CryoSat-2/SMOS (począwszy od zimy 2010/11). Pola grubości lodu morskiego z kwietnia 2021 roku z ICESat-2 i CryoSat-2/SMOS są generalnie spójne, ale z pewnymi różnicami regionalnymi. Oba pokazują typowy wzór geograficzny z najgrubszym lodem wzdłuż Archipelagu Arktycznego i północnej Grenlandii. Jednak porównując kwiecień 2021 do średniej z poprzednich lat (2010-20) w zapisie CryoSat-2/SMOS, lód wzdłuż Archipelagu Arktycznego i północnej Grenlandii jest cieńszy niż zwykle, co wskazuje na rozrzedzenie najgrubszego lodu w Arktyce. Grubszy niż przeciętnie lód w kwietniu 2021 roku występuje w obszarach przybrzeżnych, szczególnie wzdłuż wybrzeży mórz Beauforta i Czukockiego, prawdopodobnie z powodu wspomnianego transferu lodu wieloletniego do tego regionu. Różnice w grubości śniegu w stosunku do wielolecia wartości pokrywy śnieżnej użytej w danych CryoSat-2/SMOS mogą również odpowiadać za niektóre różnice między latami.

 

Pokrywa śnieżna

Najważniejsze dane:

• Anomalne wartości powierzchni pokrywy śnieżnej w euroazjatyckiej części Arktyki były silnie ujemne w maju jak i w czerwcu. Podobnie, choć łagodniej wyglądała sytuacja w Ameryce Północnej. 
• Okres bezśnieżny latem 2020 roku w całej Eurazji był najdłuższy od co najmniej 1999 roku.
• Od 2006 roku powierzchnia śniegu w Ameryce Północnej rok do roku była poniżej średniej wieloletniej, podobnie było w Eurazji, ale z jednym wyjątkiem.
  

Arktyczne obszary lądowe (na północ od 60°N) przez cały rok pokrywa śnieg. Okres letni trwa bardzo krótko. Większość śniegu wtedy znika do lipca. Tak było w XX wieku. W ostatnich latach z powodu ocieplającego się klimatu lato w Arktyce staje się coraz wyraźniej widoczną porą roku, która nie jest już krótkim okresem przejściowym między wiosną a jesienią. Moment, kiedy topnieje śnieg w Arktyce jest ważny. Im wcześniej on topnieje, 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. 

Obszar zajmowany przez śnieg
Poniższe dane ilustrują zmiany powierzchni śniegu oddzielnie: dla Ameryki Północnej i Eurazji dla maja i czerwca.   

Odchylenia powierzchni pokrywy śnieżnej dla maja i czerwca w latach 1967-2021 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. NOAA, Climate Data Record (CDR)

O ile w okresie zimowym śnieg wciąż zajmuje ogromne powierzchnie i nie widać trendu spadkowego, to zupełnie inaczej jest wiosną. Wysokie temperatury powodują, że śnieg bardzo szybko się topi, więc jego powierzchni szybko znika. Powierzchnia, jaką zajmował śnieg w maju i czerwcu 2021 roku była w Eurazji niezwykle mała. W maju piąta najmniejsza w historii pomiarów wartość, w czerwcu trzecia. Inaczej, ale też poniżej średniej odnotowane zostały wartości w Ameryce Północnej: w maju czternasta i w czerwcu szesnasta.

 Czas występowania oraz ilość śniegu
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. 

Czas występowania pokrywy śnieżnej w dniach, w odniesieniu do okresu 1998-2010. Pe lewej –  sierpień-styczeń 2019/21, po prawej – luty-lipiec 2021.

Pomiary wskazują, że jesienią 2021 roku opady śniegu w dużej części Eurazji, zwłaszcza na wschodzie Syberii zaczęły się później niż zwykle. Inna sytuacja miała miejsce w Ameryce Północnej. Szybkie wiosenne roztopy w Rosji sprawiły, że cały okres bezśnieżny w 2020 roku był najdłuższy od czasu rozpoczęcia bazy danych w 1998 roku w całej Eurazji i drugi najdłuższy w całej Arktyce.  Podobnie jak wiosną 2020 roku, wczesne roztopy w Eurazji w 2021 były napędzane przez utrzymujące się, ponadprzeciętne temperatury w okresie kwiecień-czerwiec. Chociaż wczesne roztopy w 2021 roku były bardziej rozległe w całej Eurazji niż w roku ubiegłym, to jednak ich intensywność była nieco mniejsza, co skutkowało niemal rekordowo małą powierzchnią pokrywy śnieżnej w Eurazji  w czerwcu 2021 roku.

Odchylenia głębokości pokrywy śnieżnej w procentach względem średniej 1999-2018, dla a) marca, b) kwietnia, c) maja, d) czerwca 2021 roku.  

Odchylenia ilości śniegu dla kwietnia 2021 roku wskazują na ponadprzeciętną akumulację śniegu w Ameryce Północnej i nieco poniżej średniej w Eurazji. Ponadprzeciętna grubość pokrywy śnieżnej w Ameryce Północnej jest widoczna w marcu i kwietniu w dużej części tego regionu (z wyjątkiem części kontynentu przylegających do Morza Beauforta). W Eurazji akumulacja śniegu w marcu była zbliżona do normalnej: ponadprzeciętne wartości w centralnej i wschodniej Syberii zostało zrównoważone przez poniżej przeciętne wartości w zachodniej Rosji i Skandynawii. Wysokie temperatury wiosną spowodowały zmniejszenie ilości śniegu w zachodniej Eurazji. Do maja grubość pokrywy śnieżnej na większości kontynentu była poniżej normy. W przeciwieństwie do Eurazji, ilość śniegu w Ameryce Północnej generalnie utrzymywała się powyżej normy do czerwca, zwłaszcza na Archipelagu Arktycznym. Jednak nawet tam, gdzie grubość śniegu była sezonowo wyższa od średniej, całkowite topnienie śniegu na większości obszaru nastąpiło nieco wcześniej niż zwykle. Wykres obok pokazuje średnie odchylenia (1981-2010) ilości ekwiwalentu wody zawartej w pokrywie śnieżnej dla kwietnia w latach 1980-2021. Czarnym kolorem oznaczona jest Ameryka Północna, czerwonym Eurazja. Wyróżnione punkty oznaczają rok 2021.

Długofalowe trendy zmian zasięgu występowania śniegu są spadkowe. Dla maja trend spadkowy wynosi 3,9% na dekadę, a dla czerwca aż 15,5%. Z kolei w trend spadkowy ilość śniegu wyrażony w ekwiwalencie wody dla kwietnia całościowo jest bardzo łagodny, wynosi jedynie 2,0%.

Na podstawie: Arctic Report Card 2021: Sea Ice, Terrestrial Snow Cover