Rosnące śniegi w Eurazji - w ostatnich latach trend zanikł dzięki Europie

Od kilkudziesięciu lat obserwuje się zjawisko, które na pierwszy rzut oka przeczy globalnemu ociepleniu. To rosnący zasięg pokrywy śnieżnej zimą w Ameryce Północnej oraz w Eurazji. Coraz krótsze i łagodniejsze zimy w Europie sprawiają, że ten wieloletni trend wzrostowy uległ załamaniu. Zdjęcie satelitarne obok (kliknij, aby powiększyć) przedstawia zachodnią część Finlandii 12 stycznia 2020 roku. Nie ma tam śniegu. 

 Zmiany powierzchni pokrywy śnieżnej w Eurazji dla grudnia w latach 1975-2019. Rutgers University/GSL

Przez dekady obserwowano, jak śniegu na Ziemi przybywa. Dotyczy to zarówno Ameryki Północnej jak i Eurazji. To było świetne paliwo dla sceptyków globalnego ocieplenia i tych, którzy sądzą, że dwutlenek węgla emitowany przez człowieka nie ma znaczenia.  

 Powierzchnia pokrywy śnieżnej w Eurazji w 2019/2020 roku względem odchyleń standardowych okresu 1998/99-2011/12. Canadian Cryospheric Information Network

Dlaczego śniegu jest zimą coraz więcej skoro mamy globalne ocieplenie? Powinno być inaczej, a nie jest. Przede wszystkim ocieplenie zwiększa wilgotność powietrza, a to z kolei zwiększa intensywność opadów. Oznacza to silniejsze opady śniegu w regionach o warunkach sprzyjających powstawaniu śniegu. Rekordowe śnieżyce nie tylko nie przeczą globalnemu ociepleniu, ale są przewidziane w modelach klimatycznych i potwierdzają nasze prognozy wzrostu intensywności opadów. W przypadku Eurazji największy wpływ ma  środkowa część Azji na czele z Wyżyną Tybetańską. Panuje tam bardzo suchy klimat, wręcz pustynny, ale wzrost ilości wilgoci związany z temperaturami sprawia, że śniegu tam jest coraz więcej. Widać to na mapie obok - wyraźny obszar zaznaczony na niebiesko, także na kolejnej mapie poniżej.

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

Kolejną przyczyną jest zanik lodu morskiego w Arktyce, co powoduje zmiany w zachowaniu się prądu strumieniowego- jego silne meandrowanie. Z racji występowania tego zjawiska, zimne masy powietrza mogą wędrować na południe, wywołując opady śniegu tam, gdzie wcześniej ich nie było. Wpływa to na statystykę, która rysuje taki a nie inny wykres. W grudniu 2019 roku zmiany w Europie zmieniły wartości na wykresie. Z tego powodu powierzchnia pokrywy śnieżnej jest najmniejsza od 2006 roku. Europa wyraźnie hamuje trend, od 2006 roku, jak pokazuje pierwszy wykres, wieloletni wzrost został zatrzymany. Być może za kilka lat trend się odwróci i krzywa będzie skierowana w dół. Nie jest to jednak pewne w stu procentach, bo trzeba mieć na uwadze to, że śnieg lubi padać przy lekkim mrozie, a nie przy 40-stopniowym, gdzie powietrze jest bardzo suche. W końcu jednak ocieplenie stanie się na tyle duże, że spadek będzie widoczny w Azji, co w konsekwencji zmieni wygląd wykresu. To samo będzie dotyczyć Ameryki Północnej, i tym samym całego świata.

Pytanie brzmi, nie czy, a kiedy? A do tego czasu wciąż będziemy skazani na głosy sceptyków wieszczących od lat nadejście epoki lodowcowej.

Zobacz także:

• Na Ziemi przybywa śniegu, ale w grudniu 2019 może być inaczej, piątek, 27 grudnia 2019 Wieloletnie obserwacje pokazują, że powierzchnia zalegającego na półkuli północnej śniegu rośnie. Ale to dotyczy półrocza zimowego, w tym przypadku listopada i grudnia. Z drugiej strony, ten rok w przypadku grudnia może wyłamać się z wieloletniego trendu.

Pierwsze przeszkody w zamarzaniu Arktyki

Warunki dla zamarzania arktycznych wód w grudniu były dobre, tak samo jest w styczniu, ale tu już zaczynają się pojawiać problemy typowe dla obecnego stanu klimatu. Komórka polarna nie obejmuje całej Arktyki, mimo iż wir polarny przez cały grudzień i początek stycznia był silny. Z tego więc powodu, temperatury nie wszędzie spadają do odpowiednio niskich temperatur, a troposferyczny wir polarny, bezpośrednio kształtujący pogodę nie jest na tyle solidny, by umożliwiać dalsze efektywne zamarzanie. Po prostu jest za ciepło. Mapa obok (kliknij, aby powiększyć) przedstawia aktualny zasięg lodu morskiego w Arktyce. 

Temperatury w Arktyce na wysokości 10 hPa odzwierciedlające ułożenie i stan stratosferycznego wiru polarnego w dniach 16-22 grudnia 2019 roku. Po prawej: prędkość wiatru w m/s na wysokości 10 hPa. NOAA/ESRL

W grudniu stratosferyczny wir polarny był silny, temperatury spadały w jego centrum nawet do -90^oC, a wiatr osiągał prędkość 360 km/h. Sytuacja na przełomie grudnia i stycznia niewiele się zmieniła, także ułożenie samo wiru. Oznacza to, że warunki dla zamarzania teoretycznie są i będą dobre. Ale teoretycznie, ponieważ lód dociera do miejsc, gdzie woda jest tak ciepła, że musi minąć sporo czasu, by się wychłodziła. Do tego jeszcze, nie przez cały czas warunki atmosferyczne dają możliwość łatwego zamarzania arktycznych wód. 

Warunki pogodowe w Arktyce w dniach 7-11 stycznia 2020 roku. Fioletowe odcienie na mapie pokazują, gdzie znajduje się rdzeń troposferycznego wiru polarnego. Wetterzentrale

Wir polarny nie znajduje się nad centrum Oceanu Arktycznego, i mimo swojej siły nie jest duży. Powyższa animacja pokazuje to, co działo się z pogodą w Arktyce i wokół niej w ciągu ostatnich dni. Widać na przykład modelowe zachowanie się cyrkulacji strefowej z racji silnego wiru, przez co w Europie nie ma zimy. Sytuacja ta jest podkręcana przez globalne ocieplenie. W efekcie na przykład południe Finlandii jest pozbawione śniegu. Widać też próbę rozbicia troposferycznego wiru polarnego, bo w grudniu stratosferyczny wir polarny nie rozciągał się nad Morzem Czukockim. Arktyka nie jest więc całkowicie wolna od silnego meandrowania prądu strumieniowego, co ilustrują poniższe prognozy. Mapa obok pokazuje zmiany temperatur w Arktyce w ciągu ostatnich kilku dni na wysokości 850 hPa, co odzwierciedla ruch mas powietrza. Widać, że bardzo zimne masy powietrza nad Morzem Beringa były w ciągu ostatnich dni wypychane na północ.

Prognozowane warunki pogodowe w Arktyce na 15 i 16 stycznia 2020 roku. Tropical Tidbits

Wir polarny jest silny, ale nie zajmuje całej Arktyki, więc nadnaturalne meandrowanie prądu strumieniowego od czasu do czasu ma miejsce. I tak też stanie się w połowie stycznia, co pokazuje powyższa mapa. Na tle tego, co działo się w ciągu ostatnich lat, będzie to zdarzenie umiarkowane, ale mające wpływ na dalsze zamarzanie, przynajmniej jeśli chodzi o Morze Beringa i częściowo Czukockie oraz Beauforta. 

Powierzchnia lodu morskiego w 2019/2020 roku względem wybranych lat. Dane NSIDC, wykres Nico Sun 

Zamarzanie spowolniło, bo granica lodu dociera do miejsc, gdzie woda nie wychłodziła się do wartości pozwalających na dalszą kontynuację zamarzania. Resztę robią lokalne zmiany pogodowe. Na przykład na północy Oceanu Atlantyckiego wir polarny powoduje, że powstają teraz potężne niże baryczne, które ingerują w pak lodowy za pomocą silnego wiatru. Po pierwsze wiatr łamie cienki lód, a po drugie wprawia go w dryf, i tym samym przesuwa jego granicę dalej na północ. Mapa obok pokazuje odchylenia powierzchni lodu względem średniej 2007-2016.

Powierzchnia lodu morskiego na Morzu Beringa i Barentsa w 2020 roku w stosunku do lat 2007-2019. NSIDC

Po stronie pacyficznej polarne masy powietrza mają ograniczone możliwości ekspansji. Po stronie atlantyckiej nawet jeśli jest zimno, to działa silny wiatr. Efekt pokazują te dwa wykresy. Na Morzu Beringa tempo zamarzania wyhamowało, w ciągu następnych dni może dojść nawet do spadku zasięgu i powierzchni lodu. Z kolei na Morzu Barentsa lód wycofuje się, a podobne zdarzenie, nasilone przez brak zimy na północnym zachodzie Rosji powoduje wycofywanie się lodu na Morzu Karskim. 1 stycznia jego powierzchnia na Morzu Karskim wynosiła 0,83 mln km², i w ciągu 10 dni spadła do 0,81 mln km². 

 Mozaika zdjęć pokrywy lodowej Morza Barentsa z 8-10 stycznia 2020 roku. Sentinel, Sea Ice Denmark

To pierwsza w drugiej połowie sezonu zamarzania sytuacja, gdzie przyrost lodu zaczyna napotykać przeszkody. Na razie obecne zdarzenia należy traktować jako naturalne - gdzieś zamarza dobrze, gdzieś indziej nie. W styczniu tempo zamarzania wyraźnie hamuje, ale jak pokazują wykresy, szczególnie pierwszy dotyczący całościowej powierzchni - nawet w sytuacji obecności, wydawałoby się bardzo silnego wiru polarnego nie ma możliwości, by Arktyka wróciła do stanu sprzed. Klimat na Ziemi jest ciepły, więc czapa polarna prędzej czy później napotka przeszkody w zwiększaniu swoich rozmiarów w trakcie nocy polarnej.

Zobacz także:

• Raport z II połowy grudnia - długa noc, środa, 1 stycznia 2020 Zamarzanie arktycznych wod w drugiej połowie grudnia było nieco szybsze niż zwykle ze względu na obecność silnego wiru polarnego. Stałe, niemal niezmienne utrzymywanie się wiru polarnego zagwarantowało niskie temperatury powietrza nad Oceanem Arktycznym.
• Gwałtowne ocieplenie w Arktyce - zamarzanie Morza Czukockiego stanęło w miejscu, czwartek, 12 grudnia 2019 

PIOMAS (grudzień 2019) - arktyczna zima nie daje satysfakcjonującej poprawy

Po silnych roztopach z 2019 roku nastała noc polarna, która przynosi pewną poprawę sytuacji. Ilość lodu morskiego w stosunku do ostatnich lat nieco się zwiększyła. Są to jednak niewielkie zmiany, biorąc pod uwagę warunki pogodowe.

Objętość lodu w Arktyce w 2019 roku względem wartości z ostatnich lat i średniej 1979-2018. PIOMAS

O ile w październiku wyraźnie widoczne były skutki letnich roztopów, szczególnie po dość słabym początku zamarzania, to sytuacja szybko się zmieniła. Najsilniejszy od 40 lat wir polarny uwięził zimne masy powietrza w Arktyce, obniżając miejscami temperatury do -40^o᠎C. Adekwatnej do sytuacji reakcji nie ma. Owszem, tempo przyrostu lodu w grudniu wzrosło, było większe niż w ciągu ostatnich lat, lecz niewystarczające. Główną rolę odgrywało powierzchniowe zamarzanie. Animacja obok (kliknij, aby powiększyć) pokazuje, że zmiany grubości lodu nie idą dostatecznie w parze z tym co działo się w pogodzie. 

Grubość lodu morskiego 31 grudnia 2019 roku wobec lat poprzednich. 

Na tle poprzednich lat wciąż widać, że obecna grubość lodu jest zdecydowanie mniejsza. Jedynym rzucającym się w oczy wyjątkiem jest rok 2016, kiedy to niezwykle wysokie temperatury wód i atmosfery, szczególnie po stronie atlantyckiej mocno wyhamowały przyrost grubości pokrywy lodowej. Także też jej powierzchni. 

Na tej tabeli przedstawiona jest dokładna rozpiska objętości lodu na 31 grudnia. W różowych kolumnach przedstawione są różnice względem poprzednich lat i średnich dekadowych, także ich procentowe wartości. Objętość lodu na koniec miesiąca wyniosła 14 519 km³, wzrosła w stosunku do poprzednich lat. Za sprawą działania komórki polarnej nastąpiła wyraźna poprawa względem 2016 roku. Objętość lodu jest teraz o 1441 km³ większa niż wtedy, a to aż 11% różnicy. Należy mieć na uwadze to, że sezon zamarzania 2016/17 a obecny to dwa zupełnie przeciwne sobie wydarzenia. Wykres obok pokazuje tempo zwiększania się objętości lodu w grudniu. Jak widać, było ono szybsze od średniej z tej dekady, ale na koniec miesiąca spowolniło.

Grubość lodu morskiego w grudniu 2019 roku i jej odchylenia w stosunku do średniej 1981-2010. PIOMAS/Zachary Labe

Wyraźnie spowalniające tempo zwiększania się ilości lodu pod koniec grudnia jest związane z tym, że jego granica dociera do miejsc, gdzie woda jest ciepła. Należy też brać pod uwagę brak przyspieszenia wzrostu grubości lodu.

Grubość arktycznego lodu morskiego w 2019 roku w stosunku do okresu 2005-2018 i średnich wartości z lat 80. i 90. XX wieku. PIOMAS

Jak pokazuje wykres, w listopadzie i grudniu średnia grubość lodu rosła mniej więcej tak samo jak w ostatnich latach. W takich warunkach atmosferycznych, jakie miały miejsce w ciągu ostatnich kilkunastu tygodni wzrost powinien być szybszy. Przyczyna jest jasna - lód za szybko pokrył Ocean Arktyczny, i duża część ciepła została uwięziona pod lodem. Ostatniego dnia grudnia według danych PIOMAS średnia grubość lodu choć nie była rekordowo mała, to była niewielka, to tylko 125 cm, podczas gdy w 2018 roku było to 127 cm a w 2017 124 cm. Jedynie w 2016 roku było to zauważalnie mniej, bo 113 cm.

Zmiany średniej miesięcznej ilości lodu morskiego dla grudnia w latach 1979-2019. Dane PIOMAS

Oczywiście nie należy wykluczyć, że grubość lodu przyspieszy swój wzrost w tym miesiącu z racji występowania niskich temperatur. Problem w tym, że wir polarny i związane z nim bardzo zimne powietrze nie obejmują całego obszaru kriosfery.

Średnia w grudniu objętość lodu wyniosła niespełna 12,5 tys. km³, to 400 km³ więcej niż w rekordowym 2012 roku. To niewielkie pocieszenie z uwagi na to, że od 1979 roku czapa lodowa Arktyki jest o 52% mniejsza, a w stosunku do średniej z okresu 1979-2018 o 37% mniejsza.

Zobacz także:

• PIOMAS (listopad 2019) - wir polarny poprawił nieznacznie sytuację, piątek, 6 grudnia 2019  W drugiej połowie października warunki dla zamarzania arktycznych wód zmieniły się. Zapanował stabilny i dość silny wir polarny, który z drobnymi wahnięciami utrzymywał się do końca listopada. 
• PIOMAS (październik 2019) - kiepski początek sezonu zamarzania, czwartek, 7 listopada 2019 
• PIOMAS (wrzesień 2019) - zmiany są nieubłagane, niedziela, 6 października 2019 

Grudzień 2019 - ciemna noc

Grudzień 2019 roku charakteryzował się bardzo szybkim przyrostem lodu morskiego w Arktyce. Wszystko to za sprawą wiru polarnego, który zapewniał przez wiele dni niskie temperatury. Warto jednak przy tym zauważyć, że w skali całego grudnia temperatury w Arktyce nie były wcale takie niskie. 

 
Latem minionego roku na Morzu Beauforta i Czukockim doszło do wczesnego początku topnienia, czemu towarzyszyły i były potem konsekwencją wysokie temperatury powierzchni morza. Wrześniowe minimum 2019 było porównywalne z rokiem 2007 i 2016 - drugie najmniejsze w historii pomiarów. Jesienne zamarzanie arktycznych wód było powolne przez pewien czas, potem zdecydowanie przyspieszyło. Dzięki czemu w drugiej połowie grudnia zamarzło Morze Czukockie. Zatoka Hudsona zamarzła pod koniec grudnia. Lód pojawił się też się na Morzu Beringa, na którym w 2019 roku pokrywa lodowa była niewielka, podobnie jak rok wcześniej. Cechą charakterystyczną minionej dekady był niezmiennie niski zasięg arktycznego lodu morskiego w porównaniu do średnich długoterminowych.

Średni zasięg arktycznej pokrywy lodowej w grudniu 2019 roku. Fioletowa linia pokazuje średni zasięg lodu dla okresu 1981-2010 dla grudnia. Sea Ice Index - NSIDC

Już w październiku rozpoczęło się szybsze niż zwykle zamarzanie arktycznych wód z powodu szybko spadających temperatur. Grudzień kontynuował ten trend, w wyniku czego średni dla tego miesiąca zasięg lodu morskiego wyniósł 11,95 mln km², i był piątym najmniejszym w historii pomiarów ex aequo z 2006 rokiem. Pokrywa lodowa była tym samym o 0,89 mln km² mniejsza od średniej 1981-2010, a to jak na zmiany z ostatniej dekady jest dosyć niewielką różnicą.  Mapa obok (kliknij, aby powiększyć) pokazuje anomalie koncentracji lodu morskiego dla grudnia 2019 roku. Szybkie zamarzanie spowodowało, że na koniec grudnia spadł na siódme miejsce i był najwyższy od 2014 roku.

Zmiany zasięgu lodu morskiego w grudniu 2019 roku. AMSR2, Institute of Oceanography, University of Hamburg

Dobre warunki dla zamarzania zapewniało działanie wiru polarnego. Początkowo niezwykle wolno zamarzające Morze Czukockie w końcu definitywnie zamarzło - 24 grudnia. Tylko w 2016 i 2017 roku akwen ten zamarzł później.

Zmiany zasięgu arktycznego lodu morskiego w 2019/20 roku względem sezonu 2012/13 i średniej 1981-2010. 

Średnie tempo wzrostu zasięgu lodu morskiego w grudniu 2019 roku wyniosło aż 82,1 tys. km²/dziennie. Średnia dla grudnia to 64,1 tys. km² na dzień. W ciągu całego miesiąca czapa polarna powiększyła się o ponad 2,5 mln km². Tempo zamarzania w grudniu 2019 roku było trzecim najszybszym w historii po roku 2006 i 2016.

Odchylenia temperatur od średniej 1981-2010 dla grudnia 2019 roku. Wartość anomalii na poziomie ciśnienia 925 hPa (750 m.n.p.m). NOAA/ESRL

Temperatury w grudniu często spadały do -30^oC, pod koniec miesiąca nawet do -40^oC. Ale całościowo, jak ilustruje to powyższa mapa z danych NOAA, w Arktyce było względnie ciepło. Odchylenia w pasie od Morza Czukockiego do cieśniny Fram wynosiły 3-4^oC powyżej średniej. Te temperatury powiązane były z cyrkulacją atmosferyczną, bo mimo obecności wiru dochodziło do okresowych adwekcji ciepła. Dodatnie odchylenia były też podyktowane oddawaniem ciepła przez zamarzające rubieże arktycznych wód, jak południowa część Morza Czukockiego. Grudzień 2019 był dziewiątym najcieplejszym w historii pomiarów miesiącem w Arktyce. 

Zmiany średnich rocznych temperatur dla Barrow na Alasce i Wyspy Wrangla w latach 1978-2019. NASA/GISS

Grudzień 2019 nie był więc ani ciepły ani zimny. Niemniej temperatury w Arktyce rosną. Powyższe wykresy przedstawiają średnie roczne zmiany wartości dla Barrow i Wyspy Wrangla. W obu przypadkach widać wyraźny wzrost. Od pierwszej połowy lat 80. XX wieku do drugiej połowy lat 10. XXI wieku temperatura w sektorze pacyficznym Oceanu Arktycznego wzrosła 3,62^oC. 

Średnie procentowe tempo spadku zasięgu lodu morskiego dla grudnia w latach 1978-2019.

Od lat obserwuje się stopniowy, podyktowany globalnym ociepleniem spadek zasięgu lodu morskiego w Arktyce. W przypadku grudnia wynosi on 3,6% na dekadę. Tak więc w całym dotychczasowym okresie pomiarów grudniowa czapa polarna skurczyła się o blisko 15%. 

Zahamowanie w lodzie morskim Antarktydy

Średni zasięg antarktycznego lodu morskiego w grudniu 2019 roku w zestawieniu ze średnią 1981-2010.

Na Antarktydzie w ciągu ostatnich lat doszło do znacznego spadku zlodzenia Oceanu Południowego, ale w ostatnich dwóch latach nastąpiło odbicie. Średni dla grudnia 2019 roku zasięg lodu wokół Antarktydy wyniósł 9,3 mln km², to piąta najniższa w historii pomiarów wartość. Rekord należy do roku 2016 - 8,28 mln km². Biorąc pod uwagę te dane, na razie nie można mówić o zdecydowanym odwróceniu trendu i tym samym zmianach, jakie mają miejsce w Arktyce. Warto zauważyć, że sytuacja inaczej wygląda w przypadku lądolodu. 


Rok 2019 w Arktyce był wyjątkowo ciepły.
Temperatury powietrza w Arktyce były w 2019 roku zauważalnie wyższe od średniej wieloletniej, szczególnie wiosną i latem. Zachary Labe z University of California w Irvine, korzystając z danych z NCEP/NCAR Reanalsysis, zauważył, że temperatura powietrza na wysokości 925 mb na północ od 70^oN była jedną z trzech najwyższych w historii pomiarów satelitarnych prowadzonych od 1979 roku w całym okresie od kwietnia do października. Rekordowymi miesiącami były maj i sierpień.

Według NASA Goddard Institute for Space Studies średnie roczne temperatury w Arktyce w 2019 były drugimi najwyższymi w historii pomiarów satelitarnych, najcieplejszy był rok 2016. Temperatury powierzchni morza były wyższe od średniej w okresie letnim. Na wielu obszarach wolnych od lodu temperatury wód były 5^oC, a nawet więcej wyższe od średniej. Wysokie temperatury wód utrzymywały się również jesienią, hamując przyrost lodu przez pewien czas.

Na podstawie National Snow and Ice Data Center

Zobacz także:

• Listopad 2019 - stabilne zamarzanie na niskim poziomie, piątek, 6 grudnia 2019 Powolny przyrost pod koniec września, oraz w pierwszej połowie października spowodował, że czapa polarna w listopadzie tego roku była drugą najmniejszą w historii 41-letnich pomiarów satelitarnych. W listopadowym sezonie zamarzania wyróżniały się akweny: Morze Czukockie, Zatoka Hudsona i Cieśnina Davisa wraz z Morzem Baffina.
• Październik 2019 - dzika jazda w październiku, środa, 6 listopada 2019