czwartek, 4 lutego 2021

Skutki rozpadu wiru polarnego - poczujemy to

Na początku stycznia rozpadł się wir polarny w stratosferze. Teraz będziemy mogli odczuć skutki jego rozpadu. Będziemy mieli zimę... jak z bajki.

Prędkość wiatru w Arktyce na wysokości 10 hPa (około 30 km nad powierzchnią Ziemi) w dniach 1-9 stycznia (średnie 3-dniowe) 2021 roku. NOAA/ESRL

Normalnie rozkład wiatrów jest taki, że mają one elipsoidalny kształt z centrum nad Oceanem Arktycznym. Wiatr przekracza nawet 300 km/h a temperatura we wnętrzu wiru spada do -80oC. Wir rozpadł się na początku stycznia, a temperatury z -80oC wzrosły do -20oC. Mapa obok (kliknij, aby powiększyć) pokazuje temperatury w stratosferze 4 stycznia 2021. Przyczyną rozpadu wiru polarnego są temperatury w Arktyce. Jest to zjawisko, które wcześniej się zdarzało, ale w ostatnich latach zdarza się częściej. W listopadzie i grudniu wir nie był silny, zresztą już wcześniej wysokie temperatury w Arktyce mocno wpływały na wir troposferyczny i tym samym na prąd strumieniowy. Teraz staje się to ewidentne. Ciepło dotarło do stratosfery i doszło do rozpadu. Teraz mamy już całkowitą dezintegrację wiru w troposferze. 
 
Prognozowane warunki pogodowe w Arktyce na 5-8 lutego 2021 roku. Tropical Tidbits

Czeka nas prawdziwa zima, spadek temperatur do kilkunastu stopni poniżej zera, nawet w ciągu dnia. Kiedy temperatury w Arktyce rosną, maleje różnica (gradient) temperatury pomiędzy północą a południem. W rezultacie prąd strumieniowy, który napędza ruch niżów nad Europą, Ameryką Północną i Azją, zaczyna zwalniać i meandrować. Sięga coraz dalej na południe i północ, a jego spowolnienie powoduje, że języki ciepłego suchego powietrza z południa lub chłodnego i wilgotnego z północy dłużej utrzymują się nad danym obszarem. W miarę ocieplania się Arktyki ekstremalna pogoda utrzymuje się więc znacznie dłużej. I tak właśnie będzie się działo. Co ciekawe, obszar Oceanu Arktycznego na całe szczęście nie doświadczy fal ciepła, tak jak miało to miejsce w poprzednich latach. Wzory baryczne będą układać się tak, że generalnie ciepło tam nie popłynie, ale za to na Półwyspie Labradorskim, nad Morzem Baffina i Zatoką Hudsona dojdzie do olbrzymiego wzrostu temperatur, nawet powyżej zera. U nas sytuacja będzie zgoła inna.
 
Prognozowane na luty 2021 średnie globalne odchylenia temperatur (okres odniesienia 1981-2010). NOAA: Seasonal climate forecast from CFSv2
 
Według prognoz na najbliższe dni czeka na zima, nawet mocna. Ale mimo to będą regiony, gdzie sytuacja będzie wyglądać inaczej.  Prognozy naukowców, jak lustruje to powyższa mapa, potwierdzają też prognozy świstaka Phila. W USA zima też ma być surowa. Ostatnio wschodnie stany, w tym Nowy Jork doświadczyły śnieżyc. W Europie natomiast są i będą miały miejsce ogromne skrajności. Na Węgrzech np. dziś notowano temperatury rzędu 13-16
oC. W przyszłym tygodniu, gdy my będziemy dygotać się z zimna, męczyć się z naszymi samochodami, od Francji po Rumunię ma być od 10 do nawet 20oC. Przy czym najcieplej ma być na południowym wschodzie Europy. Z kolei w Arktyce, mimo rozpadu wiru polarnego będzie spokojnie. Rejon czapy polarnej Oceanu Arktycznego nie będzie doświadczać fal ciepła takich jak w latach 2016-2018. Zima w Arktyce nie będzie rekordowo ciepła i ekstremalna.


Zobacz także:

środa, 3 lutego 2021

Styczeń 2021 - inny niż w ostatnich latach

Styczeń 2021 różnił się od tych z lat 2016-2019. Pokrywa lodowa mimo, iż w dalszym ciągu miała mniejsze od średniej wieloletniej rozmiary, to nie znalazła się na podium. Arktyka nie była też tak ciepła jak w ostatnich latach jeśli chodzi o styczeń, duża była w tym rola północnej Syberii. Z kolei poprzedni rok na Ziemi był ex aequo najcieplejszym w historii pomiarów.

Średni zasięg arktycznej pokrywy lodowej w styczniu 2021 roku. Fioletowa linia pokazuje średni zasięg lodu dla okresu 1981-2010 dla stycznia. Sea Ice Index - NSIDC

Zasięg arktycznego lodu morskiego uśredniony dla stycznia 2021 roku wyniósł 13,48 mln km2 - szósta najmniejsza w historii pomiarów wartość. To 0,4 mln km2 więcej niż w rekordowym wtedy 2018 roku i 0,94 mln km2 mniej niż wynosi średnia 1981-2010. Najmniejsze zlodzenie występowało w sektorze atlantyckim, co wiąże się z długofalową zmianą określaną jako "atlantyfikacja" Morza Barentsa. Odmienna sytuacja miała miejsce na Morzu Ochockim, a także na Morzu Beringa, gdzie zasięg był mniejszy od średniej, ale różnice nie były tak duże jak w poprzednich latach. Mapa obok (kliknij, aby powiększyć) pokazuje anomalie koncentracji lodu morskiego dla stycznia 2021 roku. 
 
 Zmiany zasięgu lodu morskiego w styczniu 2021 roku. AMSR2, Institute of Oceanography, University of Hamburg

Skutki działania wiru polarnego, który rozpadł się na przełomie grudnia i stycznia zaowocowały dosyć szybkimi zmianami. Z wyjątkiem Morza Baffina i Labradorskiego arktyczne akweny zamarzały bez większych przeszkód. Sytuacja była podobna do tej z zeszłego roku.
 
Zmiany zasięgu arktycznego lodu morskiego w 2020/21 roku w stosunku do ostatnich lat i średniej 1981-2010.
 
Jeszcze na początku stycznia pokrywa lodowa znajdowała się dość blisko rekordowych wartości, a tempo zamarzania szybko zmieniło tę sytuację. Już w połowie miesiąca zasięg lodu był większy niż średnia z ostatnich 10 lat. Lód morski w styczniu zwiększył swoje rozmiary o 1,42 mln km2, w tempie szybszym od średniej wieloletniej. 

Odchylenia temperatur od średniej 1981-2010 dla stycznia 2021 roku. Wartość anomalii na poziomie ciśnienia 925 hPa (750 m.n.p.m). NOAA/ESRL

Arktyka w styczniu 2021 nie była rekordowo ciepło, a jak pokazuje to wykres poniżej, wartość dla stycznia znalazła się poza podium. Mimo to region charakteryzował się w dalszym ciągu ponadprzeciętnymi wartościami, które po części były związane z ogromnymi roztopami latem, a po części ze styczniowym rozkładem ciśnienia. Znacznie wyższe niż zwykle temperatury miały miejsce w atlantyckim sektorze, a zwłaszcza nad Morzem Baffina - nawet do 8
oC powyżej średniej. W Kanadzie i na Alasce sytuacja była odmienna od tej, jaka miała miejsce na Syberii - temperatury były od 2 do 6oC wyższe od średniej wieloletniej, a lokalnie zamiast śniegu występowały tam opady deszczu. Taki rozkład temperatury był związany z układami barycznymi, co pokazuje mapa obok. Całościowo przypowierzchniowe temperatury w Arktyce były w styczniu o 2,63oC wyższe od średniej 1981-2010.


Zmiany średnich miesięcznych temperatur w Arktyce (60-90oN) dla stycznia w latach 1979-2021. NOAA/NCEP

Tym razem Arktyka nie była rekordowo ciepła. Styczeń w regionie był szóstym najcieplejszym w historii pomiarów, wokół bieguna północnego dopiero dziewiątym. Średnia dla stycznia temperatura przypowierzchniowa wyniosła -19,51oC. Rekordzistą jest rok 2016. Warto przypomnieć, że cały rok 2020 na Ziemi był rekordowo ciepły, ex aequo z 2016

Średni miesięczny zasięg lodu morskiego dla stycznia w latach 1979-2021

Średnioroczne tempo spadku zlodzenia w trendzie wynosi dla stycznia 2021 roku 44,7 tys. km2, a więc 3,1% na dekadę w stosunku do średniej 1981-2010. Od 1979 roku grudniowe zlodzenie arktycznych wód skurczyło się o 1,88 mln km2.


Antarktyczny lód morski
Przełom 2020/21 roku charakteryzował się dość powolnymi roztopami na Oceanie Południowym. 
 
Średni zasięg antarktycznej pokrywy lodowej w styczniu 2021 roku. Fioletowa linia pokazuje średni zasięg lodu dla okresu 1981-2010 dla stycznia. Sea Ice Index - NSIDC
 
Średnie tempo roztopów lodu morskiego wokół Antarktydy było w styczniu na ogół bliskie średniej wieloletniej lub wolniejsze. Tylko między 19 a 24 stycznia doszło do większych spadków. Na koniec stycznia lód morski na Oceanie Południowym miał 3,4 mln
km2, to 18-ta najmniejsza w historii pomiarów wartość. Mimo znacznych roztopów w latach 2017-2019, inaczej niż w Arktyce nie notuje się tam jak na razie trendu spadkowego. Co innego w przypadku lądolodu, gdzie zmiany nabrały w ostatnich latach rozpędu.
 
Na podstawie National Snow and Ice Data Center: A lopsided January

Zobacz także: 

poniedziałek, 1 lutego 2021

Raport za II połowę stycznia - jakiś powrót do normalności

Pomimo rozpadu wiru polarnego w stratosferze, Arktyka nie doświadczyła jeszcze silnych adwekcji ciepłych mas powietrza i obecności wzorców pogodowych, które hamowałyby proces zamarzania. Wir polarny w troposferze zaczął się stopniowo rozczłonowywać, co ilustruje animacja obok, ale warunki pogodowe sprzyjały dalszemu zamarzaniu. Dzięki temperaturom, które w styczniu znacznie się obniżyły, zewnętrzne obszary morskie mogły zamarzać bez przeszkód. Mimo to Arktyka cały czas jest obszarem, gdzie temperatury są wyższe od średniej wieloletniej z czapą polarną o mniejszych niż kiedyś rozmiarach.
 
Zobacz mapę koncentracji arktycznego lodu morskiego w tak zwanych fałszywych barwach.     
 
Zasięg i koncentracja arktycznego lodu morskiego. AMSR2, University of Bremen

Warunki pogodowe spowodowały, że tempo zamarzania w Arktyce było na tyle szybkie, w wyniku czego czapa polarna osiągnęła imponujące jak na ostatnie lata rozmiary. Niskie temperatury i słaba prędkość wiatru (brak fragmentacji paku lodowego) zaowocowały tym, że w drugiej połowie stycznia wzrosła koncentracja lodu morskiego. Spadła liczba pęknięć i szczelin. Animacja obok (kliknij, aby powiększyć) przedstawia zmiany zasięgu i koncentracji arktycznego lodu morskiego w drugiej połowie stycznia 2021.
 
Zasięg arktycznego lodu morskiego w 2021 roku i wyszczególnienie względem wybranych lat oraz średniej 1981-2010. Wykres pokazuje zapis dziennych odczytów w 5-dniowej średniej. NSIDC

Takich konsekwencji rozpadu wiru polarnego jak latach 2016-2018 na razie nie zaobserwowano. To pozwoliło na to, że tempo zamarzania było wyraźnie szybsze od średniej wieloletniej - 46,8 tys. km2/dziennie w drugiej połowie miesiąca, średnia wieloletnia dla tego okresu wynosi 36 tys. km2/dziennie. 
 
Rezultatem jest dość spory zasięg lodu - 31 stycznia wartość ta liczyła 14,07 mln km2, to 0,6 mln km2 więcej niż w rekordowym wtedy 2018 roku. W stosunku do średniej 1981-2010 pokrywa lodowa 31 stycznia 2021 była o 0,83 mln km2 mniejsza, co stanowi różnicę 5,6%. Mapa NSIDC obok ilustruje aktualne różnice w zlodzeniu arktycznych wód względem średniej 1981-2010.
 
Powierzchnia lodu morskiego w 2021 roku względem wybranych lat. Dane NSIDC, wykres Nico Sun

W ciągu ostatnich dni powierzchnia lodu morskiego (area) rosła nawet szybkiej niż zasięg (extent). Niewątpliwie jest to zasługa niskich temperatur. Szczeliny i luki w pofragmentowanym wcześniej lodzie zniknęły, gdy ustał wiatr, a temperatury pod bezchmurnym niebem spadły. Pak lodowy uformował się nawet na rubieżach czapy polarnej, nawet na Morzu Beringa i Barentsa. Mapa obok pokazuje odchylenia powierzchni lodu względem średniej 2007-2016. W ostatnich latach niezmiernie rzadko możemy obserwować sytuację, kiedy powierzchnia lodu jest większa niż w przedziale czasowym tego wieku, w tym przypadku chodzi o lata 2000-2019. Być może taki stan rzeczy poprawi także objętość lodu. Lity pak lodowy łatwiej się pogrubia niż kra lodowa, gdzie fale morskie mogą ten proces zakłócać, a dryf lodu jest szybszy. 

Powierzchnia lodu morskiego na Morzu Beringa i Barentsa w 2021 roku w zestawieniu ze zmianami w latach 2007-2020. NSIDC
* Przedstawione dane uwzględniają większy obszar arktycznych akwenów niż geograficzny. Obejmują część wód Basenu Arktycznego. Morze Barentsa ma 1,4 mln km2.

To, co teraz obserwuje się w Arktyce, a jeszcze gdy się spojrzy na aurę w Polsce może wywołać sporą aktywność klimatycznych negacjonistów. Jest to jednak swego rodzaju hurraoptymizm. Jakiś powrót do normalności jest, choć pokrywa lodowa całościowo i względem wielu niektórych akwenów jest w dalszym ciągu mniejsza od średniej wieloletniej. Przykładowo lód na Morzu Barentsa osiągnął spore rozmiary, ale to nie to samo, co 20-30 lat temu.
 
 
Odchylenia temperatur od średniej 1981-2010 na półkuli północnej w latach 2001-2010 i 2011-2020 dla stycznia NASA/GISS
Odchylenia temperatur od średniej 1981-2010 w Arktyce w 2020 i 2021 roku dla 15-30 stycznia. NOAA/ESRL

Dość dobre warunki dla zamarzania są fluktuacją w trendzie, sama zaś Arktyka jest w dalszym ciągu cieplejsza niż kiedyś. Cyrkulacja atmosferyczna związana z rozpadem wiru polarnego doprowadziła do utrzymania się ponadprzeciętnych, choć nie ekstremalnych odchyleń temperaturowych nad Oceanem Arktycznym. Między Archipelagiem Arktycznym a Svalbardem uśrednione dla drugiej połowy stycznia odchylenie wyniosło +5
oC, ujemna anomalia objęła Syberię, na której od wielu dni panują siarczyste mrozy, sięgające -50oC. 

Zmiany średnich temperatur wokół bieguna północnego (80-90oN) w 2021 roku względem średnich z poszczególnych dekad. DMI, grafika Nico Sun
 
Średnia temperatura na początku stycznia wokół bieguna północnego wynosiła -13oC, była więc bardzo wysoka. W ciągu miesiąca nastąpił dwukrotny spadek. Pod koniec stycznia temperatury nad Oceanem Arktycznym były zbliżone do średniej wieloletniej, co oznacza wartości rzędu od -25 do -35oC, miejscami mróz okazał się jeszcze większy. 

Odchylenia temperatur od średniej 1958-2002 powierzchni arktycznych wód dla 31 stycznia w latach 2015-2021. DMI

Niskie temperatury występują także na obrzeżach, tam gdzie zamarzają ostatnie fragmenty obszarów morskich. Z racji tego wygasają wcześniej bardzo wysokie odchylenia temperaturowe wód. Sytuacja jest niemal identyczna co rok temu o tej samej porze. Wyziębiona woda może więc zamarzać dalej, ale dni nieuchronnie stają się coraz dłuższe, zwiększa się ilość energii docierającej do powierzchni Ziemi. Leżące dalej na południe obszary morskie przestaną się wychładzać za parę tygodni, i dalej pokrywa lodowa nie będzie mogła się rozszerzać. Animacja obok pokazuje zmiany odchyleń temperaturowych powierzchni wód w styczniu 2021 roku.

 
Grubość lodu morskiego w latach 2016-2021 dla 31 stycznia. Naval Research Laboratory, Global HYCOM

Niskie, ostatnio wręcz bardzo bliskie normy wieloletniej temperatury dają tę możliwość, że czapa polarna może zwiększać swoją grubość. Efekt szybkiego zamarzania i więzienia pod spodem ciepłych wód także stopniowo wygasa. Zimno robi swoje, ale trzeba mieć na uwadze to, że z powodu tego co działo się latem zeszłego roku, cały proces jest opóźniony. Co z tego, że teraz jest zimno, skoro za niecałe dwa miesiące zacznie się dzień polarny. Pogoda po prostu nie zdąży się wyrobić. Powierzchnia lodu będzie w marcu spora, ale grubość lodu w dalszym ciągu mniejsza niż kiedyś. Potem wszystko będzie zależało od letniego topnienia. Zestawienie map pokazuje, że różnice w  stosunku do zeszłego roku są niewielkie, za to duże względem wcześniejszych lat. 

Pokrywa lodowa w Basenie Arktycznym od strony Oceanu Atlantyckiego w dniach 29-31 stycznia 2021. Sentinel-1 AB, Sea Ice Denmark

Pokrywa lodowa Basenu Arktycznego (dolna część zdjęcia) i Morza Łaptiewów (górna część zdjęcia) 31 stycznia 2021 roku. Zdjęcie wykonane jest w obrazie uzyskanym przy pomocy pomiaru tzw. temperatury jasnościowej. NASA Worldview

Mamy więc pewien tu powrót do normalności, sytuację podobną do zeszłorocznej. Tyle tylko, że aktualne wzorce pogodowe i sama wielkość pokrywy lodowej mogą doprowadzić do wykształcenia się wzorców pogodowych, które będą sprzyjać letnim roztopom. Tak było rok temu, podobnie też w 2012 roku. Z kolei prognozy długoterminowe wciąż wskazują na rekordowe roztopy latem tego roku

Zobacz także:

czwartek, 28 stycznia 2021

Wstrząsające prognozy NOAA nadal są aktualne

Miesiąc temu zostały przedstawione prognozy opracowane przez Narodową Służbę Oceaniczną i Atmosferyczną (NOAA) dotyczące sezonu roztopów w 2021 roku. Prognozy były szokujące, wcześniej takich zmian w poprzednich latach nie prognozowano. 

Czy się sprawdzą? Przedstawiona zostanie następna ich aktualizacja, ale spójrzmy na to, co działo się dotychczas:

Zasięg arktycznego lodu morskiego w 2021 roku względem wybranych lat oraz średniej 1981-2010. Wykres pokazuje zapis dziennych odczytów w 5-dniowej średniej. NSIDC

Prognozy na styczeń 2021 i luty wskazywały na to, że sezon zamarzania będzie przebiegać bez większych problemów. Wartość zasięgu lodu miała utrzymywać się poniżej średniej wieloletniej, ale nie trzymać się też wartości z rekordowych lat, czyli roku 2017 i 2018. Tak się stało. I najprawdopodobniej według obecnych prognoz pokrywa lodowa w lutym ma osiągnąć duże jak na ostatnie lata wartości - mimo rozpadu wiru polarnego. Prognoza wskazuje nawet na 15 mln km2 już w lutym, co teoretycznie jest możliwe, choć prognoza nie jest precyzyjna ze względu na swoją wielką długoterminowość. Patrząc jednak na rozmieszczenie lodu i odchylenia zasięgu przedstawione na mapie obok, należy wysunąć wniosek, że tak może być. W praktyce jednak będzie nieco mniej, ale wartości będą bardzo podobne do tych sprzed roku. 
 
Jak więc może wyglądać lato 2021?
 
Prognozowane na okres styczeń-wrzesień 2021 odchylenia i zmiany zasięgu arktycznego lodu morskiego w mln km2. NOAA: Seasonal climate forecast from CFSv2
 
Sam początek sezonu topnienia ma być według tych prognoz agresywny, co będzie wiązało się z wielkością czapy polarnej. Daleko wysunięta na południe granica bardzo cienkiego lodu
już w marcu zacznie się  szybko przesuwać na północ, gdy wzrosną temperatury. Impet zostanie nabrany w kwietniu, a potem w maju, kiedy zbyt duża powierzchnia bardzo cienkiego lodu będzie szybko znikać pod wpływem rosnących temperatur. Jest w tym logika, bo czapa polarna faktycznie jest cienka jak plaster, co pokazuje mapa HYCOM obok (kliknij, aby powiększyć). Mamy już koniec stycznia, a dominującym elementem czapy polarnej est lód grubości nie większej niż 1,5 metra. Jeśli weźmiemy pod uwagę temperatury panujące z racji globalnego ocieplenia, ilość energii zgromadzonej przez oceany, to tak - w tych prognozach jest jakiś sens.   

Prognozowane na okres czerwiec-wrzesień 2021 odchylenia koncentracji i zasięgu arktycznego lodu morskiego. NOAA: Seasonal climate forecast from CFSv2

Prognozy na lato 2021 nie uległy zmianie w ciągu ostatniego miesiąca, co jest oczywiście niepokojące. Z drugiej strony nie oznacza to, że zmianie tej nie ulegną wcale. Z pewnością tak się stanie i raczej należy brać pod uwagę wariant, że są przeszacowane. Ale czy na pewno?
 
Na korzyść tych prognoz, gdzie już w sierpniu zostaje pobity rekord z 2012, przemawia fakt, że sezony roztopów z lat 2013-2019 były spokojne. Zmianę przyniósł rok 2020, choć nie padł rekord, to wiele do niego nie brakowało. Kolejną sprawą jest wspomniana sama grubość lodu. Co z tego, że w marcu powierzchnia i zasięg będą imponujące, w 2012 było to samo. Lód jest cienki, więc łatwo się będzie topić. Duża powierzchnia lodu stworzy też inne niż w ostatnich latach wzorce pogodowe, które będą sprzyjać roztopom.

Inną sprawą jest swoiste "kuszenie losu" z racji braku faktu pobicia rekordu z 2012 roku, za czym stoją zmiany we wzorcach pogodowych, i to, że rekord z racji ocieplającego się klimatu będzie musiał paść. Owo kuszenie wynika z faktu, że klimat jest cieplejszy niż 10 lat temu, jest więcej energii cieplnej w oceanach, w tym też w samej Arktyce - tąpnięcie na wykresie będzie musiało nastąpić. Pytanie tylko, czy to będzie ten rok, czy może jeszcze nie ten? 

Co potem?
 
https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjDTgwiE_I0YVu3fFh3GymxkTmIPKyFUHpX6HSMybreSlPYu6p4iXXlSfEXuwyK1lAxhmOiCIhPRQT4hz-HEanbXwMNBLPvQ9DhgIe01br6ryGAJVuLYPZ1Mc8CpuhGMKBN5GPgokzIQiKr/s1452/PIOMAS-202009-esktrapolacja.png
 Zmiany średniej miesięcznej ilości lodu morskiego w Arktyce dla września w latach 1979-2020 i ekstrapolacja trendu. Dane PIOMAS
 
Jeśli prognozy się sprawdzą, to wrześniowe minimum wyniesie 2 mln km2, a nawet mniej, co de facto będzie oznaczać brak czapy polarnej. W takiej sytuacji należy oczekiwać, że definitywne zero padnie jeszcze w tej dekadzie, ale nie koniecznie. Jeśli dojdzie do tak silnego topnienia, to w wyniku tego zmianie ulegną wzorce pogodowe w Arktyce. Arktyka stanie się wilgotniejsza, co wpłynie na zachmurzenie, dalsze zmiany zajdą w wirze polarnym i prądzie strumieniowym co latem w kolejnych sezonach będzie pauzować topnienie, tak jak miało to miejsce po 2012 roku. W końcu jednak temperatury wzrosną tak mocno, że czapa polarna dosłownie rozpuści się pod chmurami. 
 
I wtedy rozpęta się piekło...