poniedziałek, 18 października 2021

Zaskakująco mała grubość czapy polarnej w Arktyce

Czapa polarna we wrześniu 2021 roku nie osiągnęła rekordowo małej powierzchni. Z racji tego także objętość lodu nie była rekordowo mała. Minimalna ilość lodu w 2021 roku to 4640 km3, co jest ósmą najmniejszą w historii pomiarów wartością. Chłodne i pochmurne lato, szczególnie lipiec, to przyczyny powolnych roztopów.  Jest jednak druga strona medalu - to grubość czapy polarnej. 
 
Grubość arktycznego lodu morskiego w 2021 roku w stosunku do okresu 2006-2020 i średnich wartości z lat 80. i 90. XX wieku. PIOMAS
 
O ile powierzchnia pokrywy lodowej była spora, więc i objętość z racji tego była większa, to inaczej prezentuje się grubość. Powyższy wykres przedstawia zmiany średniej grubości czapy polarnej w poszczególnych latach. Czerwona krzywa to tegoroczne zmiany. 2021 to kolejny rok, kiedy grubość czapy polarnej spada we wrześniu poniżej jednego metra, ociągając wartość około 95 cm. Mapa obok przedstawia odchylenia grubości pokrywy lodowej względem bardzo nieodległego okresu, czyli lat 2011-2020. Czerwone odcienie, to grubość lodu większa niż średnia z lat 2011-2020, niebieskie pokazują wartości mniejsze od średniej. 
 
Zmiany grubości lodu w latach 10979-2021. PIOMAS/Zachary Labe
 
Kolejny wykres pokazuje zestawienie wszystkich lat. Wygląda na to, że miniony sezon topnienia do słabych nie należał.

Grubość lodu morskiego w sierpniu 2021 roku i jej odchylenia w stosunku do średniej 1981-2010. PIOMAS/Zachary Labe
 
Co sprawiło, że lód osiągnął niemal rekordowo małą miąższość. W końcu lato nie było ciepłe, nie było też sztormów takich jak w 2012 roku. Mimo to czapa polarna jest bardzo cienka. Względem średniej 1981-2020 nie ma żadnych dodatnich odchyleń, a przecież ten okres odniesienia też nie jest odległy. Na mapach widać, że lodu jest mniej. Te miejsca świadczą o tym, że istotną rolę w topnieniu lodu odgrywała woda.  Niedawne badania pokazują, że proces tzw. atlantyfikacji Arktyki trwa nadal. Zmieniają się właściwości wód arktycznych, które stają się cieplejsze i słone. Potem woda ta topi lód od spodu. Dochodzi też do gromadzenia się ciepłych wód na większych głębokościach, które mają duży potencjał do topnienia czapy polarnej. Do tego niepewny jest los "ostatniego obszaru lodu" na Morzu Wandela na północ od Grenlandii i Wyspy Ellesmere'a. Badacze obserwują, jak coraz częściej pojawiają się tam połynie już nie wiatrowe a cieplne, związane z działaniem wody morskiej. Sugeruje się, że jeszcze przed 2050 rokiem będzie możliwa żegluga przez biegun północny, a nie tak jak teraz wzdłuż rosyjskiego wybrzeża. 

Jeśli w przyszłości warunki atmosferyczne latem będą takie jak minionych latach, to rekord wrześniowego minimum być może nie padnie w ciągu najbliższych 2-3 lat. Ale lód będzie cieńszy, i w końcu roztopi się samoistnie bez znaczenia, czy nad Arktyką będą w lipcu chmury, czy ich nie będzie. Wtedy może dojść do nagłego stopienia się czapy polarnej, co zaskoczy i naukowców i negacjonistów klimatycznych.
 
Zobacz także:

sobota, 16 października 2021

Raport za I połowę października - pierwsze tygodnie zamarzania nie wróżą poprawy

Pierwsza połowa października 2021 w Arktyce nie odbiegała znacząco od tego, co powinno o tej porze mieć miejsce. Tempo zamarzania Oceanu Arktycznego było przeciętne, szybko zaczęły pokrywać się niektóre akweny ze względu na ich niskie temperatury, czy oddziaływanie zimna znad szybko wychładzającego się lądu. Na tym jednak kończy się to, co można nazwać przeciętnym. Wysokie temperatury, spadek ich wartości typowy dla ostatnich lat, a nie XX wieku, czy w zaczynające się anomalie prądu strumieniowego. Animacja obok pokazuje, że wir polarny w troposferze początkowo wzmacniał się, ale potem proces się zatrzymał, czego przyczyną się wynikające z małej powierzchni lodu temperatury. 

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

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

Prawdę powiedziawszy, nawet samo zamarzanie powierzchni wcale też idealne nie jest. Jak widać na mapie, wciąż występują ogromne obszary, na których nie ma lodu. Svalbard i Ziemia Franciszka Józefa nadal są wolne od lodu, to samo dotyczy wysp Ziemi Północnej między Morzem Łaptiewów a Wschodniosyberyjskim. Animacja obok (kliknij, aby powiększyć) pokazuje zmiany zasięgu i koncentracji arktycznego lodu morskiego w pierwszej połowie października 2021. Tempo nie jest powolne, a trzeba mieć na uwadze to, że październik jest miesiącem najszybszego wzrostu zlodzenia. W listopadzie tempo zaczyna zwalniać. Nie ma co się ekscytować okresowymi skokami tempa zamarzania obszarów łatwych do zmarznięcia.

Zmiany tempa zwiększania/zmniejszania się zasięgu lodu morskiego w 2021 roku w zestawieniu ze zmianami z 2012 i 2020 roku oraz średniej z ostatnich 10 lat.

Statystycznie szczyt prędkości zamarzania wypada na drugą połowę października. Według zapisu danych JAXA tempo zamarzania wcale szybkie nie jest, a od początku sezonu tempo to jest 5,5% wolniejsze od średniej z ostatnich 10 lat. 

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

Dane NSIDC także pokazują, że tempo przyrostu lodu w pierwszej połowie tego miesiąca wcale takie szybkie nie było. Średnia wieloletnia to ponad 90 tys. km2 na dzień, a było niecałe 75 tys. km2/dziennie. Dopiero w ciągu ostatnich kilku dni tempo zamarzania zbliżyło się do 90 tys. km2/dziennie. Zasięg lodu jest ósmym najmniejszym w historii pomiarów - 6,26 mln km2. To ponad 1 mln km2 więcej niż w 2012 i 2020 roku, ale też 2 mln km2 mniej niż wynosi średnia 1981-2010.  Mapa NSIDC obok ilustruje aktualne różnice w zlodzeniu arktycznych wód względem średniej 1981-2010.   
 
Zasięg arktycznego lodu morskiego w 2021 roku w stosunku do wybranych lat i średnich dekadowych. JAXA

Zarówno mapa NSIDC jak i JAXA pokazują, że obszar zajmowany przez lód jest zauważalnie mniejszy niż 20-25 lat temu. Dawniej wyspy Ziemi Franciszka Józefa były już o tej porze otoczone lodem. Tylko w przypadku Morza Czukockiego sytuacja prezentuje się normalnie, bo sezon topnienia był tam wyjątkowo słaby. Akweny, które słabo się nagrzały w okresie letnim, a teraz dostaje się nad nie zimne powietrze z wnętrza Arktyki, szybko pokrywają się lodem.


 
Powierzchnia lodu morskiego w 2021 roku na tle wybranych lat, średnich dekadowych oraz jej odchylenia w stosunku średniej 2000-2019. Dane NSIDC, wykres Nico Sun
 
Przeciętność zamarzania wiąże się tak naprawdę ze zmianami powierzchni lodu (area). Temperatury są już ujemne, więc wolne przestrzenie w pokrywie lodowej zamarzają. Powierzchnia rosła szybciej od zasięgu, co wiązało się z warunkami wysokiego ciśnienia.  

Zmiany powierzchni lodu morskiego na Morzu Beauforta i Basenie Arktycznym w 2021 roku. NSIDC
*Przedstawione dane uwzględniają większy obszar arktycznych akwenów niż geograficzny. Obejmują część wód Basenu Arktycznego. Np. Morze Beauforta ma 476 tys. km2.

Nie wszędzie jednak to działa. Powierzchnia lodu słabo rośnie na Morzu Karskim, czy atlantyckiej części Basenu Arktycznego, bo wody są tam zbyt ciepłe. Podobnie jak na Morzu Beauforta, gdzie szybki rajd z przełomu września i października został zahamowany.

Odchylenia temperatur od średniej 1981-2010 na półkuli północnej w latach 2001-2010 i 2011-2020 dla października. NASA/GISS

Odchylenia temperatur od średniej 1981-2010 w Arktyce w 2020 i 2021 roku dla 1-14 października. NOAA/ESRL

Trwający już od miesiąca sezon zamarzania pokazuje, że minione lato nie miało nic wspólnego z 2013 rokiem. Stopiło się na tyle dużo lodu, że temperatury w październiku nie obniżały się tak jak powinny. Do tego doszły problemy z prądem strumieniowym, bo wir polarny w troposferze zaczął się kruszyć. Do tego jeszcze słabnąć zaczyna wir w stratosferze, co potem tylko wzmocni anomalie temperaturowe w Arktyce. Odchylenie wynoszące 7-9
oC nad  najzimniejszą częścią Oceanu Arktycznego nie zatrzymały ostatnich dziur w lodzie, ale tempo przyrostu lodu w pionie już spowolnią. Animacja obok ilustruje przemieszczanie się mas powietrza i zmiany ich temperatur w dniach 2-15 października 2021. 
 
Zmiany średnich temperatur wokół bieguna północnego (80-90oN) w 2021 roku względem średnich z poszczególnych dekad. DMI, grafika Nico Sun
 
Oczywiście spadek temperatur jest spory, bo o tej porze roku taki jest. Temperatury nie są jednak w stanie spaść w takim tempie, by osiągnąć wartości sprzed kilkunastu nawet lat. Nie pozwalają na to warunki wynikłe z ocieplenia klimatu i wielkości czapy polarnej.

Odchylenia temperatur od średniej 1958-2002 powierzchni arktycznych wód dla 15 października w latach 2013-2021. DMI

Koniec końców skala zamarzania okazała się jednak na tyle duża, by zmienić rozkład temperaturowy wód. Wody arktyczne nie są tak ciepłe jak w np. 2020 roku, ale w żadnym razie nie są chłodne. Sytuacja jest zupełnie inna niż w 2013 roku, dlatego też zamarzanie nie będzie takie jak w 2013 czy 2014 roku. Zamarznięcie wód uwolni część ciepła do atmosfery, zdestabilizuje wir polarny, i doprowadzi tym samym do spowolnienia zamarzania zewnętrznych akwenów, której jeszcze nie zamarzły lub dopiero zaczynają zamarzać. W latach 2015- 2020 dochodziło do takich sytuacji. 

 

Grubość lodu morskiego w latach 2016-2021 dla 7 października. Naval Research Laboratory, Global HYCOM

Dobrą informacją jest to, że w wyniku słabszych niż w ostatnich latach letnich roztopów, stan lodu nie pogorszył się względem ostatnich lat. Lód mający powyżej dwóch metrów przetrwał topnienie, ale jest go bardzo mało.

Czapa polarna w dniach 13-15 października 2021. W prawej części zdjęcia widać Morze Łaptiewów. Sentinel-1 AB, Sea Ice Denmark

Basen Arktyczny i widoczne archipelagi: Svalbard i Ziemia Franciszka Józefa 13-15 października 2021. W prawej części zdjęcia widać Morze Łaptiewów. Sentinel-1 AB, Sea Ice Denmark

Satelitarne zdjęcia w podczerwieni pokazują, że sytuacja w Arktyce wcale nie jest dobra. Morze Łaptiewów jest znacznym stopniu wolne od lodu, a w sektorze pacyficznych granica pokrywy lodowej przebiega inaczej niż kiedyś. Na razie nie widać, by sytuacja w Arktyce miała się poprawić, tylko dlatego, że lato było chłodne i lód nie topił się tak, jak np. w ubiegłym roku. Na razie minął pierwszy miesiąc zamarzania, więc obecna sytuacja nie musi o niczym przesądzać. 

Zobacz także:

wtorek, 12 października 2021

Zaczynają się poważne zmiany w wirze polarnym

Możemy mieć poważną zimę, albo Amerykanie. Przyczyna: rozpad wiru polarnego w Arktyce na skutek wysokich temperatur związanych ze zmianami w czapie polarnej Oceanu Arktycznego. 

Odchylenia temperatur od średniej 1981-2010 w Arktyce 9 września - 9 października 2021 roku. NOAA/ESRL

Okazuje się, że ostatni miesiąc w Arktyce był ciepły, co ilustruje powyższa mapa. Mimo wzlgędnie powolnych roztopów wrześniowe minimum nie było aż takie małe. Czapa polarna była wystarczająco mała, by spowodować wzrost odchyleń temperaturowych, wywołać następnie przedwczesne i rozległe opady śniegu na Syberii. 

Aktualne i prognozowane na 14 października temperatury w stratosferze oraz prędkości wiatru. Wetterzentrale 

Ocieplenie w Arktyce jest wyraźniejsze niż poza nią, co wiąże się zmianami powierzchni lodu. Istnieje powiązanie między temperaturami Arktyki a stanem wiru polarnego. W tym roku bardzo szybko stopił się lód na Morzu Barentsa i Karskim, a to właśnie te akweny mają wpływ na zachowanie wiru polarnego. Wir w stratosferze rozwijał się we wrześniu dobrze, ale teraz widać, że jest zakłócany, co pokazuje powyższe zestawienie map. Następuje próba tzw. nagłego ocieplenia stratosferycznego - wzrostu temperatur w stratosferze, co oznacza destabilizację wiru i następnie jego rozpad. Poza samymi zbyt wysokimi temperaturami w Arktyce prowadzącymi do destabilizacji wiru polarnego i meandrowania prądu strumieniowego jest jeszcze inny czynnik. Topnienie lodu na Morzach Barentsa i Karskim sprzyjają silniejszym opadom śniegu nad Syberią oraz transferem nadmiaru energii, który wpływa na siłę wiatrów w stratosferze nad biegunem północnym. Ciepło ostatecznie powoduje rozciąganie się wiru, co z kolei umożliwia spływanie zimnych mas powietrza normalnie tkwiących w Arktyce nad niższe szerokości geograficzne.
 
Spieramy się co do kwestii, że topnienie lodu morskiego w północno-zachodniej Eurazji w połączeniu ze zwiększonymi opadami śniegu na Syberii prowadzi do wzrostu różnicy temperatur z zachodu na wschód na kontynencie euroazjatyckim”, wyjaśnił Cohen, który jest profesorem w Massachusetts Institute of Technology (MIT).

 Możliwe warunki pogodowe na półkuli północnej 22 października 2021 roku. Tropical Tidbits

Zwykle wir w stratosferze rozpada się zimą, tym razem może stać się inaczej. Poza tym już wcześniej wysokie temperatury w Arktyce prowadzą do zmian bezpośrednich w wirze troposferycznym, który bezpośrednio wpływa na pogodę. Teraz wir w troposferze jest stabilny, ale w prognozach już widać poważne zmiany. Należy oczekiwać, że listopad i kolejne miesiące będą charakteryzować się dość ekstremalną pogodą. Możliwe, że będzie to nagły atak zimy, ale równie dobrze może dojść do znacznych wzrostów temperatur. Według obecnych prognoz za 10 dni duża część Europy w tym Polska doświadczy dużego ocieplenia, nawet do 21oC.

Zobacz także:

 

niedziela, 10 października 2021

Sezon zamarzania w Arktyce - nie ma tragedii, ale dobrze też nie jest

Październik, a przynajmniej jego pierwszy tydzień zdaje się być miesiącem w miarę normalnym w Arktyce. W miarę, gdyż jest daleki od ideałów. Tempo zamarzania na skutek wzmacniania się wiru polarnego i tym samym spadku temperatur przyspieszyło względem tego, co było we wrześniu, i należało się tego spodziewać, ale szybkie nie jest. Animacja obok (kliknij, aby powiększyć) pokazuje zmiany zasięgu i koncentracji arktycznego lodu morskiego w dniach 1-9 października 2021. Generalnie wydaje się być dobrze, ale...
 
Zasięg arktycznego lodu morskiego w 2021 roku względem wybranych lat oraz średniej 1981-2010. Wykres pokazuje zapis dziennych odczytów w 5-dniowej średniej. NSIDC  

Rozmiary czapy polarnej nie imponują, jak może się co niektórym wydawać na pierwszy rzut oka. Wynoszący 5,7 mln
km2 zasięg lodu morskiego, przy koncentracji typowej dla średniej lat 2005-2015 nie jest duży. W latach 2013-2015 tempo zamarzania było szybsze niż w tym roku, więc i rozmiary czapy polarnej były większe. Zaczyna oddalać się dystans do średniej wieloletniej, a tym samym zwiększa się anomalia zasięgu lodu. Na przełomie września i października odchylenie względem średniej 1981-2010 wynosiło 1,55 mln km2, teraz już ponad 1,8 mln km2. Średnie dla okresu 1-9 października 2021 tempo zamarzania wyniosło 60,5 tys. km2, średnia wieloletnia to 90,1 tys. km2. Lepiej jest w przypadku faktycznej powierzchni lodu (area), co pokazuje wykres obok. To jednak wciąż wartości zbliżone do minionej dekady, a nie początku tego wieku, nie mówiąc już o poprzednim stuleciu. 

Średnia w okresie 1-7 października 2021 wysokość geopotencjału, reprezentująca ułożenie i stan troposferycznego wiru polarnego. Po prawej średnie dla 1-9 października 2021 odchylenia temperatur od średniej 1981-2010. NOAA/ESRL

Podobnie jest w przypadku pogody. Ogólnie w pierwszym tygodniu października warunki sprzyjały zamarzaniu, ale nie wszędzie. Region kanadyjski znalazł się poza strefę polarnej komórki, która skupiała się nad rosyjską częścią Oceanu Arktycznego. Zamarzanie w tym regionie postępowało, ale wolniej niż zwykle. Granica lodu nie zbliżała się na Morzu Beauforta w stronę Kanady i Alaski, rosła jedynie jego koncentracja, bo temperatury choć wyższe od średniej, to koniec końców oznaczały kilkustopniowy mróz i zamarzanie przerębli w lodzie. Z kolei w sektorze rosyjskim w związku z warunkami pogodowymi odchylenie temperaturowe było mniejsze, ale i tak dodatnie. Ocean Arktyczny zamarzając, oddaje ciepło do atmosfery. Jak pokazuje mapa obok, odchylenia temperaturowe wciąż pozostają wyraźnie dodatnie. 

Prognozowane na 10-14 października uśrednione dobowe temperatury w Arktyce, oraz ich odchylenia od średniej 1979-2000. Climate Reanalyzer

Kolejne dni będą oznaczać korzystne dla zamarzania warunki atmosferyczne. Nad Oceanem Arktycznym będzie się utrzymywał wyż baryczny, który wychłodzi atmosferę. Nad obszarami pozbawionymi lodu, odchylenia temperaturowe w dolnej warstwie atmosfery będą utrzymywać się powyżej średniej. Powodem będzie oddawanie do atmosfery ciepła z zamarzającej wody morskiej. W związku z tym przewiduje się, że dalsze tempo zamarzania powinno utrzymywać się w tempie nieco poniżej średniej wieloletniej.

Zobacz także: