NOAA Arctic Report Card 2017 cz.3

Arktyczny lód 

Najważniejsze dane:

• Maksymalny zasięg lodu morskiego wypadł 7 marca i był najmniejszym w historii pomiarów. Czapa polarna liczyła wtedy 14,42 mln km², to 8% poniżej średniej 1981-2010. Jednocześnie 2017 rok był trzecim z rzędu, kiedy w czasie marcowego maksimum odnotowano rekordowo niski zasięg lodu w Arktyce.
• Wrześniowe minimum zasięgu lodu morskiego wyniosło 4,64 mln km². To o 25% mniej niż średnia z okresu 1981-2010 - ósmy najmniejszy w historii pomiarów obszar, jaki zajmowała czapa polarna na Oceanie Arktycznym. 10 rekordowych lat miało miejsce w ciągu ostatnich 11 lat. 
• W marcu 2017 roku obszar wieloletniego lodu (powyżej jednego roku) zajmował jedynie 21%. Lód jednoroczny stanowił aż 79% udziału w czapie polarnej Arktyki. W 1985 roku lód wieloletni zajmował 45% obszaru, a jednoroczny 55% obszaru czapy polarnej.
• Według danych CryoSat-2 objętość lodu morskiego w kwietniu (wtedy ma miejsce maksimum tej zmiennej) była trzecią najmniejszą w historii pomiarów dokonywanych przez satelitę (2011-2017). Rekordzistami są 2012 i 2013 rok(skutki topnienia z 2012 roku). Jednak według danych PIOMAS w kwietniu 2017 roku padł miażdżący rekord.
• W ciągu ostatniej dekady miał miejsce ogólny spadek grubości pokrywy śnieżnej znajdującej się na czapie polarnej zachodniej Arktyki.

Zasięg lodu morskiego

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.  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 2017. Prawa mapa – średni zasięg we wrześniu 2017. Fioletowa linia oznacza średni zasięg lodu w okresie 1981-2010. Dane NSIDC

Na podstawie danych NSIDC, pokrywa lodowa osiągnęła maksymalny zasięg 7 marca, który wyniósł 14,42 mln km². Był o 8% mniejszy od średniej z lat 1981-2010. 2017 rok był trzecim z rzędy kiedy maksymalny zasięg lodu przypadający zazwyczaj w marcu cechował się rekordowo małą wartością. Maksimum wypadło 5 dni wcześniej niż wynosi średnia. Zwykle jest to 12 marca.

13 września czapa polarna odnotowała minimalny roczny zasięg, który wyniósł 4,64 mln km². Tym razem obszar lodu morskiego był ósmym najmniejszym w historii pomiarów. Był to wynik relatywnie chłodnego lata, gdzie czynniki pogodowe nie wywierały presji na czapę polarną. Wrześniowe minimum 2017 był 25% mniejsze od średniej z okresu 1981-2010. Mimo to, obszar lodu pozostaje w czołówce rekordowych lat. 10 najmniejszych wartości padło w ciągu ostatnich 11 lat.  

Trend spadkowy zasięgu występowania lodu morskiego w Arktyce w latach 1979-2017 dla marcowego maksimum i wrześniowego minimum. Czarna linia oznacza marzec, czerwona wrzesień, wartości zasięgu wyznaczające wieloletni trend są oznaczone czarnymi i czerwonymi punktami.

Zarówno w marcu (maksymalny roczny zasięg), jak we wrześniu (minimalny roczny zasięg) obserwuje się długofalowy trend spadkowy. Trend ten widoczny jest praktycznie w całej Arktyce. W przypadku września tempo spadku w skali dekady wynosi 13,2% w stosunku do średniej 1981-2010. Z kolei dla marca trend ten wynosi 2,7%. Zmiany w czasie marcowego maksimum są mniejsze, ale istotne dla zmian zachodzących w Arktyce. Te wyżej opisane zmiany są odpowiedzią na ocieplający się klimat Ziemi i w jego następstwie samej Arktyki.

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. Powierzchnia wieloletniego, grubego lodu kurczy się, choć proces ten, jak w przypadku zasięgu nie przebiega systematycznie rok po roku. Są lata chłodniejsze wśród cieplejszych, kiedy to lód w Arktyce przyrasta.  Warto tu zwrócić uwagę na to, że pokrywa lodowa nie jest w sensie wieku stała, czy bardziej mówiąc jednolita. Część lodu zawsze była i jest sezonowa, reszta ma 2 i więcej lat. Ponadto lód także dryfuje i jest eksportowany przez Cieśninę Frama gdzie ulega stopieniu. 

Zmiany obszaru, jaki zajmuje lód wieloletni i jednoroczny od 1985 roku do dziś. Poniżej mapy przedstawiające rozmieszczenie lodu wieloletniego i jednorocznego w marcu 1985 i 2017 roku.

Bardzo stary, wieloletni lód stanowi dziś ułamek tego, co było jeszcze kilkanaście lat temu. W 1985 roku lód mający 4 i więcej lat stanowił 16% udziału w czapie polarnej Arktyki. W marcu 2017 roku udział ten skurczył się do jedynych 0,9%. Obszar tego lodu spadł wiec z 2,54 mln km² do 0,13 mln km², a więc około 1.3 powierzchni Polski. Ta kwestia była wielokrotnie poruszana przy interpretacji danych HYCOM, bo grubość lodu jest związana z jego wiekiem. Im starszy lód, tym grubszy. Zmiany są szybko, a równice względem poprzedniego roku niewielkie, ale zależy oczywiście jak na to mamy patrzeć. Ten lód w marcu 2016 roku stanowił 1,2%. 

Coraz większy udział ma lód sezonowy, jednoroczny. W latach 80. XX wieku zajmował on około 55% ogółu czapy polarnej, w marcu 2017 roku wartość ta wzrosła do 79%. To pokrywa lodowa, która jest podatna na topnienie w czasie późnej wiosny i lata. Lód, który może łatwo zniknąć w czasie działania tzw. dipola arktycznego, który generuje transport lodu przez C. Frama do Oceanu Atlantyckiego. 

Grubość lodu morskiego 
Grubość lodu to kolejna zmienna pokazująca stan czapy polarnej. Grubość mierzy się za pomocą satelitów oraz modelowania, w którym bierze się pod uwagę takie zmienne, jak temperatura, dryf, czy koncentracja lodu. Ważne są także pomiary bezpośrednie, zarówno dokonywane na miejscu przez badaczy, jak i przy pomocy zautomatyzowanych boi. Ich wyniki służą też do modelowania całego obszaru grubości lodu. Jego grubość od wielu lat spada, choć nacechowana jest fluktuacjami, tak samo jak zasięg lodu w czasie wrześniowego minimum. Lód może się odtwarzać w warunkach globalnego ocieplenia, jeśli pozwalają na to sezonowe warunki pogodowe. Przykładem są lata 2013-2014.

Grubość arktycznego lodu morskiego. a) grubość lodu w kwietniu 2017 roku. b) średnia grubość z okresu 2011-2016. c) anomalia grubości lodu w kwietniu 2017 roku w stosunku do średniej wartości z lat 2011-2016. Dane AWI CryoSat sea ice product

Dane CryoSat-2 z Instytutu Alfreda Wagnera (AWI) wykazują na spadki w grubości lodu, jakie mają miejsce na przestrzeni dość krótkiego czasu. Ale jednocześnie występują też zmienności, gdzie w niektórych obszarach miąższość lodu się zwiększyła. Obszarów gdzie grubość lodu jest mniejsza od średniej z okresu 2011-2016 jest zdecydowanie więcej od miejsc, gdzie lód uległ pogrubieniu. Obserwowany jest także spadek grubości wieloletniego lodu. 

Chociaż grubość lodu w zachodniej części Morza Beauforta jest w kwietniu 2017 roku była nieco większa od średniej 2011-2016, to ogólnie w tym regionie, a także wzdłuż Archipelagu nastąpił spadek. Lód topi się od spodu i w tym regionie zaczyna nabierać właściwości lodu znajdującego się po stronie rosyjskiej. Ten lód jest podatny na działanie Golfsztromu. Golfsztrom jest tylko prądem morskim, który dodatkowo staje się coraz cieplejszy, jak i większość Atlantyku. Działa więc zespół czynników, które redukują objętość jak i grubość lodu.

Śnieg na pokrywie lodowej

Śnieg jest wodą w stanie stałym, tak śnieg, który pada na lód zachowuje się tak, jak na ladzie. Zimą śnieg izoluje lód od zimna, co nie jest korzystne dla czapy polarnej, ogranicza on przyrost lodu. Jednak wiosną śnieg odgrywa ważną rolę, szczególnie wczesnym latem, bo odbija 80% promieni słonecznych. Izoluje też lód od ciepła. Aby stopił się lód od góry, pierw musi stopić się śnieg. Śnieg może także topić się na lodzie tworząc sprzyjające roztopom stawy topnienia. Ale woda z roztopionego śniegu może też zamarznąć ponownie, zwiększając dzięki temu grubość lodu.

Wyniki pomiarów pokrywy śnieżnej zalegającej pod koniec sezonu zamarzania. Linie na mapie oznaczają miejsca dokonywania regularnych pomiarów, kropki i gwiazdki z kolei oznaczają wartości pomiarów. W wielu miejscach gdzie dokonano pomiarów w ostatnich latach grubość sniegu w stosunku do tła zmniejszyła się nawet od 20 cm.

Prowadzone na przestrzeni lat przy pomocy rożnych technik pomiary grubości śniegu wykazują spadek. Biorąc pod uwagę tło średnich grubości lodu jakie występowały pod koniec ubiegłego wieku, na przestrzeni lat 2009-2017 odnotowano ogóle spadki miąższości pokrywy śnieżnej, co ilustruje powyższa mapa.

Na podstawie: Arctic Report Card 2017: Sea Ice