Zamarzanie w końcu przyspieszyło

Wir polarny i spływ mroźnego powietrza znad północnej Syberii spowodował, że tempo zamarzania się zwiększyło. Przynajmniej na razie.

Zmiany zasięgu i koncentracji arktycznego lodu morskiego w dniach 20-26 października 2019 roku. AMSR2, University of Bremen  

Na animacji możemy zauważyć, że tempo zamarzania powierzchni Oceanu Arktycznego jest bardzo dynamiczne. Szybko pokrywały się w ciągu ostatniego tygodnia wody Wschodniego Syberyjskiego Szelfu Kontynentalnego.  

Zasięg arktycznego lodu morskiego w 2019 roku względem rekordowych lat i średnich dekadowych. JAXA 

Dane JAXA, a także NSIDC pokazują bardzo duży wzrost zasięgu lodu morskiego. W ciągu tygodnia lód pokrył obszar Oceanu Arktycznego wynoszący niemal 1 mln km², a to ponad dwa razy więcej niż w latach 90. XX wieku.   Wzrost był spektakularny w ciągu ostatnich kilku dni, co uzmysławia także wykres obok, pokazujący zmiany tempa zwiększania/zmniejszania się zasięgu lodu morskiego w październiku 2019 roku w zestawieniu ze zmianami z 2016 i średniej z ostatnich 10 lat.  

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

Rzeczywista powierzchnia arktycznego lodu także wyraźnie się zwiększyła w ciągu ostatnich dni, co jest dowodem na to, że w grę nie wchodzi tu wiatr, a temperatury. 
 

Zmiany powierzchni lodu morskiego na poszczególnych akwenach. Wipneus, dane AMSR2, University of Hamburg

Największy wzrost został zanotowany w Basenie Arktycznym, a w szczególności na Morzu Łaptiewów i Wschodniosyberyjskim. Ale na innych akwenach sytuacja jest zgoła inna. Zamarzanie w Basenie Arktycznym jest podyktowane działaniem wiru polarnego, gdzie temperatura w centrum Arktyki ostatnio mocno spadła. Z kolei rosyjskie akweny zostały poddane działaniom mroźnych mas powietrza znad północnej Syberii, a wody tych mórz są płytkie i także słabo zasolone. 

 Po lewej: wysokość geopotencjału pokazują ułożenie wiru polarnego w Arktyce w dniach 20-25 października 2019 roku. Po prawej: odchylenia temperatur od średniej 1981-2010 w wyżej wymieniowym okresie. NOAA/ESRL

Genezą wiru polarnego w Arktyce jest wyż baryczny z września i towarzyszący mu spadek temperatur w centrum Arktyki. Następnie napływ zimnego powietrza znad wychłodzonych, pokrytych śniegiem lądów. Wir polarny istnieje dzięki różnicom temperatur między Arktyką a obszarami średnich szerokości geograficznych. Permanentne wyże, które latem pomagały topić lód we wrześniu pozwoliły temperaturom spaść inicjując zamarzanie. Teraz temperatury nad lodem spadają poniżej -20^oC, ale odchylenia jak widać są wciąż wysokie. Jest to związane z oddawaniem ciepła przez zamarzający ocean. Do tej sytuacji doszło też dlatego, że nad Ocean Arktyczny w październiku rzadko docierały ciepłe masy powietrza.

Zmiany zasięgu pokrywy śnieżnej w 2019 roku na poszczególnych kontynentach. Dane NSIDC, wykres Nico Sun

Duża ilość wilgoci spowodowała, że nad lądami wokół Oceanu Arktycznego szybko zaczęły występować obfite opady śniegu. W tym roku jest to widoczne na Syberii. We wrześniu na obrzeżach występowały niże baryczne, które hamowały wychładzanie się Oceanu Arktycznego, a jednocześnie dawały opady śniegu. Syberia pokryła się śniegiem, co pokazuje wykres. Ten z kolei z powodu coraz dłuższej nocy doprowadził do wychłodzenia się powierzchni. Temperatury na północy Syberii już w pierwszej połowie października nocami spadały do -20^oC, a w niektórych miejscach nawet do -30^oC. Dzięki temu, teraz płytkie wody Wschodniego Syberyjskiego Szelfu Kontynentalnego zamarzają tak szybko. A inaczej wygląda sytuacja po stronie amerykańskiej, choć i tam też pokrywa śnieżna szybko przyrastała.

Mozaika zdjęć pokrywy lodowej Wschodniego Syberyjskiego Szelfu Kontynentalnego z 24-26 października 2019 roku.  W lewym górnym rogu widoczna Wyspa Wrangla. Sentinel, Sea Ice Denmark

To co się działo w ostatnich dniach w Arktyce może wydawać się, że katastrofalna sytuacja została zażegnana. Ale nic bardziej mylnego. Na razie  to tylko odrabiane są straty, a tempo wzrostu wiąże się z wielkością czapy polarnej. W połowie października zaczęły padać rekordy zasięgu lodu morskiego. Wszystko inne zostało w tyle, widać to było na mapach jak wygląda lód w tym roku, a jak kilka lat wcześniej. Zamarzanie musiało ruszyć z kopyta. Jak długo to potrwa? Wir polarny utrzyma się na pewno kilka dni. Ale raczej nie kilka tygodni. Prędzej czy później nastąpi impuls - ocean dalej będzie się wychładzać, aż w końcu w atmosferze znajdzie się za dużo ciepła. Do tego dojdzie okazjonalna adwekcja ciepła, najpewniej znad Pacyfiku. Wtedy wszystko zacznie się znowu sypać - obecny szybki wzrost zostanie zniweczony. Tak było ostatniej zimy 2018/19.

Zobacz także:

• Zwiększone tempo zamarzania Oceanu Arktycznego jest niewystarczające, środa, 23 października 2019 Zamarzanie Oceanu Arktycznego przyspieszyło w drugiej połowie października. Ale nie jest tak szybkie jak być powinno. Od połowy miesiąca zasięg lodu jest rekordowo niski.
• Fatalny początek sezonu zamarzania - Arktyka znów wchodzi na rekord, poniedziałek, 14 października 2019 

Zwiększone tempo zamarzania Oceanu Arktycznego jest niewystarczające

Zamarzanie Oceanu Arktycznego przyspieszyło w drugiej połowie października. Ale nie jest tak szybkie jak być powinno. Od połowy miesiąca zasięg lodu jest rekordowo niski.

Zasięg arktycznego lodu morskiego w 2019 roku względem wybranych lat, oraz średniej 1981-2010. Wykres pokazuje zapis dziennych odczytów w 5-dniowej średniej. NSIDC

Zasięg arktycznego lodu morskiego w 2019 roku względem lat 2005-2018 i średnich dekadowych. JAXA 

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

Wszystkie dane pokazują, że zasięg lodu morskiego jest rekordowo niski. Jednocześnie obserwujemy przyspieszenie zamarzania. Te rekordowe wartości są spowodowane tym, że w pierwszej połowie miesiąca zamarzanie było bardzo powolne. I tak, według danych NSIDC w między 15 a 22 października zasięg lodu zwiększył się 587 tys. km², podczas gdy średnia 1981-2010 wynosi 654 tys. km². Z kolei faktyczna powierzchnia zanotowała wzrost w tym samym okresie wynoszący 473 tys. km², a średnia i to z początku tego wieku, tj lat 2000 wynosi 890 tys. km². Mapa obok pokazuje odchylenia powierzchni lodu względem średniej 2007-2016.

Po lewej: wysokość geopotencjału pokazują ułożenie wiru polarnego w Arktyce w dniach 15-20 października 2019 roku. Po prawej: odchylenia temperatur od średniej 1981-2010 w wyżej wymieniowym okresie. NOAA/ESRL

Zamarzanie przyspieszyło dzięki spadkowi temperatur w Arktyce wynikającemu z obecności wiru polarnego, który w ciągu ostatnich kilkunastu dni nieco się rozbudował. Resztę zrobiła cyrkulacja powietrza i wiatr, gdzie dużą rolę odegrały wychłodzone krańce północnej Syberii. Mimo tego faktu, w Arktyce wciąż jest bardzo ciepło, a odchylenia sięgają prawie 3^oC dla całego regionu. Otrzymywanie się wysokich odchyleń temperaturowych to głównie efekt oddawania ciepła do atmosfery przez wychładzające się wody Oceanu Arktycznego. Pokazuje to animacja obok, przedstawiająca zmiany odchyleń temperatur wód. 

Zmiany powierzchni lodu morskiego na poszczególnych akwenach. Wipneus, dane AMSR2, University of Hamburg

Spadek temperatur, związany m.in z napływem zimnego powietrza znad północnej Syberii spowodował nagłe zamarzanie płytkich, słabo zasolonych wód przybrzeżnych Morza Wschodniosyberyjskiego i Łaptiewów. Zamarzanie tych wód zaczęło się z dużym opóźnieniem, ale nie są tam notowane rekordy. Z kolei stosunkowo bezproblemowe zamarzanie Basenu Arktycznego jest związane właśnie z działaniem wiru polarnego. W polarnej komórce temperatury spadają poniżej -10^oC.

 

Zamarzające wody u wybrzeży Syberii 22 października 2019 roku. NASA Worldview

W ciągu najbliższych dni warunki dla zamarzania nie powinny się znacząco zmienić. Z kolei panujący obecnie dipol arktyczny usunie część lodu, spowalniając tym samym jego ilościowy przyrost. 

Zobacz także:

• Rekordowo niski zasięg lodu w Arktyce - sytuacja może się pogorszyć, sobota, 19 października 2019 Tempo zamarzania Oceanu Arktycznego przyspieszyło w drugiej połowie października w stosunku do pierwszej. To niewiele pomogło, gdyż zasięg lodu morskiego (extent) zdążył wejść na rekordowe wartości. 
• Fatalny początek sezonu zamarzania - Arktyka znów wchodzi na rekord, poniedziałek, 14 października 2019 

Rekordowo niski zasięg lodu w Arktyce - sytuacja może się pogorszyć

Tempo zamarzania Oceanu Arktycznego przyspieszyło w drugiej połowie października w stosunku do pierwszej. To niewiele pomogło, gdyż zasięg lodu morskiego (extent) zdążył wejść na rekordowe wartości. Tylko lepiej jest w przypadku powierzchni (area), która urosła dzięki obecności wiru polarnego i dzięki temu nie jest rekordowo mała. Istnieje też wysokie prawdopodobieństwo, że Morze Czukockie nie zamarznie w tym roku całkowicie

 Zasięg arktycznego lodu morskiego w 2019 roku i projekcje zmian do końca października. Wykres pokazuje zapis dziennych odczytów w 5-dniowej średniej. NSIDC

Jak pokazuje wykres, zasięg lodu pływającego jest wyraźnie mniejszy niż w 2012 roku, w którym padł rekord wrześniowego minimum. W ciągu kilku tygodni sytuacja się odwróciła. 18 października według danych NSIDC zasięg lodu morskiego liczył 5,31 mln km², to 0,54 mln km² mniej niż w roku 2012 i ponad 3 mln km² mniej niż wynosi średnia 1981-2010.

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

Nieco lepiej wygląda sytuacja z powierzchnią, która we wrześniu rosła szybciej w stosunku do wzrostu zasięgu, czego przyczyną było wysokie ciśnienie i tym samym szybkie zamarzanie najdalej na północ znajdujących się miejsc. Teraz powierzchnia podąża w tym samym tempie co zasięg. Jest to związane z obecnością wiru polarnego, który daje możliwości łatwego zamarzania obszarów leżących w okolicy 80^oN, oraz płytkich, słabo zasolonych wód u wybrzeży Syberii. Nie zmienia to jednak postaci rzeczy - sytuacja w Arktyce jest katastrofalna. Powierzchnia lodu choć jest o 0,12 mln km² większa niż w 2016 roku, to jednocześnie jest o blisko 0,4 mln km² mniejsza niż w 2012 roku. Mapa obok pokazuje odchylenia powierzchni lodu względem średniej 2007-2016.

Zasięg i koncentracja arktycznego lodu morskiego w 2012, 2016 i 2019 roku dla 18 października. AMSR2, University of Bremen

Tempo zamarzania (wzrost powierzchni) jest podobne do tego z 2016 roku. Mniejsza powierzchnia lodu wtedy wiązała się z większą presją ze strony pogody. Październik póki co jest dosyć spokojny. Nie było jak na razie dodatniego dipola arktycznego,  ani silnych adwekcji ciepła związanych z anormalnym zachowaniem się prądu strumieniowego. Wir polarny daje względny spokój w Arktyce i próbuje wyrobić normalne tempo zamarzania powierzchni Oceanu Arktycznego. Tu jednak diabeł tkwi w szczegółach. Po pierwsze, jak wygląda czapa polarna? Powyższe zestawienie map pokazuje to jasno. Jak dużo lodu jest po stronie pacyficznej? Sytuacji nie trzeba komentować Po drugie, temperatury powierzchni wód wciąż są wysokie. Morze Czukockie jest absurdalnie ciepłe, ma u wybrzeży Alaski nawet 7^oC. 

Prognozowane odchylenia temperatur od średniej 1979-2000 w Arktyce na 20-23 października 2019 roku. Climate Reanalyzer

Na razie nie przewiduje się silnego spływu ciepła z południa, ale ciepłe wody będą powoli oddawać ciepło do atmosfery. Tam gdzie nie ma lodu, odchylenia będą sięgać 10-12^oC, a ciepło będzie miało ograniczone możliwości ucieczki ze względu na zachmurzenie. Mapa obok (kliknij, aby powiększyć) pokazuje, jak duże jest zachmurzenie po stronie Oceanu Spokojnego. Tempo zamarzania w najlepszym razie utrzyma się, ale nie przyspieszy. Zwłaszcza że tworzy się dodatni dipol arktyczny. Ostatecznie za kilka dni, tempo zamarzania może zacząć ponownie zwalniać i umocnić rekordowe wartości zasięgu lodu. Powierzchnia także wtedy może wejść na rekord. 

Będzie to kolejny kamień milowy na drodze, której końcem jest wolna od lodu Arktyka.


Zobacz także:

• Fatalny początek sezonu zamarzania - Arktyka znów wchodzi na rekord, poniedziałek, 14 października 2019 Wszystko wskazuje na to, że będzie to kolejny fatalny sezon zamarzania w Arktyce. Po dość intensywnych roztopach, ale jednoczesnym braku rekordu wrześniowego minimum, obecny sezon zamarzania rysuje się w bardzo czarnych barwach. 
• Zamarzanie Oceanu Arktycznego mocno hamuje, wtorek, 8 października 2019 

Raport z I połowy października - wir polarny nie ratuje Arktyki

To kolejny sezon zamarzania, który przynajmniej na obecną chwilę wygląda bardzo źle. Chociaż w pierwszej połowie października zaczął formować się wir polarny i mocno spadły temperatury, to mroźna komórka polarna objęła niewielki obszar Oceanu Arktycznego. Satelitarne dane pokazują, że czapa polarna przekroczyła kolejny kamień milowy na drodze prowadzącej do całkowitego zaniku lodu morskiego w ciągu najbliższa dekad, a być może kilkunastu lat. Mapa obok przedstawia wysokość geopotencjału pokazującą to, jak prezentował się wir polarny na półkuli północnej w pierwszych 12 dniach października.

Zobacz mapę koncentracji arktycznego lodu morskiego w kolorowej wersji.  

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

Wir polarny w pierwszej połowie października powstał za sprawą napływu mroźnych mas powietrza znad Archipelagu Arktycznego i dzięki temu, że we wschodniej części Morza Beauforta lód topił się w tym roku. Ale wir na razie pozostaje mały, Zewnętrzne obszary Oceanu Arktycznego jak pokazuje powyższa mapa są wciąż wolne od lodu. Otwarte pozostaje też Przejście Północno-Wschodnie biegnące wzdłuż wybrzeży Rosji. Animacja obok (kliknij, aby powiększyć) pokazuje zmiany zasięgu i koncentracji lodu morskiego w dniach 30 września - 15 października 2019.  

 Zmiany tempa zwiększani/zmniejszania się zasięgu lodu morskiego w październiku 2019 roku w zestawieniu ze zmianami z 2016 i średniej z ostatnich 10 lat.  

Mimo obecności wiru, a tym samym zimnego powietrza, tempo przyrostu lodu jest powolne. Wir rozciąga się nad istniejącą pokrywą lodową, co oczywiście powinno pozytywnie wpłynąć na stan istniejącego lodu, ale to ogranicza się tylko do tego co jest. Najprawdopodobniej w ciągu najbliższych tygodni nie należy spodziewać się zmian w akwenach wokół Basenu Arktycznego, poza ewentualnie lokalnymi nagłymi przyrostami zlodzenia.

Zasięg arktycznego lodu morskiego w 2019 roku i wyszczególnienie względem wybranych lat, oraz średniej 1981-2010. Wykres pokazuje zapis dziennych odczytów w 5-dniowej średniej. NSIDC

Ponieważ lodowate powietrze o temperaturze około -15^oC nie obejmuje obszarów wolnych od lodu, to tempo zamarzania jest powolne. W końcu to się stało - zasięg arktycznego lodu morskiego jest rekordowo niski - 5,12 mln km² wobec 5,24 mln km² w 2012. Na interaktywnym wykresie NSIDC są uwzględniane lata przestępne, dlatego krzywa inaczej to pokazuje. Zasięg lodu jest o 3,22 mln km² mniejszy od średniej 1981-2010, co daje 38,6% różnicy. Przepaść od wrześniowego minimum wzrosła o 4%. Mapa NSIDC obok ilustruje aktualne różnice w zlodzeniu arktycznych wód względem średniej 1981-2010.

 Zasięg arktycznego lodu morskiego w 2019 roku względem lat 2005-2018 i średnich dekadowych. JAXA 
 

Japońskie dane satelitarne także pokazują spektakularne zmiany. Dodajmy tu fakt, że tempo zamarzania w pierwszej połowie października było nieco wolniejsze niż w 2016 roku. Patrząc na krzywe na wykresie i biorąc prawdopodobnie niekorzystne dla dalszego zamarzania wzorce pogodowe w kolejnych tygodniach, to może to być bardzo rekordowy sezon zamarzania. W dawnych latach letnie roztopy były słabe, a teraz jest inaczej. Do tego dochodzi słabe zamarzanie jesienią, więc widać to co widać. W dawnych czasach prawie cały Ocean Arktyczny był zamarznięty. Teraz droga do tego jest daleka.

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

Faktyczne zamarzanie, a więc nie zmiany w zasięgu także jest bardzo powolne. Na tyle, że obecnie wynosząca ponad 4,22 mln km² powierzchnia lodu jest taka sama jak w 2012 i 2016 roku. Co ciekawe, zamarzanie w 2012 roku było szybsze, zarówno w pierwszej jak i drugiej połowie października. Mapa obok pokazuje odchylenia powierzchni lodu względem średniej 2007-2016. To już kolejny w tej dekadzie XXI wieku sezon zamarzania, który najwyraźniej wyznacza nową normę. 

Zmiany powierzchni lodu morskiego na poszczególnych akwenach. Wipneus, dane AMSR2, University of Hamburg

Wir polarny sprawił, że wody Basenu Arktycznego zamarzają bez problemu. W końcu mówimy tu o obszarach, które uwalniały się od lodu najpóźniej, więc teraz lód tam szybko pokrywa powierzchnię oceanu. Inaczej jest w przypadku akwenów wokół Basenu Arktycznego. Ze względu na temperatury, zamarzanie tam albo się nie zaczęło, albo zachodzi słabo.

Odchylenia temperatur od średniej 1981-2010 w Arktyce w latach 2007-2019 dla 1-14 października. NOAA/ESRL
 

Mimo obecności wiru polarnego, temperatury w pierwszej połowie października nad całym Oceanem Arktycznym były od 1 do 5^oC wyższe od średniej wieloletniej. Te najniższe wartości usytuowane były właśnie tam, gdzie rozlokował się wir polarny. Rekordzistą jest rok 2016, kiedy to silne meandry prądu strumieniowego umożliwiły znaczny wzrost temperatury w całym regionie. Animacja obok pokazuje zmiany temperatur na wysokości 850 hPa, co odzwierciedla ruchy mas powietrza. Widać, jak powstawała w dniach 5-10 października komórka polarna.

Zmiany średnich temperatur wokół bieguna północnego (80-90^oN) w 2019 roku względem średnich z poszczególnych dekad. DMI, grafika Nico Sun
 

Efektem był drastyczny spadek temperatur w obszarze 80-90^oN. W ciągu dwóch tygodni średnia temperatura wokół bieguna północnego spadła z -6 do -13^oC. Wróciła więc do normy wartości tego wieku, ale wciąż utrzymując się powyżej średniej z poprzedniego. Warto zauważyć, że skoro polarna komórka nie obejmuje całego Oceanu Arktycznego, to gdzie indziej temperatury są dużo wyższe. Nad Morzem Czukockim jest od 2 do 4^oC powyżej zera, a nad Morzem Wschodniosyberyjskim średnio -3^oC. Podobnie na pozostałych akwenach wokół Basenu Arktycznego. Do zamarznięcia otwartych, będących w ruchu wód morskich potrzeba temperatur od -8 do -10^oC, zwłaszcza gdy w grę wchodzi mieszanie wód. 

Odchylenia temperatur od średniej 1958-2002 powierzchni arktycznych wód dla 14 października w latach 2014-2019. DMI

Same zaś wody są bardzo ciepłe, szczególnie w Morzu Czukockim, które bardzo szybko zaczęło uwalniać się od lodu. Odchylenia oczywiście spadły, zresztą nie tylko tam, ale wciąż pozostają wysokie. To wciąż duża ilość energii, którą Ocean Arktyczny może wyzwolić, podnosząc tym samym temperatury powietrza i rozbijając budujący się wir polarny. Efekt może być więc taki sam jak w 2016 roku. Wody Morza Czukockiego w pobliżu Wyspy Wrangla mają obecnie około +4^oC, z kolei na Morzu Wschodniosyberyjskim około 0^oC, a miejscami +1^oC. Woda w tym regionie zamarza w temperaturze około -1,6^oC w zależności od stopnia zasolenia, które w ostatnich latach wzrosło.

 Grubość lodu morskiego w latach 2014-2019 dla 14 października. Naval Research Laboratory, Global HYCOM

W ciągu kilku lat grubość czapy polarnej spadła. W tym roku jest podobna (według danych HYCOM) do lat 2017-2018. Jeszcze w 2016 roku o tej porze ciągnął się wzdłuż wysp Archipelagu Arktycznego pas grubego lodu. W tym roku zostały strzępy, zresztą inne dane, jak Cryosat pokazują mniej więcej to samo - stan pokrywy lodowej Oceanu Arktycznego jest fatalny, ale o wpływie wiru polarnego jest za wcześnie by mówić.

Mozaika zdjęć pokrywy lodowej Basenu Arktycznego z 14-16 października 2019 roku. Sentinel, Sea Ice Denmark

Nawet zresztą nie wiadomo, jak długo się on utrzyma. Znając realia, to pewnie nie za długo. Ponieważ powierzchnia lodu jest mała, a wody wciąż pozostają 2-4^oC cieplejsze niż zwykle, to wiele może się wydarzyć. To najprawdopodobniej będzie kolejny bardzo słaby sezon zamarzania w Arktyce ze wszystkimi tego konsekwencjami klimatycznymi.

Zobacz także:

• Raport z III dekady września - ocean powoli oddaje ciepło, wtorek, 1 października 2019 Początek sezonu zamarzania w Arktyce odbiega od normy. Nie jest więc taki, jaki być powinien. Choć jest zdecydowanie za wcześnie, by komentować zimowe półrocze, to już widać niepokojące symptomy. Zmiany te wskazują, na to, że przyrost arktycznego lodu morskiego w sezonie 2019/20 będzie słaby.
• Arctic News - wyż baryczny docisnął drugie miejsce, piątek, 20 września 2019