NOAA Arctic Report Card 2024

Szybkie tempo i złożoność zmian zachodzących w Arktyce wymagają zdecydowanych działań na rzecz adaptacji regionu i całego świata w tym oczywiście ograniczenia emisji gazów cieplarnianych. Jak informuje Arctic Report Card 2024 opracowany przez Narodową Służbę Oceaniczną i Atmosferyczną (NOAA), Arktyka nadal ociepla się w tempie szybszym niż średnia globalna. Raport zwraca uwagę nie tylko na samo ocieplenie regionu, ale też zmiany zachodzące w arktycznej tundrze oraz rosnące opady atmosferyczne w okresie zimowym. Niniejszy raport ten przedstawia obraz zmian, jakie zaszły w Arktyce w ciągu ostatnich miesięcy, oraz to, jak ma się bieżąca sytuacja względem poprzednich lat i dekad.

W najcieplejszym roku w historii pomiarów jaki ma być rok 2024, Arktyka doświadczyła jedenastego roku z rządu, kiedy odchylenia temperaturowe były tam wyższe niż średnia globalna. Prowadzone od kilku dekad pomiary wskazują, że Arktyka znajduje się obecnie w „nowym reżimie”. Mimo iż nie każdy rok przynosi nowy rekord, to region znajduje się dziś w zupełnie innym położeniu klimatyczno-środowiskowym niż jeszcze 10 lat temu.

 

Temperatury powietrza
Rosnące temperatury w Arktyce (60-90°N) nadal przewyższają to, co dzieje się na całej planecie, co jasno pokazuje wpływ mniejszej niż kiedyś kriosfery. Dotyczy to zarówno lodu jak śniegu na lądach okalających Ocean Arktyczny.

Zmiany odchyleń temperaturowych (a) rocznych, (b) jesiennych, (c) zimowych, (d) wiosennych i (e) letnich w stosunku do średniej z lat 1991-2020 w Arktyce i na całym świecie w latach 1900-2024 (do września 2024). Szeregi czasowe średniej rocznej obejmują okresy od października do września następnego roku. Dane NASA GISTEMP  

Okres od października 2023 do września 2024 w Arktyce był drugim najcieplejszym od 1900 roku, czyli mówiąc wprost - w historii pomiarów. Wiemy przy tym, że wcześniejsze stulecia nie były tak ciepłe, jak w XX wieku, nie wspominając już o obecnym stuleciu. Przedstawione wyżej wykresy pokazują, jak zmieniały się temperatury w Arktyce ogólnie i w czasie poszczególnych pór roku w zestawieniu ze zmianami globalnymi. Temperatury w okresie od października 2023 do września 2024 były 1,2 st. C wyższe od średniej 1991-2020. W stosunku do ery preindustrialnej Arktyka jest już 2 st. C cieplejsza.

Sezonowe anomalie temperatury powietrza na powierzchni (w °C) dla (a) jesieni 2023 r., (b) zimy 2024 r., (c) wiosny 2024 r. i (d) lata 2024 r. Anomalie temperatury przedstawiono w odniesieniu do  średnich z lat 1991-2020. Dane dotyczące temperatury powietrza z reanalizy ERA5 pochodzą z serwisu Copernicus Climate Change Service.

Sezonowo sytuacja jest bardzo zróżnicowana, co jest związane ze zmianami powierzchni lodu morskiego. Zazwyczaj to właśnie jesień charakteryzuje się najwyższymi anomaliami, co jest związane z uwalnianiem ciepła do atmosfery na skutek wychładzania się wolnych od lodu mórz. W 2023 roku wyjątkowo ciepło było w większości Kanady i części Morza Beauforta. Odchylenia wyniosły od 4 do 6 st. C. Zimą anomalie się zmniejszyły. Jednak z racji tego, że lód morski nadal zajmował mniejszy niż zwykle obszar, dodatnie anomalie wciąż tam dominowały. Zazwyczaj, choć nie zawsze najmniejsze anomalie mają miejsce wiosną i w pierwszej połowie lata. Wiosną czapa polarna osiąga najwyższe rozmiary i zaczyna się topić, więc energia jest zużywana na topnienie lodu, które intensyfikuje się w czerwcu i w lipcu. Potem w sierpniu anomalie znów zaczynają rosnąć. Wiosną temperatury nad Oceanem Arktycznym były miejscami niższe od średniej. Sytuacja zmieniła się latem, kiedy czapa polarna szybko się kurczyła odsłaniając nagrzewające się akweny, takie jak Morze Beauforta. Najwyższe od 1950 roku temperatury zanodowano w  Nunavut, północnych częściach Manitoby, Ontario i w Quebecu. Także w dużej części Zatoki Hudsona, gdzie sezonowe odchylenia wynosiły 2-3 st. C. Fala upałów na początku sierpnia przyniosła wiele rekordów temperatur na... północy Alaski i w północnych prowincjach Kanady. Te rekordy to 31,7 st. C w Deadhorse na północy Alaski i 34,8 st. C w Inuvik na Terytoriach Północno-Zachodnich Kanady.

Opady
Arktyka staje się coraz wilgotniejsza z racji rosnących tam temperatur. Średnie opady w czasie okresu letniego (lipiec-wrzesień 2024) w całej Arktyce były najwyższymi w historii.

Odchylenia sum sezonowych opadów w Arktyce w stosunku do średniej 1991-2020 dla jesieni 2023, zimy, wiosny i lata 2024. Zielone odcienie pokazują obszary z opadami powyżej normy, brązowe z opadami poniżej normy. Źródło: Reanaliza ERA5

Tak jak w przypadku temperatur, opady w Arktyce są zróżnicowane regionalnie i sezonowo. To, co zasługuje na uwagę, to wysokie wartości dla Alaski, ale nie tylko. W okresie letnim występowały spore sumy opadów nad samym Oceanem Arktycznym, co świadczy o wzrastającej roli niedoboru lodu. Arktyka staje się coraz bardziej wilgotnym miejscem. Jesienią 2023 i zimą 2024 także występowały, choć w dużo mniejszej skali obszary zwiększonych opadów. Warto dodać, że choć historycznie obserwuje się wzrost ilości opadów w Arktyce, to nie każdy rok jest tam wilgotny.

Pokrywa śnieżna
Zalegający w Arktyce śnieg od jesieni do wiosny ma bezpośredni wpływ na wiele procesów zachodzących w Arktyce. Głównym jednak czynnikiem jest wpływ śniegu na klimat. Nawet po tym jak już śnieg zniknie, to jakie uprzednie występowanie o danej powierzchni ma wpływ na region arktyczny. Im szybciej stopi się śnieg, tym szybciej nagrzeje się grunt. Od lat obserwuje się, jak powierzchnia pokrywy śnieżnej się kurczy z powodu ocieplającego się klimatu.

Odchylenia powierzchni pokrywy śnieżnej dla maja i czerwca w latach 1967-2024 względem średniej 1991-2020. Wykres przedstawia dane dla Ameryki Północnej – czarny kolor oraz Eurazji – kolor czerwony. Krzywe pokazują 5-letnią średnią, zaś kółka średnie wartości miesięczne. NOAA, Climate Data Record (CDR)

Podobnie jak w ostatnich latach arktyczny śnieg szybko znika pod koniec maja i w czerwcu. Pamiętajmy, że zima w Arktyce trwa znacznie dłużej. Kiedy u nas wiosna zbliża się do końca, za kołem polarnym wciąż leży śnieg, ale znika szybciej niż kiedyś, bo rosną temperatury. Na wykresie widzimy, że o ile w maju pokrywa śnieżna w Eurazji nie znikała tak szybko w maju, to w czerwcu sytuacja wyglądała już inaczej. Nie odnotowano rekordu, ale powierzchnia pokrywy śnieżnej była wtedy zauważalnie mniejsza niż zwykle. 14. najmniejsza w historii pomiarów wartość dla Eurazji i 7. w przypadku Ameryki Północnej.

Anomalie czasu występowania pokrywy śnieżnej (różnica % w stosunku do średniej liczby dni śnieżnych) dla sezonu 2023/24 w porównaniu ze średnią z lat 1998/99–2022/23. (a) początek opadów śniegu sierpień-styczeń,  (b) topnienie śniegu (luty-lipiec). Trzecia mapa przedstawia, jak wyglądał ranking występowania śniegu w Arktyce. Źródło: NOAA

Wczesne opady śniegu i opóźnione topnienie wiosną spowodowały, że sezon śnieżny na większości obszaru euroazjatyckiej części Arktyki był dłuższy niż zwykle. W Ameryce Północnej późne opady śniegu i wczesne topnienie wiosną sprawiły, że sezon śnieżny w niektórych częściach centralnej i wschodniej części kanadyjskiej Arktyki był najkrótszy od 26 lat. Patrząc historycznie, w ciągu ostatnich 15 lat topnienie śniegu w Arktyce następowało zazwyczaj jeden do dwóch tygodni wcześniej niż w XX wieku. O ile w przypadku powierzchni śniegu widzimy wyraźny trend spadkowy, to w przypadku ilości śniegu, sytuacja wygląda inaczej, co pokazuje wykres po lewej. W ostatnich latach ilość śniegu rośnie w odpowiedzi na zwiększającą się wilgotność Arktyki. Ilość śniegu w kwietniu 2024 roku była na półkuli północnej jedną z najwyższych od lat, porównywalna z tym, co miało miejsce w XX wieku, kiedy klimatu był chłodniejszy. Wtedy śnieg leżał dłużej, większe opady występowały w czasie całej zimy, mniej było roztopów, więc śniegu było dużo. Wzrost temperatur na Ziemi zaczął tę ilość redukować, jednak potem, kiedy w gę weszła rosnąca ilość wilgoci w atmosferze oraz skutki meandrowania prądu strumieniowego, ilość śniegu zaczęła ponownie rosnąć.

Grenlandzki lądolód
Pokrywa lodowa Grenlandii zawiera ilość lodu stanowiącego  równowartość 7,4 metra globalnego wzrostu poziomu morza. Obecne zmiany na Grenlandii są na tyle powolne, że w tej kwestii przynajmniej na razie przejmować się nie musimy. W 2024 roku Grenlandia utraciła bardzo mało lodu.

Zmiany masy grenlandzkiego lądolodu w gigatonach od kwietnia 2002 do września 2024 roku. Drugi wykres przedstawia zmiany roczne dla poszczególnych lat. Dane pomiarowe z satelitów GRACE i ICESat-2

Lądolód grenlandzki zyskuje masę głównie z powodu akumulacji śniegu i traci ją poprzez odpływ wody z topniejącego lodu i uwalnianie stałego lodu do oceanu (tj. cielenie się gór lodowych). Suma tych wielkości stanowi bilans masy pokrywy lodowej. W sezonie  1 września 2022 - 31 sierpnia 2023 Grenlandia straciła bardzo mało lodu jak na obecną sytuację klimatyczną. Dokładnie 55 mld ton, inaczej gigaton (Gt). To trzecia najmniejsza ilość utraconego lodu w historii pomiarów, najmniej od 2013 roku. Średnioroczny bilans masy lodu wynosi bowiem -266 Gt. Obszar jaki obejmowały roztopy, był niewielki jak na ostatnie lata. Tylko w połowie lipca zasięg topnienia chwilowo przekroczył 30%. To, ile stopi się lodu, zależy od warunków atmosferycznych, które latem 2024 roku nie sprzyjały szybkim roztopom. 

 

 

Arktyczny lód
Najważniejsza sprawa dla Arktyki, to czapa polarna na Oceanie Arktycznym, która ma ogromny wpływ na regionalny, a nawet na globalny klimat. Na przestrzeni ostatnich kilku dekad widać wyraźny trend spadkowy. W ostatnich latach jednak  został on mocno zahamowany, ale jest to tylko sytuacja chwilowa. Dalszy wzrost temperatur na Ziemi wymusi dalsze, jeszcze większe topnienie lodu. To kwestia czasu. 

Średni miesięczny zasięg lodu morskiego (jasnoniebieski) dla (a) marca 2024 roku i (b) września 2024. Medianę zasięgu dla lat 1991-2020 zaznaczono ciemnoniebieskim konturem. c) Zasięg występowania lodu o określonym wieku we wrześniu 2024 roku.

W marcu (marcowe maksimum) i we wrześniu (wrześniowe minimum) 2024 roku rozmiary arktycznego lodu morskiego były podobne do tych z ostatnich lat. Czapa polarna jest o połowę mniejszą niż w latach 80. XX wieku. Marzec 2024  charakteryzował się w sumie przeciętnym zasięgiem lodu. Dość mało lodu było na Morzu Barentsa i w Zatoce Świętego Wawrzyńca. Na początku sezonu topnienia, cofanie się lodu było początkowo dość powolne aż do maja. Godnym uwagi wyjątkiem było niezwykle wczesne topnienie we wschodniej części Zatoki Hudsona. W czerwcu topnienie lodu było przeciętne i nieco przyspieszyło w lipcu i sierpniu. Szybko znikał lód na Morzu Beauforta, za to sporo lodu latem utrzymywało się na Morzu Czukockim. W 2024 roku dość szybko, bo w okolicy 20 sierpnia otwarte były oba szlaki morskie. Wyjątkowo szybko otworzyło się Przejście Północno-Zachodnie, jeszcze przed 20 sierpnia - to rekord.

a) Średnia miesięczna grubość lodu morskiego w latach 2011–24: październik (fioletowy), styczeń (zielony) i kwiecień (niebieski). b)  Mapa anomalii grubości lodu morskiego z kwietnia 2024. c) Mapa trendu zmian w grubości lodu morskiego w latach 2011-2024 dla marca. CryoSat-2/SMOS,  ICESat-2

Najważniejszą zmienną dotyczącą lodu morskiego jest jego grubość. Im cieńszy lód, tym łatwiej (teoretycznie) może stopić się w kolejnym sezonie. W ostatnich latach obserwuje się wyraźną zmianę w grubości lodu tam, gdzie zwykle jest on najgrubszy, czyli w amerykańskiej części Basenu Arktycznego i wschodniej części Morza Beauforta. W latach 2011-2024 lód ten tracił nawet 10 cm rocznie. Najprawdopodobniej przyczyną są wysokie temperatury wód, które z Oceanu Atlantyckiego trafią do Arktyki. 

 

 

Temperatura Oceanu Arktycznego
Temperatura wód ma ogromne, coraz większe w ostatnich latach znaczenie dla zmian w arktycznym lodzie morskim. Ich temperatury zależą nie tylko o bezpośrednich warunków pogodowych, ale też od przepływu ciepłych wód z Oceanu Atlantyckiego i Spokojnego. 

Temperatury powierzchni arktycznych wód. a) Mapa ogólna Arktyki z zaznaczonymi morzami Oceanu Arktycznego.  b) Średnia temperatura powierzchni morza w sierpniu 2024 roku. Obszar oznaczany na biało na obu mapach, to uśredniony dla sierpnia 2024 zasięg lodu morskiego. Czarna linia na mapie to izoterma wód o wartości 10°C. c) odchylenia temperatury w sierpniu 2024 roku w stosunku do średniej 1991-2020. d) różnice względem sierpnia 2023 roku. NOAA/NSIDC.

Przedstawione powyżej mapy dotyczą sierpnia. Średnie temperatury arktycznych wód (SST) z sierpnia zapewniają najbardziej odpowiednią reprezentację letnich temperatur powierzchni oceanu w Oceanie Arktycznym, ponieważ zasięg lodu morskiego jest w tym czasie roku bliski najniższego poziomu sezonowego, a nie ma jeszcze wpływu chłodzenia powierzchniowego i późniejszego wzrostu lodu morskiego, który zwykle ma miejsce w drugiej połowie września. Średnia temperatura arktycznych wód w sierpniu 2024 wyniosła 12 st. C w południowej części Morza Barentsa. Na pozostałych akwenach wartości te oscylowały w okolicy 7 st. C. 

Uśrednione anomalie SST (°C) dla sierpnia w latach 1982-2024 w stosunku do średniej z lat 1991-2020 dla: (a) Oceanu Arktycznego na północ od 65°N (zaznaczone przerywanym niebieskim okręgiem na mapie po lewej), (b) Morza Barentsa, (c) Morza Beauforta i (d) Morza Czukockiego. Akweny oznaczone są niebieskimi granicami na mapie. Przerywane linie pokazują liniowe trendy anomalii SST w latach 1982-2024, a liczby w legendach pokazują trendy w °C/rok. Niebieskie cieniowanie wskazuje ±1 odchylenie standardowe pól średniej regionalnej anomalii SST.

Od lat Arktyka ociepla się. Dotyczy to także, a w szczególności wód tego regionu. Wieloletni trend wzrostowy temperatur wód całego Oceanu Arktycznego wynosi 0,01 st. C/rocznie. Dla porównania, zarówno północny Pacyfik, jak i północny Atlantyk (między 50°N a 65°N) wykazują liniowe trendy ocieplenia w tym samym okresie, wynoszące 0,04 st. C/rocznie. Regionalnie Morza Karskie i Łaptiewów wykazują najsilniejsze trendy ocieplenia na Oceanie Arktycznym, z sierpniowymi trendami liniowymi SST w tych morzach wynoszącymi około 0,12 st. C/rocznie. Jest to silnie powiązane z dużymi spadkami sierpniowego zasięgu lodu morskiego w tychże regionach. Wyraźne trendy liniowe w sierpniowej SST obserwuje się również na Morzu Barentsa (0,06 st.C/rocznie), gdzie średnie SST w sierpniu 2024 były najwyższa w historii. Z drugiej strony nie ma statystycznie istotnego trendu w sierpniowych SST na Morzach Beauforta i Czukockim  chociaż najbardziej wysunięta na południe część Morza Beauforta wykazuje wyraźny trend ocieplenia. W niemałym stopniu jest to związane z coraz cieplejszymi wodami rzeki Mackenzie.

Produktywność Oceanu Arktycznego i reakcja glonów morskich na ocieplenie klimatu i zanik lodu morskiego
Podstawowa produktywność morska Arktyki (przekształcanie rozpuszczonego węgla nieorganicznego w materiał organiczny przez organizmy fotosyntetyczne) stanowi podstawę morskiego łańcucha pokarmowego i odgrywa kluczową rolę w globalnym obiegu węgla. Jest ona wysoce wrażliwa na zmiany pokrywy lodowej Oceanu Arktycznego oraz na temperatury. 

 

Na podstawie obserwacji satelitarnych, pokazujących zmiany w barwie oceanu, można określić, jak wygląda nagromadzenie chlorofilu A, a także mikroorganizmów żyjących w wodzie morskiej takich jak plankton.  

Poniższe zestawienie map pokazuje rozkład odchyleń stężenia chlorofilu A (organiczny związek chemiczny z grupy chlorofili) w 2024 roku dla poszczególnych miesięcy.

Średnie miesięczne stężenia chlorofilu A w 2024 r. przedstawione jako procent średniej z lat 2003–2022 dla (a) maja, (b) czerwca, (c) lipca i (d) sierpnia. MODIS-Aqua Reprocessing 2022.0.1

Obserwacje ostatnich lat pokazują, że zmiany dotyczące produktywności pierwotnej w Arktyce są zróżnicowane. Z jednej strony produktywność ta się zwiększa ze względu na cofający się lód. Z drugiej z kolei stratyfikacja ze względu na brak lodu hamuje lub niekiedy eliminuje ten proces. 

 

Od lat obserwuje się wzrosty stężenia chlorofilu A w odpowiedzi na brak lodu. Kiedy lód wcześnie się wycofuje ilość chlorofilu A rośnie. Sezonowo ilość chlorofilu A się zmienia. rośnie w pierwszej połowie sezonu topnienia, po czym spada pod jego koniec.

 

Roślinność w Arktyce: coraz bardziej zielona tundra
Roślinność, oraz wegetacja tundry dynamicznie reagują w ostatnich latach na zmiany środowiskowe, podyktowane ocieplającym się klimatem. Zmiany te nie są stałe rok do roku i różnią się w każdym regionie, co sugeruje, że istnieją złożone interakcje pomiędzy atmosferą, głąbami, a roślinnością. Zmiany w roślinności tundry mogą mieć wpływ na globalny budżet węgla. Część CO2 jest pochłaniana przez obszary, gdzie tundra zielenieje. Ale większe ilości tego gazu trafiają w wyniku działania pożarów tajgi i emisji metanu. Zmiany w tundrze mają wpływ na wieczną zmarzlinę, która w ostatnich latach z powodu ocieplającego się klimatu rozmarza.

Za pomocą satelitów jesteśmy w stanie rejestrować zmiany w roślinności arktycznej. Dla mierzenia zmian w roślinności, poziomie wegetacji służą indeksy NDVI (Znormalizowany Różnicowy Wskaźnik Wegetacji). MaxNDVI to szczytowy poziom wskaźnika NDVI związany z maksymalnym w roku rozwoju arktycznej szaty roślinnej tundry. Poniżej przedstawione są dane pomiarowe od 1982 roku przez Zaawansowany Radiometr Bardzo Wysokiej Rozdzielczości (AVHRR), i od 2000 roku przez Spektroradiometr Obrazowania Umiarkowanej Rozdzielczości (MODIS).

Wielkość trendu MaxNDVI obliczona jako zmiana na dekadę dla arktycznej tundry i lasów borealnych w latach (a) 1982-2023 na podstawie zbioru danych AVHRR GIMMS 3-g+ oraz (b) 2000-24 na podstawie zbioru danych MODIS MCD13A1 v6.1. Na mapach granica drzew w strefie okołobiegunowej jest oznaczona czarną linią, a średni zasięg lodu morskiego w sierpniu 2024 r. jest oznaczony jasnym odcieniem.

Obserwacje pokazują, że stopień zazieleniania się tundry rośnie i kolejny sezon utwierdza ten fakt. Proces ten nie jest jednorodny dla każdego obszaru i wygląda też inaczej w każdym roku. Jest to związane z wieloma czynnikami, jak warunki atmosferyczne, temperatury czy sama geografia terenu oraz to, jak wygląda na danym obszarze wieczna zmarzlina.

Okołobiegunowe anomalie MaxNDVI dla sezonu wegetacyjnego 2024 w stosunku do średniej 2000-2024 ze zbioru danych MODIS MCD13A1 v6.1. Średni zasięg lodu morskiego w sierpniu 2024 r. jest zaznaczony jasnym odcieniem. Wykres przedstawia uśrednione zmiany MaxNDVI w arktycznej tundrze ze zbioru danych MODIS MCD13A1 v6.1 (2000-24) dla Arktyki Eurazjatyckiej (czerwony), Arktyki Północnoamerykańskiej (niebieski) i Arktyki okołobiegunowej (czarny) oraz ze zbiorów danych AVHRR GIMMS-3g+ (1982-2023; szary) i Landsat Collection 2 (2000-23; zielony).

W odpowiedzi na wzrost temperatur, a tym samym wydłużanie się sezonu wegetacyjnego, zazielenianie się arktycznej tundry to nie tylko pojawiające się coraz większe ilości traw. W tundrze zaczynają gościć też krzewy, a nawet drzewa jak wierzby brzozy czy olchy. Roślinność taka wspiera ekspansję zwierząt stref umiarkowanych, ale negatywnie wpływa na faunę polarną. Wypierana jest roślinność, którą żywią się np. renifery.

Na podstawie: Arctic Report Card: Update for 2024

Zobacz także:

• NOAA Arctic Report Card 2023