Arktyka zamarza, ale już coraz wolniej

W ostatnich tygodniach tempo zamarzania arktycznych wód było szybkie z powodu występowania niskich temperatur. Zimne powietrze zostało uwięzione przez wir polarny, a ciepłe masy powietrza miały bardzo ograniczone możliwości, by dotrzeć za koło polarne. Warunki były więc zupełnie inne niż w ostatnich latach. Teraz tempo zamarzania zaczyna już wyraźnie zwalniać, bo do końca nocy polarnej został nieco ponad miesiąc, a woda w pobliżu czapy polarnej przestaje się już wychładzać. Mapa obok (kliknij, aby powiększyć) ilustruje aktualny zasięg i koncentrację lodu morskiego Arktyki. 

  Zasięg arktycznego lodu morskiego w 2020 roku względem lat 2005-2019 i średnich dekadowych. JAXA

Dane z Japońskiej Agencji Kosmicznej pokazują, że w ciągu ostatnich kilku tygodni zasięg lodu szybko rósł, ale korekty są coraz większe. Na początku lutego była kilkudniowa pauza, potem już spadek o 40 tys. km². Dzieje się tak, ponieważ granica lodu dotarła do zbyt ciepłych miejsc, a dzień w obrębie koła polarnego robi się coraz dłuższy. Zlodzenie wciąż jest spore jak na ostatnie lata, ale różnica względem poprzednich lat i dekad nie będzie się już pogłębiać. Na mapie obok możemy zauważyć, że granica lodu zbliża się w wielu miejscach do tej z lat 80. XX wieku. Zasięg lodu jest o 0,3 mln km² większy niż średnia z mijającej dekady.

 Powierzchnia lodu morskiego w 2020 roku względem wybranych lat. Dane NSIDC, wykres Nico Sun 
 

O tym, że granica lodu dotarła już zbyt daleko na południe, gdzie zimno nie jest w stanie ingerować w lód, świadczą zmiany jego powierzchni (area). Tu korekty we wzroście są wyraźniejsze niż w przypadku zasięgu. Szczególnie widać to na przełomie stycznia i lutego. Od 31 stycznia do 11 lutego powierzchnia lodu wzrosła jedynie o 118 tys. km². Lód dociera do ciepłych miejsc, szczególnie do miejsc, gdzie woda jest za ciepła. W ciągu ostatnich tygodni zmiany w odchyleniach temperaturowych były niewielkie. Woda przestaje się już wychładzać, bo dni stają się coraz dłuższe. Wartości odchyleń na Morzu Beringa są bardzo małe, woda wręcz jest tak chłodna jak być powinna. Inaczej wygląda to na północnych krańcach Atlantyku. Tam odchylenia przekraczają 1^oC. 

Zmiany powierzchni lodu morskiego na Morzu Barentsa i Beringa w 2020 roku. NSIDC

*Przedstawione dane uwzględniają większy obszar arktycznych akwenów niż geograficzny. Obejmują część wód Basenu Arktycznego. Morze Barentsa ma 1,4 mln km².

Ze względu na rozkład prądów morskich, odchylenia temperatur wód podwyższone przez zmiany klimatyczne dane dotyczące powierzchni lodu różnią się między wyżej przedstawionymi akwenami. Oczywiście dużo do powiedzenia mają układy baryczne, tj. wiatr i ruchy mas powietrza. Na wykresie widzimy więc, że na Morzu Beringa lód może sobie pozwolić na więcej, podczas gdy na Morzu Barentsa wiatr i mroźne masy powietrza działają tylko do pewnego stopnia. Co się tyczy Atlantyku, to na razie nie ma co roztrząsać się na temat spowalniania Golfsztromu. Nawet w sytuacji antropogenicznej zmiany klimatu jest to proces, który będzie trwać dekady. 

Prognozowane warunki pogodowe w Arktyce na 13-16 lutego 2020 roku. Tropical Tidbits
 

Niezależnie od tego, oceany na Ziemi wciąż będą gromadzić ciepło, a temperatury będą rosnąć. Tym bardziej, że ludzkość na razie nie ma w planach drastycznych zmian w energetyce poza nielicznymi wyjątkami. Ochłodzenie wód północnych krańców Oceanu Atlantyckiego to cykliczna zmiana, tak samo jak silny wir polarny. Może w następnym sezonie też będzie silny, co może mieć też związek z ochładzaniem się stratosfery w odpowiedzi na globalne ocieplenie, ale potem pewnie znów dojdzie do fal "upałów" w Arktyce. Wykres obok przedstawia wzrost ilości energii w światowym oceanie. 

Najbliższe dni to kontynuacja warunków pogodowych z ostatnich dni i tygodni - silny wir polarny, silna cyrkulacja strefowa i dość łagodne meandrowanie prądu strumieniowego. Jednocześnie z racji tego aktywne będą sztormy na Atlantyku, wręcz huragany (orkany), jak ostatnio. 

Prognozowane odchylenia temperatur od średniej 1979-200 w Arktyce i wokół niej na 13-16 lutego 2020 roku. Climate Reanalyzer
 

Wir polarny napędza cyrkulację strefową, więc zimy u nas nie ma. Nie będzie jej też w ciągu najbliższych dni. Z kolei w Rosji zima będzie łagodna. Resztę robi globalne ocieplenie, sprawiając, że w ramach tejże cyrkulacji temperatury są za wysokie. W Arktyce natomiast pozostaną one względnie niskie. Na mapie obok widać, że 16 lutego temperatury w niemal całej Europie będą dodatnie, u nas będzie 12-13^oC. Stratosferyczny wir polarny nieco osłabł, co nie zmieni znacząco sytuacji. Do końca lutego w Arktyce i w Europie sytuacja pozostanie bez większych zmian. 

Marcowe maksimum tym razem będzie spore, a przynajmniej powinno być, ale wrześniowe może wyglądać już inaczej. Być może roztopy latem 2020 będą większe niż w 2016 i 2019 roku. 

Zobacz także:

• Zamarzanie postępuje, a śniegu wciąż u nas nie ma, poniedziałek, 27 stycznia 2020 Zamarzanie w Arktyce postępuje w stosunkowo szybkim tempie, ponieważ warunki atmosferyczne nie uległy zmianie.

Wielkie zwały śniegu przykryły Ziemię

Na Ziemi obecna zima jeśli chodzi o opady śniegu, do słabych nie należy. To kolejna zima, która pokazuje, że pod tym względem nie ma trendu spadkowego. A przecież klimat się ociepla.

 Zmiany powierzchni pokrywy śnieżnej w styczniu w latach 1975-2020. Rutgers University/GSL

Dzieje się tak, bo w styczniu, który na półkuli północnej jest miesiącem najzimniejszym, wpływ rosnących temperatur na zasięg zalegającego śniegu jest niewidoczny. Do jego opadów potrzebny jest mróz, ale niewielki. Im bardziej siarczysty, tym mniej pary wodnej znajduje się w powietrzu, co pokazuje wykres obok. Owszem, w poprzednim stuleciu zaobserwowano spadek pokrywy śnieżnej, ale w XXI wieku trend się odwrócił i śniegu zaczęło przybywać. Tu przyczyną w główniej mierze jest ocieplanie się klimatu Arktyki - rosnące temperatury prowadzą do zawirowań w przepływie prądu strumieniowego, w wyniku czego może dojść do opadów tam, gdzie zwykle należą one do rzadkości lub nie zdarzały się wcześniej. 

 Zmiany powierzchni pokrywy śnieżnej w Eurazji dla stycznia w latach 1975-2020. Rutgers University/GSL

Podobna sytuacja ma miejsce w Eurazji, gdzie nie widać trendu spadkowego na wykresie. Wręcz przeciwnie - jest trend wznoszący. W ostatnich 10 latach trend ten, co można zobaczyć też na wykresie, nie wykazuje wzrostu, wręcz spadek. 

Powierzchnia pokrywy śnieżnej na półkuli północnej 7 lutego 2020 roku, oraz jej odchylenia względem średniej 1981-2010. Dane: NSIDC, grafika Nico Sun

Przyczyną są zmiany w Europie. Zimy w Europie w tym w Polsce są coraz łagodniejsze, więc wartości wykresu dla Eurazji ciągną w dół. Według danych serwisu Copernicus styczeń 2020 w Europie był najcieplejszy w historii pomiarów. 0,2^oC cieplejszy niż poprzedni rekordzista z 2007 i 3,1^oC cieplejszy od średniej 1981-2010. W Helsinkach i na południu Finlandii w styczniu w ogóle nie padał śnieg. Z drugiej strony wzrost temperatur w Azji oznacza opady śniegu w miejscach, które są na ogół suche. 

 Powierzchnia pokrywy śnieżnej w 2020 roku dla Ameryki Północnej, Grenlandii, Europy i Azji w zestawieniu ze zmianami z 2012 roku. NSIDC, grafika Nico Sun

Ten wykres odseparowuje Europę od Azji, i możemy dzięki temu zauważyć, że w styczniu w Azji przybywało śniegu.  Choć w drugiej połowie miesiąca zaczął on znikać, na co też wpływ też mają rosnące na Ziemi temperatury. Tam przedwczesna wiosna też może mieć miejsce. Z kolei w Europie śniegi nie obejmowały coraz większych połaci, a powinny z racji niewielkiej jego powierzchni na początku miesiąca. Śnieg powinien leżeć w Polsce, czy też we wschodnich Niemczech.

Ilość śniegu na półkuli północnej w ekwiwalencie wody w 2019/20 roku. Canadian Cryospheric Information Network

Jak już wyżej wspomniano, nie potrzeba siarczystych mrozów, żeby doszło do opadów śniegu. Sam mróz to nie wszystko, nawet jeśli weźmie się pod uwagę silne meandrowanie prądu strumieniowego, który może przynieść śnieg do Alabamy w USA czy na znacznym obszarze Półwyspu Iberyjskiego. Żeby pojawiły się opady śniegu, to potrzebna jest jeszcze wilgoć. Tej w dużej ilości dostarczają coraz cieplejsze oceany, morza, a nawet duże jeziora (np. Wielkie Jeziora w Ameryce Północnej), a coraz cieplejsza atmosfera jest w stanie „przechować” jej dużo więcej niż chłodniejsza. W ostatnim stuleciu zawartość pary wodnej w atmosferze wzrosła o ok. 5%, a większość tego wzrostu miała miejsce po roku 1970. Mapa obok ilustruje aktualne różnice w grubości pokrywy śnieżnej względem średniej z okresu 1998/99-2011/12.

 Europa 7 lutego 2020 roku. NASA Worldview

Na zdjęciu satelitarnym widać, że duża część Europy jest pozbawiona śniegu. Nie ma go w Niemczech, Polsce czy na Litwie. W ciągu ostatnich dni spadł za naszymi wschodnimi granicami, ale za kilka dni pewnie zniknie. 

Powolny trend wzrostowy zasięgu występowania śniegu za kilka lat zaniknie i będzie widoczny już trend spadkowy, który obejmie też Azję. To nieuniknione.


Zobacz także:

• Zamarzanie postępuje, a śniegu wciąż u nas nie ma, poniedziałek, 27 stycznia 2020 Zamarzanie w Arktyce postępuje w stosunkowo szybkim tempie, ponieważ warunki atmosferyczne nie uległy zmianie. Wir polarny w stratosferze nie rozpadł się w grudniu, ani też na początku stycznia, dzięki czemu wciąż w Arktyce panuje solidna komórka polarna. 
• Wir polarny i cyrkulacja strefowa w cieplejszym klimacie, niedziela, 5 stycznia 2020 
• Wielkie zwały śniegu pod naporem rosnących temperatur, czwartek, 26 kwietnia 2018 

PIOMAS (styczeń 2020) - stan pokrywy lodowej zaczął się w końcu poprawiać

Utrzymująca się od listopada dość stabilna komórka polarnego powietrza przyniosła efekt co do objętości lodu morskiego. Jego ilość wzrosła, tak samo jak i grubość.

Objętość lodu w Arktyce w 2020 roku względem wartości z ostatnich lat i średniej 1979-2018. PIOMAS

Zamarzanie w czasie obecności wiru polarnego, który utrzymuje nad Arktyką mroźne powietrze, przebiegało w styczniu dobrze. Jak pokazuje powyższy wykres, objętość ta w styczniu 2020 nie była rekordowo mała - 31 stycznia czapa polarna zawierała w sobie 18 283 km³ lodu - to piąta najmniejsza w historii pomiarów ilość. Animacja obok (kliknij, aby powiększyć) pokazuje, że wzrost grubości lodu w styczniu nastąpił, co oznacza wzrost jego ilości. Tyle tylko, że wzrost ten nie był na tyle szybki, aby czapa polarna wróciła do stanu, chociażby pierwszej dekady tego wieku. 

Grubość arktycznego lodu morskiego dla 31 stycznia w latach 2007-2020.

Choć woda pod lodem nie straciła ciepła z powodu szybkiego zamarzania jesienią, permanentnie utrzymujące się od wielu tygodni niskie temperatury doprowadziły w końcu do reakcji czapy lodowej. Przez cały listopad, grudzień i styczeń prawie w ogóle nie było dużych adwekcji ciepła nad Ocean Arktyczny. Ale to tylko jeden sezon. Na powyższym zestawieniu map możemy zauważyć, że grubość lodu wygląda gorzej niż w latach 2007-2010, czy nawet roku 2016. 

Na tej tabeli przedstawiona jest dokładna rozpiska objętości lodu na 31 stycznia. W różowych kolumnach przedstawione są różnice względem poprzednich lat i średnich dekadowych, także ich procentowe wartości. Wir polarny niewątpliwie pomógł w poprawie sytuacji, co ilustruje wykres obok, pokazujący tempo zwiększania się objętości lodu. Problem w tym, że stan lodu morskiego poprawił się jedynie na tle ostatnich lat. Różnica względem rekordowego 2017 roku jest imponująca - 2123 km³, czyli aż 13,1%. Dużo, a inne lata? W 2013 roku, po spektakularnych, rekordowych roztopach to już tylko 3,1%. 

 Grubość lodu morskiego w styczniu 2020 roku i jej odchylenia w stosunku do średniej 1981-2010. PIOMAS/Zachary Labe

Wniosek jest więc taki: żeby Arktyka wróciła do stanu z XX wieku, taka pogoda jak w tym sezonie zamarzania musiałaby się stać normą przez co najmniej kilka następnych lat.  Tak się jednak nie stanie. 

Grubość arktycznego lodu morskiego w 2020 roku w stosunku do okresu 2006-2019 i średnich wartości z lat 80. i 90. XX wieku. PIOMAS

Nadchodzący sezon roztopów może okazać się równie agresywny co poprzedni, być nawet gorszy,  bo w końcu taki przyjdzie. A przy kolejnym sezonie zamarzania warunki atmosferyczne mogą już takie jak w obecnym nie być. Jak pokazuje wykres, grubość lodu rosła dosyć szybko, w ciągu miesiąca wzrosła o 18,6 cm, a to więcej niż w ciągu ostatnich 5 lat. Mapa obok przedstawia różnice w grubości pokrywy lodowej w styczniu 2020 względem okresu 2011-2018.

Zmiany średniej miesięcznej ilości lodu morskiego dla stycznia w latach 1979-2020. Dane PIOMAS

Średnia w styczniu ilość lodu morskiego wyniosła 16,4 tys. km³, to 1,8 tys. km³ więcej niż w rekordowym 2017 roku. To dużo, ale to też aż 47% mniej niż w roku 1979 i 32% mniej niż wynosi średnia z okresu 1979-2019.

Wir polarny w troposferze utrzyma się prawdopodobnie przez cały luty, ponieważ w styczniu nie doszło do wyraźnego osłabienia wiru stratosferycznego. Należy się więc spodziewać, że stan pokrywy lodowej ulegnie poprawie. Być może na koniec lutego objętość lodu spadnie na szóste lub siódme miejsce. 

Zobacz także:

• PIOMAS (grudzień 2019) - arktyczna zima nie daje satysfakcjonującej poprawy, środa, 8 stycznia 2020 Po silnych roztopach z 2019 roku nastała noc polarna, która przynosi pewną poprawę sytuacji. Ilość lodu morskiego w stosunku do ostatnich lat nieco się zwiększyła. Są to jednak niewielkie zmiany, biorąc pod uwagę warunki pogodowe.
• PIOMAS (listopad 2019) - wir polarny poprawił nieznacznie sytuację, piątek, 6 grudnia 2019 

Styczeń 2020 - spokojny sezon zamarzania

Styczeń 2020 był w Arktyce miesiącem spokojnym, bez ekstremalnych zdarzeń zakłócających przyrost lodu. Lód morski Arktyki zwiększał swój zasięg dzięki silnemu wirowi polarnemu, a co za tym idzie na ogół niskim temperaturom. Z tego powodu różnica styczniowego zlodzenia względem średniej wieloletniej nie była tak duża jak w ostatnich latach.

Średni zasięg arktycznej pokrywy lodowej w styczniu 2020 roku. Fioletowa linia pokazuje średni zasięg lodu dla okresu 1981-2010 dla stycznia. Sea Ice Index - NSIDC

Średni dla stycznia zasięg lodu morskiego wyniósł 13,65 mln km², co jak na ostatnie lata jest wartością sporą - to dopiero dziewiąte miejsce. Zlodzenie było też o 0,77 mln km² mniejsze od średniej 1981-2010, co jest wartością dość niewielką. W ciągu ostatnich 10 lat wartość ta oscylowała w okolicy 1 mln km². Przykładowo w 2014 roku (2013-2014 - słabe letnie roztopy), różnica względem średniej wieloletniej wyniosła dla stycznia 0,8 mln km². Warto przypomnieć, że w styczniu 2018 roku odnotowano najmniejszą uśrednioną wartość zasięgu lodu - 0,57 mln km² mniej niż w tym roku. Mapa obok (kliknij, aby powiększyć) pokazuje anomalie koncentracji lodu morskiego dla stycznia 2020 roku. Mimo sporego zasięgu lodu, jego koncentracja w wielu miejscach była znacznie mniejsza niż zwykle.

Zmiany zasięgu lodu morskiego w styczniu 2020 roku. AMSR2, Institute of Oceanography, University of Hamburg

Mimo zaistniałej sytuacji 770 tys. km² jest zauważalną różnicą, a dziewiąte miejsce odnosi się wyłącznie do lat tego wieku. Niemal wszędzie granica lodu w styczniu przebiegała dobrych kilkadziesiąt kilometrów dalej niż w poprzednich dziesięcioleciach. Jedynie na Morzu Barentsa zasięg lodu był w graniach średniej, kontrastując z poprzednimi latami.

Zmiany zasięgu arktycznego lodu morskiego w 2019/20 roku w stosunku do ostatnich lat i średniej 1981-2010.

Wir polarny dał korzystne warunki atmosferyczne dla zwiększania się zlodzenia arktycznych wód. Średnie tempo przyrostu lodu w styczniu 2020 wyniosło 45,2 tys. km²/dziennie, średnia jest niższa i wynosi 42,7 tys. km². Z drugiej strony należy przypomnieć grudzień 2019, kiedy tempo to było jeszcze szybsze. W styczniu granica lodu zaczęła docierać do miejsc poza obszarem odpowiednio zimnych mas powietrza.

Odchylenia temperatur od średniej 1981-2010 dla stycznia 2020 roku. Wartość anomalii na poziomie ciśnienia 925 hPa (750 m.n.p.m). NOAA/ESRL
 

Poza tym Arktyka mimo efektów działania stratosferycznego wiru polarnego nie była w styczniu wcale tak zimna. Temperatury nad większością Oceanu Arktycznego były od 1 do 3^oC powyżej średniej wieloletniej. W związku z działaniem przez cały styczeń troposferycznego wiru polarnego (w odpowiedzi na stabilny wir polarny z grudnia) były też miejsca chłodne. Tu na pierwsze miejsce wysuwa się  region Morza Barentsa, gdzie temperatury były o 5-6^oC niższe od średniej. Niskie temperatury panowały też nad Morzem Baffina i nad Grenlandią, co skutkowało w jej przypadku słabymi opadami śniegu i tym samym słabą akumulacją lodu. Sytuacja baryczna w Arktyce była nieco nietypowa: niskie ciśnienie obejmowało obszar północnych krańców Atlantyku oraz Morza Karskiego, kontrastując z wyższym ciśnieniem nad resztą regionu. We wschodniej części Eurazji dominował wyż. Ciśnienie w regionie Morza Karskiego było aż o 15 hPa niższe względem średniej z lat 1981-2010. Ten wzorzec był związany z silnie dodatnią fazą oscylacji arktycznej. Jednak pod koniec miesiąca oscylacja spadła do neutralnych wartości.

Zmiany średnich rocznych temperatur (styczeń-grudzień) dla Barrow na Alasce i Wyspy Wrangla w latach 1980-2019. NASA/GISS

Grudzień 2019 i styczeń 2020 nie były w Arktyce ciepłymi miesiącami w przeciwieństwie do poprzednich lat. Styczeń 2020 był dopiero 20-tym najcieplejszym w historii pomiarów miesiącem, ale cały rok 2019 był w Arktyce jednym z najcieplejszych w historii. Na Wyspie Wrangla średnia temperatura w 2019 była o 3,34^oC wyższa od średniej 1981-2010, o ponad 4^oC wyższa od wartości z lat 80. XX wieku. Z kolei w Barrow temperatura była o 3,8^oC wyższa od średniej wieloletniej i też ponad 4^oC wyższa od średniej wartości z lat 80.

Średnie tempo spadku zasięgu lodu morskiego dla listopada w latach 1979-2020.

Średnioroczne tempo spadku zlodzenia w trendzie wynosi dla stycznia tego roku  45,4 tys. km², a więc 3,15% na dekadę w stosunku do średniej 1981-2010. Od 1979 roku w stosunku do średniej 1981-2010 czapa polarna w styczniu skurczyła się o 13%. 

Słabe topnienie lodu morskiego na Oceanie Południowym

 Średni zasięg antarktycznej pokrywy lodowej w styczniu 2020 roku. Fioletowa linia pokazuje średni zasięg lodu dla okresu 1981-2010 dla stycznia. Sea Ice Index - NSIDC
 

Na Antarktydzie tempo utraty lodu morskiego znacznie spadło jeśli chodzi o miniony miesiąc. W styczniu lód morski zmniejszył swoje rozmiary o 3,19 mln km², czyli mniej niż wynosi średnia wieloletnia tj. 3,79 mln km². Pod koniec miesiąca zasięg lodu morskiego Oceanu Południowego był zbliżony do wartości średniej wieloletniej, choć wciąż znajdował się poniżej tej wartości. Mapa obok  pokazuje anomalie koncentracji lodu morskiego dla stycznia 2020 roku wokół Antarktydy. Zlodzenie było niższe od średniej we wschodniej i południowo-wschodniej części Morza Weddella, gdzie panowały chłodniejsze warunki (1-2^oC poniżej średniej) i wyższe od średniej w północnej części Morza Weddella. We wschodniej części Morza Rossa pokrywa lodowa była rozproszona i miała mniejszy zasięg od średniej, pomimo dość chłodnych warunków

 Średnie procentowe tempo zmian zasięgu lodu morskiego Oceanu Południowego dla stycznia w latach 1978-2020.

Patrząc na całościowy trend zmian, nie obserwuje się tak jak w przypadku Arktyki trendu spadkowego. Mimo ostatnich lat, kiedy lód morski wokół kontynentu szybko się roztapiał. Zupełnie inaczej wygląda sytuacja związana z lądolodem.

Na podstawie National Snow and Ice Data Center: A mostly ho-hum January

Zobacz także:

• Grudzień 2019 - ciemna noc, wtorek, 7 stycznia 2020  Grudzień 2019 roku charakteryzował się bardzo szybkim przyrostem lodu morskiego w Arktyce. Wszystko to za sprawą wiru polarnego, który zapewniał przez wiele dni niskie temperatury. Warto jednak przy tym zauważyć, że w skali całego grudnia temperatury w Arktyce nie były wcale takie niskie. 
• Listopad 2019 - stabilne zamarzanie na niskim poziomie, piątek, 6 grudnia 2019