Na Morzu Beauforta tworzy się kra lodowa - topnienie konsekwentnie postępuje

Początek sezonu topnienia 2020 był dość agresywny, co skutkowało szybkim spadkiem zlodzenia arktycznych wód w drugiej połowie marca. Początek kwietnia nie przyniósł zmian, a prognozy wskazują, że w ciągu najbliższych dni sytuacja się niewiele zmieni. Mapa obok (kliknij, aby powiększyć) ilustruje średnie w okresie 1-5 kwietnia ciśnienie atmosferyczne w Arktyce. Pokazany na zdjęciu system baryczny, to tzw. dodatni dipol arktyczny, który przyspiesza utratę lodu morskiego w sezonie roztopów. Skutkiem działania dipola jest m.in bardzo powierzchnia lodu na Morzu Beauforta.

Zasięg arktycznego lodu morskiego w 2020 roku względem rekordowych sezonów topnienia i średnich dekadowych. JAXA

W skali całego regionu obserwuje się konsekwentny spadek zasięgu lodu morskiego, który według danych JAXA jest aktualne trzecim najmniejszym w historii pomiarów.

Zmiany powierzchni lodu morskiego na Morzu Beauforta i Czukockim w 2020 roku. NSIDC

Niepokojąca sytuacja ma miejsce na Morzu Czukockim oraz Beauforta. Te zmiany na razie są niewielkie, więc w sumie nie warto się nimi przejmować. Powierzchnia lodu Morza Beauforta skurczyła się w ciągu niecałego miesiąca o 40 tys. km². Tyle tylko, że czapa polarna jest znacznie cieńsza niż kilkanaście lat temu. Tak więc te wydawałoby się niewielkie zmiany mogą przyczynić się do poważne przyspieszenie roztopów w maju i w potem w kolejnych miesiącach. 

Prognozowane warunki pogodowe w Arktyce na 12-15 kwietnia 2020 roku. Tropical Tidbits

Warunki pogodowe mogą okazać się sprzyjające. Przynajmniej w ciągu najbliższych dni. Stratosferyczny wir polarny rozpadł się w marcu, więc teraz zaczynamy obserwować zmiany w pogodzie Dalekiej Północy. Prąd strumieniowy silnie już meandruje, widać to na przykładzie Alaski. Temperatury miejscami przekraczają tam punkt odwilży, a w ciągu najbliższych dni duża część półwyspu doświadczy dodatnich temperatur. Już w marcu w Fairbanks (środkowa Alaska) temperatura przekraczała zero stopni. W tym miesiącu (I dekada) już 6 dni cechowało się odwilżą. Animacja obok pokazuje sytuację temperaturową na 13 kwietnia. Odwilż ogarnia też region Morza Beringa. Ponadto prognozy wskazują, że 15 kwietnia prąd strumieniowy przesunie się nad Morzem Karskim. Pierw będzie to skutkowało południowym wiatrem, który fizycznie wywrze wpływ na lód, a potem wzrostem temperatur powyżej zera. 

Tworząca się kra lodowa na południu Morza Beauforta 10 kwietnia 2020 roku. NASA Worldview

Dryfująca kra lodowa na Morzu Czukockim 10 kwietnia 2020 roku. NASA Worldview

To co się działo w ostatnich trzech tygodniach i to co dzieje się teraz w Arktyce, nie musi się przekładać na zmiany w okresie czerwiec-wrzesień. Lata 2016-2019 charakteryzowały się dość mocnymi zmianami wiosną i wczesnym latem, ale ostatecznie nie było rekordowego topnienia. Teraz też tak może być. Ale te zmiany są jednak alarmujące w kontekście ewentualnego pobicia rekordu z 2012 roku. Zdjęcia satelitarne pokazują, że sytuacja nie wygląda dobrze. Lód jest cienki i łatwo może się więc topić. Mapa HYCOM obok pokazuje aktualną grubość pokrywy lodowej Morza Beauforta, Czukockiego i części Basenu Arktycznego. Tylko wzdłuż wybrzeży Ameryki Północnej, Archipelagu Arktycznego lód ma powyżej dwóch metrów. Większość tego przyrostu to tylko zasługa zimnej zimy, a spiętrzenia lodu, który nie dostał się do cieśniny Fram.

Ten sezon roztopów może przynieść nowy rekord, lub nie. Z pewnością we wrześniu zasięg lodu spadnie do wartości podobnych do tych z 2007 czy 2016 roku.

Zobacz także:

• Mocne wejście w sezon topnienia 2020 – efekty działania wiru polarnego znikają,sobota, 28 marca 2020 Pierwsze tygodnie sezonu arktycznych roztopów 2020, to agresywne zmiany w Arktyce, które wynikają z "nadmiarowej" powierzchni czy zasięgu lodu morskiego. W ciągu ostatniego tygodnia zasięg lodu mocno spadł.
• Lodowaty wir polarny nie zmienił sytuacji w Arktyce, środa, 4 marca 2020 

Przedwiosenne śniegi powoli zanikają

Wieloletnie obserwacje pokazują, że powierzchnia pokrywy śnieżnej w marcu powoli się kurczy. Jednocześnie w ostatnich latach obserwuje się narastanie ilości śniegu zalegającego na Dalekiej Północy.

 Zmiany powierzchni pokrywy śnieżnej na półkuli północnej dla marca w latach 1975-2020. Rutgers University/GSL

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

Dane przedstawione przez Global Snow Lab z Uniwersystetu Rutgersa pokazują, że z dekady na dekadę powierzchnia pokrywy śnieżnej na półkuli północnej jak i w Eurazji kurczy się. W latach 80. XX wieku średni zasięg występowania śniegu w marcu wynosił ponad 41,39 mln km², a w latach 10. XXI wieku 40,16 mln km². Wydaje się, że to niewiele, ale zmiany klimatyczne w postaci globalnego ocieplenia to proces, który normalnie powinien być liczony w setkach, tysiącach lat. Przy dotychczasowym trendzie, w marcu na Ziemi śniegu nie będzie gdzieś dopiero za 1000 lat. Wykres obok (kliknij, aby powiększyć) pokazuje zmiany powierzchni pokrywy śnieżnej na półkuli północnej w sezonie 2019/20.

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

Dla człowieka, zwłaszcza dla klimatycznego denialisty, czy polityka, który chce by kopalnie węgla działały ile wlezie, 1000 lat to wieczność. Ale z klimatologicznego punktu widzenia to bardzo mało czasu. Poza tym, mowa jest o dotychczasowym trendzie, a ten może w ciągu najbliższych lat przyspieszyć.  Na razie na Ziemi jest jeszcze za zimno, by śnieg mógł szybko zniknąć w marcu. Szczególnie gdy spojrzymy na uboczny efekt zmian klimatycznych. Chodzi o wzrost ilości wody w atmosferze. Miejsca, które zimą były suche, gdzie temperatury w lutym spadały do -45^oC, teraz wyglądają już nieco inaczej. Opady na Dalekiej Północy (Syberia, kanadyjska Arktyka i Alaska) wzrosły. Śniegu jest więcej. Ale oczywiście nie znaczy to, że ten śnieg nie zdąży się roztopić do czerwca. Zdąży się roztopić. Mapa obok pokazuje różnice (w cm) pomiędzy aktualną dzienną grubością pokrywy śnieżnej a średnią wieloletnią z lat 1998/99-2011/12. Obszary, w których aktualna głębokość śniegu mieści się w granicach ±5 cm od średniej wieloletniej, są zacienione na szaro. Gruba czerwona linia na mapie wskazuje na historyczne położenie granicy śnieg

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

Obserwuje się obecnie szybkie topnienie śniegu. Szczególnie wyraźne jest to ostatnio w Azji, chodzi tu głównie o Syberię. Tam izotermy zero stopni już teraz docierają za koło polarne. Ciepło dociera blisko wybrzeży Morza Łaptiewów. Mapa obok pokazuje średnie temperatury dla 9 kwietnia. Biała linia rozdziela temperatury poniżej i powyżej zera. Mówimy to o średniej temperaturze, a nie najwyższej w godzinach popołudniowych. Izoterma zero stopni dotarła blisko wybrzeży Oceanu Arktycznego już w pierwszej połowie kwietnia. Owszem, za parę dni się tam ochłodzi, ale ciepło wtedy pójdzie gdzie indziej, np. nad Alaskę i zachodnią Kanadę.

 Syberia, w centrum zdjęcia widoczne jezioro Bajkał. 9 kwietnia 2020, NASA Worldview

Jeśli śnieg szybko będzie znikać, to szybko nagrzeje się grunt. Ciepło dotrze nad Ocean Arktyczny i przyspieszy topnienie lodu, które na razie jest jeszcze spokojne. W skali globalnej zmiany powierzchni pokrywy śnieżnej oznaczają zmiany w budżecie energetycznym planety, co przekłada się na zmiany w klimacie. Resztę można sobie dopisać samemu, wyglądając przez okno, czy wybierając się do lasu.

Zobacz także:

• Śnieg na Ziemi nie zanika, ale Europa zmienia reguły, środa, 11 marca 2020 Mimo postępującego na Ziemi globalnego ocieplenia, nie obserwuje się zaniku śniegu tak jak czapy polarnej w Arktyce. Ostatnie lata pokazują, że ten spadek staje się dostrzegalny. To głównie zasługa naszego kontynentu.
• Rosnące śniegi w Eurazji - w ostatnich latach trend zanikł dzięki Europie, wtorek, 14 stycznia 2020 

PIOMAS (marzec 2020) - lodowa zima dała niewielką poprawę

Zima w Arktyce za sprawą stabilnego wiru polarnego była dość zimna jak na owe czasy, dzięki czemu czapa polarna mogła przyrastać bez znaczących przeszkód, ale zmiany te niewiele pomogły. Ilość lodu morskiego w ostatnich dniach marca była niemal identyczna jak w 2012 roku, czyli w sezonie, w którym miały miejsce rekordowe roztopy. 

Objętość lodu w Arktyce w 2020 roku względem wartości z ostatnich lat i średniej 1979-2001. PIOMAS

31 marca objętość arktycznego lodu morskiego według danych z modelu PIOMAS wyniosła 22 693 km³ - to siódma najmniejsza w historii pomiarów wartość. Nastąpiła więc poprawa względem lutego, ale bardzo niewielka. Tempo przyrostu zaczęło zwalniać w drugiej połowie marca. Na animacji obok (kliknij, aby powiększyć) jeśli się dobrze przypatrzeć, to widać, że w trzeciej dekadzie miesiąca ekspansja grubego lodu mocno wyhamowała. Przyczyną była zmiana wzorców pogodowych, a mianowicie pojawienie się dipola arktycznego. Te zmiany w pogodzie nie wywarły dużego wpływu na czapę polarną w marcu ze względu na to, że nie pojawiły się na początku miesiąca, dipol nie występował więc długo. Widać na wykresie, że przebieg krzywej jest w miarę zbliżony do średniej wieloletniej dla tego okresu. Po tak silnym wirze polarnym należałoby się spodziewać nieco innej krzywej.  

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

Owszem, nastąpiła poprawa względem ostatnich lat, ale pamiętajmy, że wtedy jak chociażby w 2017 roku panowały drastyczne warunki pogodowe w okresie półrocza zimowego. Miniona noc polarna była zupełnym przeciwieństwem tego, co miało miejsce w latach 2016-2019. 

Na tej tabeli przedstawiona jest dokładna rozpiska objętości lodu na 31 marca. W różowych kolumnach przedstawione są różnice względem poprzednich lat i średnich dekadowych, także ich procentowe wartości. Przedstawiona rozpiska danych z Polar Science Center pokazuje, że poprawa stanu lodu morskiego jest niewielka. W stosunku do lutego generalnie poprawy nie widać Przykładowo różnica względem 2016 roku wrosła jedynie o 146 km³, co na tle ponad 20 tys. km³ to tyle co nic. Podobnie jest w przypadku roku 2017. Wykres obok pokazuje tempo przyrostu objętości lodu morskiego w marcu 2020 roku w zestawieniu ze średnią z poprzedniej dekady. 

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

Zmiany w stosunku do średniej wieloletniej widoczne są głównie po stronie Oceanu Atlantyckiego. Kiedy spojrzy się na okres odniesienia do ostatnich lat, to przyrosty grubości lodu bardzo wyraźne są na Morzu Barentsa, wokół Svalbardu, a także wzdłuż północnych brzegów Grenlandii. Są to obszary wysokiego ryzyka utraty lodu w okresie czerwiec-sierpień. Zatem jeśli weźmie się pod uwagę sprzyjające warunki pogodowe, to w sumie można mówić o tym, jakby tego dodatkowego lodu nie było.

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

Jeśli latem warunki dla topnienia okazałyby się korzystne, tak jak w 2007 czy 2012 roku, to dodatkowy lód Morza Barentsa i Grenlandzkiego i części Basenu Arktycznego należy spisać na straty. Ile? Biorąc rok 2018, nie rok 2017 kiedy miał miejsce rekord objętości dla marca, to będzie to jakieś 800 km³ (być może więcej, w zależności jaki procent Basenu Arktycznego mamy wziąć pod uwagę). A to w główniej mierze dzięki pokrywie lodowej Morza Barentsa, Grenlandzkiego i sporej części Basenu Arktycznego (zmiany w dużym stopniu dzięki wirowi polarnemu) uśredniona grubość czapy lodowej rosła bez problemu, co pokazuje powyższy wykres. 

Mamy więc te 800 km³ lodu, który de facto nie istnieje, bo zniknie może nawet jeszcze w czerwcu w sytuacji powtórki topnienia z 2007 lub 2012 roku. I zatem obecna ilość lodu jest więc drugą najmniejszą w historii pomiarów. Zostawiamy rok 2017, ponieważ należy wziąć pod uwagę, że po stronie atlantyckiej topnienie będzie powolne, bo wody będą tam zimne przez cały rok 2020, bo może warunki letnie nie będą zbyt agresywne. Tak więc obecny stan czapy polarnej jest zły, bo dodatkowy lód prawie w całości znajduje się w strefie strat związanych z dodatnim dipolem arktycznym. W takiej sytuacji rekordowe topnienie jest możliwe i zimna zima z wirem polarnym niczego tu nie zmieniają.

Zobacz także:

• PIOMAS (luty 2020) - lodowaty wir jednak niewiele pomógł, sobota, 7 marca 2020 Najsilniejszy od lat wir polarny, który nie pozwolił na silne adwekcje ciepłych mas powietrza nad region Oceanu Arktyczny, dzięki czemu pomógł w poprawie stanu czapy polarnej. Zmiany są jednak nieznaczne. Według modelu Pan-Arctic Ice Ocean Modeling and Assimilation System średnia objętość lodu w lutym 2020 roku wyniosła 19 567 km³, co czyni ją czwartą najmniejszą w historii.
• PIOMAS (styczeń 2020) - stan pokrywy lodowej zaczął się w końcu poprawiać, czwartek, 6 lutego 2020

Marzec 2020 - wschód Słońca bez rekordu marcowego maksimum

Tegoroczne maksimum zlodzenia arktycznych wód wypadło 5 marca i było 11-tym najmniejszym w historii pomiarów satelitarnych. Początkowo spadek zasięgu lodu był bardzo powolny, ale potem znacznie przyspieszył. Z kolei naukowcy biorący udział w ekspedycji Multidyscyplinarnego Obserwatorium Dryfującego do Badań nad Klimatem Arktycznym (MOSAiC) ostatecznie dotarli na brzeg po tym, jak przez trzy tygodnie byli przetrzymywani na morzu z powodu wyzwań logistycznych i problemów związanych z pandemią COVID-19.

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

W dniu 5 marca 2020 arktyczny lód morski osiągnął tegoroczne maksimum - 15,05 mln km², to jedenasty najmniejszy odczyt w 42-letnim okresie pomiarów satelitarnych. Tegoroczne maksimum jest 0,59 mln km² mniejsze od średniej z lat 1981-2010, która wynosi 15,64 mln km², oraz 0,64 mln km² powyżej najniższego maksimum wynoszącego 14,41 mln km², które miało miejsce 7 marca 2017 roku. Przed 2020 rokiem cztery najniższe maksymalne zlodzenia miały miejsce w latach 2015-2018. Warto zwrócić uwagę na to, że często toczy się debata na temat tego, czy marcowe maksimum ma wpływ na wrześniowego maksimum. Nie ma dowodów (przynajmniej na razie) na to, że to co jest w marcu będzie miało wpływ na wrzesień, czego dowodem są ostatnie lata. Obie te wartości za to wykazują wieloletni spadek. Mapa obok (kliknij, aby powiększyć) pokazuje anomalie koncentracji lodu morskiego dla marca 2020 roku.

9 najmniejszych marcowych maksimów zasięgu arktycznego lodu morskiego w poszczególnych latach. Dane są wyrażone w kilometrach i milach kwadratowych, ostatnie kolumna pokazuje daty przypadnięcia marcowego maksimum.

Dla arktycznego maksimum, które zwykle występuje w marcu, zakres niepewności wynosi ~34 000 kilometrów kwadratowych (tj. 13 000 mil kwadratowych), co oznacza, że wartości w tym zakresie muszą być uznane za faktycznie równe. Dlatego też maksimum np. z 2016 roku jest trzecim najmniejszym ex aequo z 2015 rokiem.

 Zmiany zasięgu i koncentracji arktycznego lodu morskiego w marcu 2020 roku. AMSR2, University of Bremen
 

Zasięg lodu morskiego w w marcu tego roku  wyniósł 14,78 mln km² i był dopiero jedenastym najniższym w historii,  0,65 mln km² mniejszym od średniej 1981-2020. Jednocześnie zlodzenie było 0,49 mln km² większe od rekordowej wartości z 2017 roku. Pod koniec miesiąca zasięg lodu był szczególnie niski na Morzu Beringa po szybkim wycofaniu się w drugiej połowie miesiąca. Utrata lodu była również wyraźnie widoczna na Morzu Ochockim i Zatoce św Wawrzyńca.

 Zmiany zasięgu arktycznego lodu morskiego w 2020 roku w stosunku do ostatnich lat i średniej 1981-2010.

Po osiągnięciu maksimum 5 marca, lód morski zaczął powoli się kurczyć do 19 marca. Następnie odnotowano gwałtowne przyspieszenie. Spadek ten był najbardziej widoczny na Morzu Beringa, gdzie zlodzenie zmniejszyło się od nieco powyżej średniej w momencie osiągnięcia maksimum do znacznie poniżej średniej wieloletniej pod koniec miesiąca. Całościowo między 5 a 31 marca powierzchnia lodu morskiego zmniejszyła się o 0,75 mln km², przy czym 0,59 mln km² tego spadku nastąpiło między 19 marca a 29 marca.

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

Temperatury powietrza w marcu  nad Oceanem Arktycznym były bliskie średniej i na znacznym obszary nieco poniżej średniej. Temperatury nad centralną częścią Oceanu Arktycznego były od 2 do 3^oC poniżej średniej, i aż 6^oC poniżej średniej w regionie wokół Svalbardu. Był to rezultat nie tylko skutków zimowych wzorców związanych z wirem polarnym, ale też z obecnością dipola arktycznego. Tylko na Morzu Ochockim i Beringa temperatury były powyżej średniej, od 2 do nawet 5^oC. Ciśnienie na poziomie morza nad Oceanem Arktycznym było bardzo niskie, co odzwierciedlało silną pozytywną wartość indeksu oscylacji arktycznej (AO), która utrzymywała się przez większą część minionej zimy - pokazuje to wykres obok. Wskaźnik AO stał się bardziej neutralny pod koniec marca, ale jak dotąd był dodatni przez cały rok 2020.

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

Średnioroczne tempo spadku zlodzenia w trendzie wynosi dla marca tego roku  40,5 tys. km², a więc 2,6% na dekadę w stosunku do średniej 1981-2010. Od 1979 roku w stosunku do średniej 1981-2010 czapa polarna w marcu skurczyła się o 10,7%. W ciągu ostatnich 41 lat czapa polarna w przypadku marca skurczyła się o około 1,66 mln km². 

Badania MOSAiC
Po opóźnieniach związanych z wyzwaniami logistycznymi i pandemią COVID-19, załoga badawcza z Multidyscyplinarnego Obserwatorium Dryfującego do Badań nad Klimatem Arktycznym (MOSAiC), w tym klimatolog z NSIDC Julienne Stroeve, wrócili na brzeg. Stroeve i jej współpracownicy 27 listopada wyruszyli pomocniczym lodołamaczem, który 13 grudnia dotarł do niemieckiej jednostki Polarstern, która stała się ich miejscem pracy w trakcie nocy polarnej niedaleko bieguna północnego. 

Niemiecki lodołamacz badawczy Polarstern działający w ramach projektu MOSAiC. Gdy projekt zmierza w kierunku wiosny, horyzont zaćmiewa "wieczny" wschód Słońca. Zdjęcie: J. Stroeve, NSIDC 

Badania prowadzone przez Stroeve skupiały się na zdalnej obserwacji lodu morskiego przy użyciu różnych instrumentów, w tym radaru polarymetrycznego. Przyrząd ten został umieszczony na krze lodowej i działał automatycznie. Pomiary były zbierane co godzinę. Na początku ustawionego już w październiku przyrządu kra lodowa miała około 80 centymetrów grubości, ale pod koniec lutego urosła do prawie 2 metrów grubości. Te dane mogą pozwolić naukowcom na jednoczesne mapowanie głębokości śniegu i grubości lodu. Dzięki czemu będziemy więcej widzieć na temat zmian w pokrywy lodowej Oceanu Arktycznego.

Zimno na Antarktydzie

Na Antarktydzie zasięg lodu morskiego gwałtownie wzrósł od początku marca i pod koniec miesiąca jest zbliżony do średniej z lat 1981-2010.

 Porównanie zasięgu lodu morskiego na Oceanie Południowym między 1 a 31 marca 2020. Sea Ice Index -NSIDC

Wzrost lodu wystąpił na całym wybrzeżu Antarktydy, ale przede wszystkim w regionach Morza Rossa i wschodnich regionach Morza Weddella. Temperatury powietrza na większości obszarów przybrzeżnych w ciągu miesiąca były bliskie średniej ale w wielu miejscach niższe niż zwykle, nawet 7^oC poniżej średniej. Wieloletnie zmiany zlodzenia Oceanu Południowego pozostają wciąż w trendzie nieznacznie wzrostowym, co pokazuje wykres obok. Warto przypomnieć, że jednocześnie postępuje dramatyczne tempo zmian w lądolodzie.

Na podstawie National Snow and Ice Data Center: No record-breaker maximum i Polar sunrise

Zobacz także:

• Luty 2020 - lodowaty wir i dodatnia oscylacja arktyczna, czwartek, 5 marca 2020  Zasięg lodu morskiego w lutym 2020 roku mimo dobrych od kilku miesięcy warunków dla jego przyrostu był poniżej średniej wieloletniej. Z drugiej strony ze względu na wir polarny uplasował się dopiero na trzynastym miejscu.
• Styczeń 2020 - spokojny sezon zamarzania, środa, 5 lutego 2020