NOAA Arctic Report Card 2020 cz.4

Arktyczny lód

Najważniejsze dane:

• Arktyczna czapa polarna w dalszym ciągu wykazuje trend spadkowy zarówno w czasie wrześniowego minimum jak i marcowego maksimum. Marcowe maksimum zasięgu lodu morskiego w 2020 roku było jedenastym najmniejszym w historii pomiarów, a wrześniowe drugim.
  
• Maksymalna objętość lodu morskiego w 2020 roku wyniosła 18 785 km³, czyli około 1000 km³ poniżej średniej z lat 2010-2019. Natomiast minimalna objętość na 2020 rok to 4 627 km³. Według danych CryoSat  minimum 2020 jest najmniejszym w historii pomiarów, czyli inaczej niż pokazują to dane PIOMAS. W sezonie topnienia czapa polarna straciła 15 215 km³.
• Bardzo wcześnie rozpoczęło się w 2020 roku topnienie lodu w syberyjskim sektorze przybrzeżnym, co było związane z ponadprzeciętnymi temperaturami na Syberii wiosną, a potem latem, oraz kierunkiem wiejącego wiatru.

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. Ale zmiany od kilku lat stają się też wyraźne w okresie zimowym. 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 2020. Prawa mapa – średni zasięg we wrześniu 2020. Fioletowa linia oznacza średni zasięg lodu w okresie 1981-2010. Dane NSIDC

Obserwowany od lat spadek zasięgu lodu morskiego dla poszczególnych miesięcy w roku w tym maksymalnych i minimalnych wartości w roku jest jednym z najbardziej charakterystycznych wskaźników zmiany klimatu. We wrześniu 2020 roku średni miesięczny zasięg pokrywy lodowej wyniósł 3,92 mln km², co stanowi drugą najmniejszą w historii pomiarów wartość. Pomiary satelitarne są prowadzone od 1979 roku. Uzupełniając trend o wartość z września 2020 roku otrzymujemy wynik, że trend liniowy wykazuje spadek liczący 82,7 tys. km² rocznie lub 13,1% na dekadę w stosunku do średniej z lat 1981-2010.

15 września osiągnięta została minimalna wartość zasięgu lodu morskiego, która wyniosła 3,74 mln km² - druga najmniejsza w historii pomiarów wartość, i druga obok 2012 roku, kiedy zlodzenie arktycznych wód spadło poniżej 4 mln km².

Procentowe zmiany zasięgu występowania lodu morskiego w Arktyce w latach 1979-2020 dla marcowego maksimum i wrześniowego minimum. Czarna krzywa oznacza marzec, czerwona wrzesień, wartości zasięgu wyznaczające wieloletni trend są oznaczone czarnymi i czerwonymi przerywanymi liniami.

W marcu zwykle osiągana jest maksymalna w roku wartość zasięgu pokrywy lodowej w Arktyce. Średnia wartość dla marca 2020 roku to 14,79 mln km². Miesiąc ten wykazuje mniejszy spadek w liniowym trendzie niż wrzesień. 40,4 tys. km² rocznie, czyli 2,6% na dekadę w stosunku do średniej 1981-2010. % marca zostało osiągnięte maksimum dla 2020 roku wynoszące 15,05 mln km² - jedenasta mniejsza w historii pomiarów wartości.

Ostatnie 14 lat (2007-2020), to 14 najmniejszych wartości zasięgu lodu morskiego w trakcie wrześniowego minimum. 14 lat to jedna trzecia czasu prowadzenia pomiarów satelitarnych. Każdy z tych trzech szeregów czasowych był inny. Pierwszy okres 1979-1992 charakteryzował się powolnym spadkiem - 6,9% na dekadę w stosunku do 1981-2020. Kolejny okres 1993-2006 to szybsze tempo zmian - 13,3% na dekadę. Ostatni okres 2007-2020 to ponownie wolniejsze zmiany - 4% na dekadę. Mimo spowolnienia obserwuje się wyraźne zmiany - średnia wartość wrześniowego minimum była niższa w drugim i jeszcze niższa w trzecim okresie. W pierwszym - 6,85 mln km², w drugim - 6,13 mln km² i w trzecim - 4,44 mln km².

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. Wiek lodu i jego udział w całości pokazuje to, w jakiej kondycji jest czapa polarna. Obserwacje pokazują, że powierzchnia wieloletniego, a tym samym na ogół 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 dryfuje i jest eksportowany przez cieśninę Fram, gdzie ulega stopieniu w wodach Oceanu Atlantyckiego.  

 

Zmiany obszaru, jaki zajmuje lód wieloletni i jednoroczny od 1985 roku do dziś. Powyżej mapy przedstawiające rozmieszczenie lodu wieloletniego i jednorocznego w marcu 1985 i 2020 roku. 

 

Lód mający więcej niż 4 lata był niegdyś głównym składnikiem pokrywy lodowej w Arktyce. Dziś stanowi jedynie ułamek tego, co było jeszcze 40 lat temu. W marcu 1985 roku taki lód zajmował 33% pokrywy lodowej, w 2020 tylko 4,4%. Nastąpił więc spadek powierzchni z 2,7 mln km² do 0,34 mln km² w marcu 2020 roku. Odnotować należy, że nastąpił wzrost powierzchni starego lodu względem 2019 roku z 1,2% do 4,4%. Zmiana ta wynika z tego, że 3-4-letni lód starzeje się i przetrwał letnie topnienia w 2019 roku. Jednak 3-4 letni lód zmniejszył swój udział z 6,4% w 2019 roku do 3,7% w 2020. 

Grubość i objętość lodu morskiego
Poza danymi PIOMAS z Polar Science Center, przedstawiane są dane z pomiarów satelitarnych Cryosat-2 od końca 2010 roku. Poniżej przedstawione są dane dotyczące zmian objętości lodu w trakcie sezonu zamarzania (od połowy października do połowy kwietnia).

Grubość i objętość lodu morskiego w sezonach 2018/19 i 2019/20: a)  zmiany objętości lodu morskiego obejmujące okres od 15 października 2019 do 15 kwietnia (czarna krzywa). Szary obszar przedstawia 10-letni przedział zmian od zimy 2010/11 do 2019/20 ograniczony dzienną najniższa (niebieska krzywa) i najwyższą (czerwona krzywa) wartością ilości lodu morskiego. b) miesięczna grubość lodu pokrywy lodowej w okresie od listopada do kwietnia 2018/19 (niebieska krzywa) i 2019/20 (brązowa krzywa). Obszary zacieniowane stanowią przedział niepewności. c) rozkład grubości lodu dla kwietnia 2020 (dane z dwóch satelitów) w zestawieniu z 2019 rokiem (szare kolumny). Dane: Cryosat2/SMOS i CESat-2

Na podstawie danych z satelity CryoSat-2 wiemy, że w półroczu zimowym 2019/20 zilustrowanym na wykresie ilość lodu morskiego wzrosła o 14 185 km³. Z 5 657 km³ w październiku 2019 roku do 19 842 km³ w kwietniu 2020. Objętość lodu przez cały ten okres była niższa od średniej z lat 2010-2019. W kwietniu 2020 roku objętość ta była o około 1000 km³ (-5%) mniejsza od średniej 2010-2019. Zmiany te pokazują, że choć liniowy trend spadku wrześniowego zlodzenia był wolniejszy w latach 2010-2019, to jego niewielka objętość w latach 2019-2020 prawdopodobnie przyczyniła się do większych strat w czasie lata 2020.

 

Grubość lodu wykazuje się niewielkimi rozmiarami. W kwietniu 2020 roku średnia miąższość czapy polarnej wyniosła 2,2 metra, mniej niż w kwietniu 2019 roku. Niższa od przeciętnej objętość lodu w kwietniu 2020 była spowodowana jego niską grubością w Basenie Arktycznym i na rosyjskich akwenach przybrzeżnych. Świadczy o tym, że nie tylko zbyt szybkie zwiększanie się powierzchni zimą 2019/20 przyczyniło się do powstania niewielkiej grubości, a sam ruch lodu. Zwiększona grubość lodu na północy Morza Barentsa i w regionie Svalbardu była spowodowana dryfem, co zostało zaobserwowane przez ekspedycję MOSAiC.

 

Po lewej: grubość arktycznego lodu morskiego w połowie kwietnia 2020 roku w metrach. Po prawej: odchylenia grubości lodu w stosunku do średniej z połowy kwietnia 2011-2019. Dane: CryoSat-2/SMOS

Te zmiany od 2019 roku są szczególnie widoczne w rejonie cieśniny Fram, która jest miejscem przez które lód morski wypływa na wody Atlantyku. Ten lód jest tam monitorowany przez Norweski Instytut Polarny od początku lat 90-tych, a trendy w latach 1990-2014 wykazują spadek zarówno grubości lodu jak i jego objętości. Pod koniec lata 2020 lód w cieśninie Fram składał się głównie z lodu jednorocznego, sporadycznie występował tam lód wieloletni. Na płytkich obszarach szelfu na wschód od północno-wschodniej Grenlandii uziemione góry lodowe zapewniały wcześniej warunki odpowiednie do tworzenia lub utrzymywania wieloletniego szybkiego lodu, ale we wrześniu 2020 roku zaobserwowano tam cienkie, szybko dryfujące kry lodowe. Grubość lodu w zachodniej części cieśniny Fram pod koniec lata 2020 wynosiła od 1,06 do 3,43 metrów. 

 

W sezonie roztopów 2020 czapa polarna straciła według danych CryoSat 15 215 km³ lodu. Tym samym minimalna objętość wyniosła 4 627 km³, to najmniej w ciągu 10-letnich pomiarów CryoSat-2/SMOS, co oznacza w ogóle rekord. Utrata ilości lodu morskiego w sezonie 2020 była drugą co do wielkości po 2011 roku. Ze względu na niską objętość na początku sezonu topnienia doprowadziło to do rekordu. Z jednej strony wrześniowe minimum 2020 było drugim najmniejszym w historii pomiarów, a z drugiej objętość minimalna była rekordowa - to czyni 2020 rok jednym z najbardziej ekstremalnych w historii pomiarów.

 

 

Erozja nadbrzeżnej wiecznej zmarzliny 

Najważniejsze dane:

• Od początku lat 2000 erozja wiecznej zmarzliny na wybrzeżu Oceanu Arktycznego znacznie się zwiększyła. Wzrost został odnotowany w 13 z 14 lokalizacji. Zmiany te zbiegły się z trendami ocieplającego się klimatu i redukcji lodu morskiego oraz topnieniem wiecznej zmarzliny na Dalekiej Północy
• Największy wzrost erozji wybrzeża odnotowano nad Morzem Beauforta. Porównując ostatnie dwie dekady XX wieku z dwiema pierwszymi tego wieku, wskaźnik erozji wyniósł tam od 80 do 160%.
• W ostatnich latach w ramach ścisłej współpracy i rozwoju prac badawczych wiedza na temat zmian w wiecznej zmarzlinie będzie się poszerzać.

Wybrzeża, na których znajduje się wieczna zmarzlina w Arktyce, stanowią 30% linii brzegowej Ziemi. Zmarzlina ta, w której uwięziony jest węgiel organiczny jest wrażliwa na zmiany klimatyczne. Brak lodu stykającego się z wybrzeżem, wzrost temperatur atmosfery i oceanu, wzrost poziomu morza, to czynniki, które wpływają na erozję zlodowaciałego wciąż jeszcze wybrzeża. Zmiany powodują nie tylko emisję dodatkowych gazów cieplarnianych, wpływają na także na życie lokalnych społeczności.  

Zmiany w erozji wiecznej zmarzliny na wybrzeżu Oceanu Arktycznego. Obserwacje prowadzone są od lat 50. XX wieku. Zaznaczone na mapie 14 miejsc, to obszary pomiarów prowadzonych w tym wieku. Arctic Coastal Dynamics

W okresie od 1950 do 2000 roku średnia stopa erozji wybrzeża w całej Arktyce wyniosła 0,5 metra rocznie. Największe zmiany miały miejsce wzdłuż wybrzeży Morza Beauforta (1,1 metra rocznie), Wschodniosyberyjskiego (0,9 metra rocznie), Łaptiewów (0,7 metra rocznie) i Karskiego (0,7 metra rocznie). Mniejsze zmiany miały miejsce w atlantyckim sektorze, w przypadku Morza Barentsa 0,4 metra rocznie, na Svalbardzie 0,02 metra rocznie.

Historyczne i współczesne wskaźniki zmian w przybrzeżnej zmarzlinie w skali dekadowej z danych pochodzących z 14 punktów oznaczanych na mapie.

Od początku lat 2000 obserwacje z 14 przybrzeżnych obszarów wiecznej zmarzliny zostało zaktualizowane, co stanowi podsumowanie tego, jak zmiany w systemie arktycznym intensyfikują dynamikę wybrzeży wiecznej zmarzliny w XXI wieku. Tylko w jednym z 14 miejsc nie zaobserwowano negatywnych zmian w erozji wybrzeża. Na wybrzeżu Morza Beauforta odnotowano w XXI wieku największy wzrost erozji, bo od 80 do nawet 160%. W sześciu miejscach nad Morzem Barentsa, Karskiego i Łaptiewów tempo erozji w latach 2000-2019 wzrosło od 33 do 97%. Jedynym miejscem, w którym zaobserwowano spadek tempa erozji, było wybrzeże na samym południu Morza Czukockiego na Alasce. 

Mimo tego wyjątku w całej Arktyce obserwuje się niepokojąco szybki wzrost erozji wiecznej zmarzliny, który w przyszłości ulegnie nasileniu. Te zmiany nie tylko przełożą się na dalszy wzrost temperatur, wpłyną także na lokalne społeczności utrzymujące się z rybołówstwa. Erozja wybrzeży będzie stanowiła także wyzwanie dla rozwijającego się przemysłu w Arktyce, oraz aktywności wojskowej. Problematyczne stanie się przede wszystkim budowanie na wybrzeżu portów i stałych baz wszelkiego rodzaju.

 

Na podstawie: Arctic Report Card 2020: Sea Ice, Coastal Permafrost Erosion

 

NOAA Arctic Report Card 2020 cz.3

Temperatura Oceanu Arktycznego

Najważniejsze dane: 

• Miesięczna uśredniona temperatura powierzchniowa wód w sierpniu 2020 roku była od 1 do 3^oC wyższa od średniej 1982-2020 na większości powierzchni Oceanu Arktycznego.
• Dokonywane w sierpniu pomiary temperatur powierzchni wód arktycznych w latach 1982-2020 wykazują wieloletni, postępujący wzrost.
• Największe odchylenia temperaturowe w sierpniu 2020 roku miały miejsce na Morzu Karskim i Łaptiewów. Wody te były nawet o 5^oC cieplejsze od średniej wieloletniej.  
  

 

Temperatury powierzchni wód na Oceanie Arktycznym w czasie lata wynikają głównie z ilości napływającego promieniowania słonecznego, a dokładnie ilości promieniowania pochłoniętego przez powierzchnię. Na ocieplenie wód Arktyki z racji padającego na powierzchnię promieniowania wpływ ma rozmieszczenie lodu morskiego (z większym ociepleniem występującym w regionach wcześnie pozbawionych lodu). Wpływ ma także zachmurzenie, kluczowe w przypadku temperatur powietrza, co ostatecznie wpływa na sam lód. Innymi czynnikami są także barwa wody i stratyfikacja górnego oceanu. W przypadku Morza Barentsa i Czukockiego na temperatury powierzchni tych wód wpływa transfer morskiego ciepła z Pacyfiku i Atlantyku. 

 

Poniżej przedstawione są informacje dotyczące temperatur powierzchni arktycznych wód i ich odchyleń dla sierpnia. Wybór tego miesiąca nie jest przypadkowy z uwagi na to, że sezon topnienia chyli się ku końcowi, ale obszar wolnych od lodu wód nie został jeszcze objęty zamarzaniem. Nie następuje wychładzanie wód, ani ich ogrzewanie ze względu na ilość pochłanianej wtedy energii słonecznej na powierzchnię.  

Temperatury arktycznych wód: a) średnia temperatura powierzchni morza w sierpniu 2020 roku. Obszar oznaczany na biało na obu mapach, to uśredniony dla sierpnia 2020 zasięg lodu morskiego. Czarna linia na mapie to izoterma wód o wartości 10^oC. b) liniowy trend odchyleń temperaturowych w ^oC rocznie dla sierpnia w latach 1982-2020. Trend ten jest przedstawiony tylko dla wartości, które są statystycznie istotne w 95% przedziale ufności; w innym wypadku dane miejsce jest oznaczone na szaro. Żółta linia oznacza uśredniony dla sierpnia zasięg lodu w latach 1982-2010. NOAA/NSIDC Climate Data Record of Passive Microwave Sea Ice Concentration, Version 3

 

W sierpniu 2020 roku średnia temperatura powierzchni południowej części Morza Czukockiego i Barentsa wynosiła od 7 do 10^oC. Od 1 do 3^oC miały morza wewnętrzne Oceanu Arktycznego, które w sierpniu były w dużym stopniu wolne od lodu. Są to przede wszystkim wody Morza Wschodniosyberyjskiego czy Beauforta. Sierpień 2020 wpisuje się w wieloletni trend wzrostowy temperatur arktycznych wód. Większość powierzchni arktycznych wód ocieplała się w tempie 1^oC na dekadę. Średnie dla sierpnia temperatury wód dla całej Arktyki (na północ od 67^oN) wykazują liniowy trend ocieplenia wynoszący 0,03^oC rocznie. Trend ochładzania widoczny jest w północnej części Morza Barentsa.

Odchylenie temperatur powierzchni arktycznych wód: a) w sierpniu 2020 roku, b) w sierpniu 2019 roku w stosunku do średniej 1982-2010. Żółta linia oznacza sierpniowy zasięg lodu morskiego względem średniej 1981-2010. Na biało zaznaczony jest uśredniony dla sierpnia 2020 i 2019 roku zasięg pokrywy lodowej. Niebieskim konturem oznaczone są miejsca odnoszące się do danych przedstawionych na wykresie poniżej. NOAA/NSIDC Climate Data Record of Passive Microwave Sea Ice Concentration, Version 3

 

Z powodu nadmiernych roztopów podyktowanych ocieplającym się klimatem, arktyczne wody stają się coraz cieplejsze. W sierpniu 2020 roku większość wód Arktyki miała temperaturę od 1 do 3^oC wyższą od średniej. Najwyższe odchylenia zostały zanotowane na Morzu Karskim i Łaptiewów, to 5,5^oC powyżej średniej 1982-2010. Sytuacja ta była związana z wyjątkowo wysokimi temperaturami północnej Eurazji. Inaczej było na Morzu Barentsa, podobnie jak w 2019 roku północna część tego morza była chłodniejsza niż zwykle - 1,5^oC poniżej średniej. W porównaniu z sierpniem 2019 roku do nawet 4^oC chłodniejsze były wody Morza Czukockiego i Beauforta, co było związane ze wzorcami pogodowymi. Lód na Morzu Beauforta topił w 2020 roku bardzo powoli.  

 

U góry: zmiany odchyleń temperaturowych dla sierpnia trendzie w latach 1982-2020 w stosunku do średniej 1982-2010 wód Morza Karskiego i Łaptiewów. Na dole: średni dla sierpnia zasięg lodu morskiego na Morzu Karskim i Łaptiewów. 

Jak pokazuje przykład Morza Karskiego i Łaptiewów liniowy trend ocieplania się tych mórz w latach 1982-2020 wyniósł odpowiednio: 0,03^oC i 0,02^oC rocznie. Wzrostowy trend tych arktycznych wód jest zgodny z postępującym zanikiem lodu morskiego. W miejsce pokrywy lodowej pojawia się ciemna powierzchnia wód, która pochłania promieniowanie słoneczne, tym samym rośnie temperatura powierzchni. Dodatkowo obserwuje się zwiększony transfer ciepła z wód Oceanu Atlantyckiego i postępującą w ten sposób tzw. "altantyfikację" już całego wręcz regionu od Morza Barentsa, przez Karskie aż po Morze Łaptiewów.  

 

 

Wale grenlandzkie:  spostrzeżenia na temat ich biologii, statusu i odporności

• Wale grenlandzkie to ssaki morskie, które mogą żyć ponad 200 lat, posiadają unikalne cechy anatomiczne i fizjologiczne. Geny tych ssaków zostały dokładnie przebadane w celu zrozumieniach ich niezwykłych właściwości.
• Przemysłowe rybołówstwo, ruch morski, działalność przemysłu naftowego w różnym stopniu dotykają populację waleni. Odporność gatunku na te czynniki, jak i zmiany środowiskowe różni się w zależności od regionu.
• Stan tego gatunku jest wskaźnikiem zmian środowiskowych arktycznego ekosystemu. W ciągu ostatnich 30 lat, co niezwykłe, zaobserwowano wzrost ich populacji, ale jednocześnie pojawiły się inne problemy. 

 

Wale grenlandzkie występują w czterech grupach siedliskowych o zasięgu ograniczonym do arktycznych wód. Są to obszary: Morza Ochockiego (218 osobników), Morza Grenlandzkiego wraz z wodami Morza Barentsa (318 osobników), Morza Baffina wraz z wodami północnej części Zatoki Hudsona (około 6,4 tys. osobników), i wody Morza Beauforta wraz z Czukockim i Beringa (około 16,3 tys. osobników). Te ssaki morskie stanęły na granicy wyginięcia w wyniku prowadzonych masowo odłowów w XIX wieku. Do dziś populacja została częściowo odbudowana, choć dwie grupy siedliskowe wciąż są silnie zagrożone wymarciem.

 

Mapa przedstawiająca obszar występowania czterech grup siedliskowych walenia grenlandzkiego.  Kolorem ciemnozielonym oznaczone duże skupiska waleni w okresie letnim, a kropkowane miejsca przedstawiają zasięg historyczny.

 

W odróżnieniu od innych waleni, wale grenlandzkie mają proporcjonalnie większe głowy i są bardzo dobrze przystosowane do życia w wodach pokrytych lodem. Potrafią przebić się przez lód o grubości nawet do 2 metrów, i żerują w ograniczonych, ale sezonowo bogatych zooplankton wodach Arktyki. Osiągają dojrzałość płciową w wieku około 25 lat

Ekologia i zagrożenia antropogeniczne
Zanik lodu morskiego w Arktyce stał się ikoną zmian klimatycznych, co ma wpływ na wiele gatunków, w tym na wale grenlandzkie. Na życie tych ssaków wpływają: zasięg lodu morskiego, temperatury wód i stan produktywności pierwotnej arktycznych wód. 

Wale grenlandzkie. Długość ciała tych ssaków sięga 18 metrów, ważą nawet 100 ton. Ich budowa anatomiczna jest przystosowana do życia w obecności lodu, który stanowi schronienie przed agresywnymi orkami.

Ssaki te na przykład w wodach Morza Beringa i Czukockiego żywią się widłonogami. W ostatnich latach (patrz NOAA Arctic Report Card cz. 7) produktywność pierwotna w Arktyce rośnie. Glony, plankton i inne tego typu organizmy wykazują się ekspansywnością. Jak się okazuje, jest to pozytywna zmiana, która pomogła odrodzić się populacji wala, której cały czas zagraża działalność przemysłowa człowieka. Od lat 80. XX wieku zaobserwowano wzrost populacji w wodach Morza Beauforta, Beringa jak Baffina w tym regionu północnej Zatoki Hudsona. 

Z drugiej strony są także negatywne skutki. Poza zwiększonym ruchem morskim, działalnością przemysłu naftowego, problem stanowi brak lodu morskiego. Choć brak lodu i ciepłe wody oznaczają większą produktywność pierwotną, to pojawia się też inwazja innych gatunków. To przede wszystkim orki, które nazywane są wielorybami-zabójcami. Orki subarktyczne unikają lodu, ale tego jest w ostatnich latach mniej. W takiej sytuacji orki wpływają tam, gdzie wcześniej nie mogły, gdzie żyją wale grenlandzkie. Zwierzęta więc wchodzą sobie w drogę, co dla wali nie kończy się dobrze. Biolodzy coraz częściej widują ranne lub nawet martwe wale grenlandzkie, które padły ofiarą agresywnych orek. Największy problem ze strony orek dotyczy oczywiście młodych osobników, które są jeszcze na etapie karmienia przez matki.

Wraz z działalnością przemysłową człowieka i z powodu ocieplającego się klimatu, przyszłość wali grenlandzkich, podobnie jak innych zwierząt nie wygląda dobrze.  

Na podstawie: Arctic Report Card 2020: Sea Surface Temperature, Bowhead Whales: Recent Insights into Their Biology, Status, and Resilience

NOAA Arctic Report Card 2020 cz.2

Temperatury powietrza

Najważniejsze dane:

• Październik 2019 - wrzesień 2020 był w Arktyce (60-90°N) drugim najcieplejszym okresem w historii pomiarów prowadzonych od 1900 roku
  
• Niezwykle wysokie temperatury przy powierzchni Ziemi były notowane na Syberii w pierwszej połowie 2020 roku. Od 3 do 5^oC powyżej średniej.
  
• Długotrwałe i silne meandrowanie prądu strumieniowego było odpowiedzialne za duże skrajności temperaturowe. Z jednej strony miały miejsce wysokie, rekordowe temperatury na północy Eurazji, a z drugiej niskie na Alasce i Grenlandii. 
  

Panujące w Arktyce temperatury są wskaźnikiem zmian klimatu na Ziemi. Warto tu zwrócić uwagę (na co nie zwracają uwagi negacjoniści klimatyczni), że temperatury w Arktyce w skali miesiąca, czy nawet kilku miesięcy podlegają wahaniom. Do tego dochodzą zmiany w regionalne, gdzie dany obszar doświadcza silnych wzrostów temperatur, podczas gdy całościowo Arktyka nie jest ekstremalnie ciepła, w innym regionie temperatury są bardzo niskie. Obecne temperatury są wyższe od tych jakie miały miejsce w latach 30. i 40. XX wieku. Prawdopodobnie są też najwyższe od co najmniej kilku tysięcy lat. W skali wieloletniego trendu widzimy wzrost, nie każdy kolejny rok musi być cieplejszy od poprzedniego. Wzrost temperatur w Arktyce wpływa na wszystkie składowe tamtejszego regionu.

 

Średnia, roczna temperatura w Arktyce
Te wywołane przez globalne ocieplenie zmiany w temperaturach Arktyki stały się szczególnie widoczne w ciągu ostatnich 15 lat. Szczególnie widoczne jest to w półroczu zimowym, kiedy wielkie obszary wody zamarzają, i oddają w ten sposób zgromadzone latem ciepło do atmosfery. Wiosna i lato 2020 pokazały, że nie zawsze tak musi być. 

Średnia temperatura przypowierzchniowa w Arktyce (na północ 60°N) w zestawieniu z wartościami globalnymi w okresie 1900-2019 w stosunku do średniej 1981-2010. Dane CRUTEM4

Jak pokazuje wykres, temperatury rosną w Arktyce średnio dwa razy szybciej niż na całej planecie. Jest to tzw. arktyczne wzmocnienie, lub inaczej amplifikacja arktyczna. Topnienie odbijającego promieniowanie słoneczne lodu, powoduje odsłanianie ciemnej powierzchni oceanu, który pochłania owo promieniowanie. Ponieważ poza Arktyką nie ma innych wielkich lodowych powierzchni, które się kurczą pod względem areału (przynajmniej na razie zjawisko to jest bardzo słabo widoczne na Antarktydzie, czy Grenlandii), to właśnie w Arktyce zmiany związane ze zmianą albedo są najbardziej widoczne. Wykres pokazuje to wyraźnie - w XXI wieku Arktyka szybko się ocieplała, a ostatnie lata należą do najcieplejszych. 

Średnie roczne odchylenie (1981-2020) temperatur przypowierzchniowych w okresie październik 2019 - wrzesień 2020 było drugim ex aequo z 2018/19 najwyższym w historii pomiarów, tj. od 1900 roku. To kolejny okres, który kontynuuje trend wysokich temperatur - 7 lat z rzędu, które były o 1^oC wyższe od średniej wieloletniej i 9 z 10 ostatnich lat, które także były o 1^oC wyższe od średniej. 

Sezonowe temperatury w Arktyce
Przedstawione tutaj sezonowe wartości temperatur, a dokładnie ich anomalii podzielone zostały na pory roku: jesień 2019 (październik-grudzień), zimę 2020 (styczeń-marzec), wiosnę (kwiecień-czerwiec i lato (lipiec-wrzesień) w 2020 roku. 

Sezonowe anomalie temperatury w Arktyce: a) jesień, b) zima, c) wiosna, d) lato. Wartości te podane są dla wysokości 925 milibarów, aby podkreślić cechy wzorów pogodowych, a nie lokalnych zmian. NOAA/ESRL

We wszystkich wyżej przedstawionych okresach dominowały dodatnie odchylenia temperaturowe.

Jesień 2019. Nad większością Oceanu Arktycznego temperatury jesienią były wyższe od średniej wieloletniej. Największe odchylenia wynoszące 4^oC stwierdzono nad Morzem Czukockim i północną Grenlandią. Podobna sytuacja miała miejsce nad Morzem Łaptiewów i Karskim. Przyczyną takich odchyleń była nie tylko sama cyrkulacja mas powietrza a brak lodu i związane z tym wysokie temperatury wód. Zważywszy na to, że pod koniec roku widoczne stały się skutki rozrastającego się wiru polarnego, odchylenia nie były tak ekstremalnie wysokie, jak w poprzednich latach, zwłaszcza sezonie 2016/17.

 

Wzorce cyrkulacji atmosferycznej opisane za pomocą tzw. wysokości geopotencjału na poziomie 500 hPa (niebieskie krzywe), oraz wiatrów (czerwone wektory) dla a) jesieni 2019, b) zimy 2020, c) wiosny 2020 i d) lata 2020. NOAA/ESRL

Zima2020. Temperatury zimą 2020 roku w Arktyce nie były tak wysokie jak w latach poprzednich, czego przyczyną była stała obecność stratosferycznego wiru polarnego. Nie znaczy to, że nie występowały dodatnie odchylenia. Od Europy Wschodniej po środkową część Syberii temperatury były wyższe niż zwykle Na Syberii odchylenia wynosiły 3-5^oC. Obszary zimnych mas powietrza dominowały od Alaski po Grenlandię, obejmując też Svalbard. Na Svalbardzie zimą temperatury były od 1,4 do 2,6^oC poniżej normy. Szczególnie zimno było w marcu, kiedy to odchylenia sięgały nawet 4,5^oC poniżej średniej. Na na północy Alaski (North Slope) zima 2020 była najzimniejsza od 2012, a więc 1,4^oC poniżej średniej. Najzimniejszy był luty, kiedy to odchylenie wyniosło 5,1^oC poniżej średniej - największa wartość od 1990 roku.

Korelacja przestrzenna pomiędzy wartościami oscylacji arktycznej (AO) zimą, a temperaturami na poziomie 925 hPa w okresie 1950-2020. Wykres po prawej przedstawia zapis zmian wartości AO w latach 1950-2020 dla zimy (czerwona krzywa), wiosny (zielona krzywa) oraz średniej zimowo-wiosennej obejmującej styczeń - czerwiec (czarna krzywa). NCEP/NCAR

Wir polarny zimą zaowocował powstaniem silnej zachodniej cyrkulacji strefowej. W wyniku tego głębokie niże baryczne zaciągały ciepło nad Europę przenosząc je dalej nad Syberię. Wir więził zimno w Arktyce, ale region nie był wolny od dodatnich odchyleń temperaturowych. Zgodnie z dodatnią fazą AO, ciepło docierało do północnej części Syberii, obejmując też częściowo obszar Oceanu Arktycznego wzdłuż wybrzeży Rosji. Z racji tego zimne powietrze występowało w sektorze amerykańskim. Stąd właśnie bardzo zimne warunki na Alasce, a także na Svalbardzie, gdzie nad znaczną częścią atlantyckiego sektora Oceanu Arktycznego temperatury były wyraźnie niższe od średniej wieloletniej.  

Wiosna 2020. Wiosną warunki zaczęły się zmieniać. W okresie kwiecień - czerwiec nad większością Oceanu Arktycznego występowały dodatnie odchylenia. W dalszym ciągu ponadprzeciętne temperatury panowały na Syberii wspomagane przedwczesnymi roztopami śniegu, głównie w północno-środkowej części regionu. Temperatura była tam o 5^oC wyższa od średniej 1981-2010. Szczególnie widoczne to było w czerwcu. 28 czerwca w Wierchojańsku na północy Syberii zanotowano rekordową temperaturę 38^oC. Szybkie topnienie śniegu i wzrost temperatur przyczyniły się do przedwczesnego topnienia lodu.  

Lato 2020. Zwykle latem dodatnie odchylenia temperaturowe nad Oceanem Arktycznym zanikają, bo energia cieplna jest zużywana na topnienie lodu. Ostatnie sezony są jednak inne, zwłaszcza lato 2020. Duże dodatnie odchylenia występowały nad centralną częścią Oceanu Arktycznego, nawet 5^oC powyżej średniej. Anomalie zostały nasilone przez szybkie topnienie lodu na Morzu Karskim, Łaptiewów i Wschodniosyberyjskim i obecnością silnego wyżu barycznego - brak chmur przesłaniających promienie słoneczne. Występowały wtedy podręcznikowe warunki dla dodatniego sprzężenia zwrotnego związanego z topnieniem lodu i albedo powierzchniowym.

 

W lipcu na Svalbardzie (lód na Morzu Barentsa także szybko się topił) odnotowano rekordowo wysoką temperaturą miesięczną, to 9,8^oC, a więc 0.8^oC więcej niż w poprzednim rekordowym lipcu z 2016 roku. Miesięczne odchylenie od średniej wieloletniej zanotowane przez stację na lotnisku w Longyearbyen wyniosło 3,4^oC. Z kolei w leżącym dalej a północy Ny-Ålesund średnia dla lipca wyniosła 8^oC, a więc 0,7^oC więcej niż w rekordowym dla tego miejsca 2019 roku i 2,7^oC więcej od średniej wieloletniej.   

Pożary na Dalekiej Północy

Najważniejsze dane:

• Aktywność pożarów na wysokich szerokościach geograficznych jest bardzo zmienna, co wiąże się z warunkami atmosferycznymi, które mimo postępującego ocieplenia klimatu nie zawsze muszą sprzyjać wybuchom pożarów tajgi czy tundry.
• Roślinność i w ogóle specyfika materii organicznej na Dalekiej Północy w połączeniu z długimi i ciepłymi okresami bezdeszczowymi staje się podatnym źródłem paliwa dla pożarów, w tym pożarów typu "holdover fires", zwane jako "pożary zombie". Pożary te coraz bardziej wpływają na globalny cykl węglowy.
• W wyniku ocieplania się klimatu, pojawią się warunki dla intensyfikacji pożarów na Dalekiej Północy.

Pomimo ogólnie niskich temperatur, krótkiego okresu wegetacyjnego, pożary na Dalekiej Północy stanowią problem środowiskowy regionu. Pożary te dotykają lasy borealne zwane jako tajga, składające się z drzew iglastych. W ostatnich latach problem ten dotyczy także tundry rozciągającej się wokół Oceanu Arktycznego.  

Zmienność regionalna

Poniższy rysunek przedstawia miejsca, w których wybuchły pożary tajgi. Jasnym odcieniem wokół Oceanu Arktycznego oznaczono obszary tundrowe i lodowce ( Grenlandia, etc). Dane z 2020 roku obejmują analizę do czerwca, stąd mniejsza niż w ostatnich latach powierzchnia spalonego terenu.

Zasięg występowania (a) i powierzchnia spalonego terenu w latach 2001-2020.  Dane ze spektroradiometru MODIS 

Wyniki obserwacji pokazują, że pożary na Dalekiej Północy zmieniają się regionalnie i czasowo na przestrzeni lat. Zauważono, że sezony intensywnych pożarów w ciągu ostatnich 40 stały się częstsze na Alasce, a w kanadyjskich Terytoriach Północno-Zachodnich skala pożarów nieco się zmniejszyła. 

Zmiany powierzchni (w hektarach) terenów, które zostały dotknięte pożarami w latach 1980-2020 na a) Alasce, b) Terytoriach Północno-Zachodnich i c) Jakucji (dane Jakucji kończą się na czerwcu). Odcienie na planszy wykresu oznaczają odchylenia (powyżej/poniżej normy).

Ogólnie pożary w tej części świata występują rzadko, są to sporadyczne epizody w skali roku, poprzedzone długimi okresami bezdeszczowymi. Oczywiście w ostatnich latach to się zmienia. Te regiony są w dużym stopniu niezamieszkałe, a główną przyczyną inicjującą pożar są burze z piorunami. Taka sytuacja sprawia, że są one trudne do opanowania, gdyż występują z dala od miast i siedzib ludzkich, gdzie znajdują się służby przeciwpożarowe. 

Wpływ klimatu i samego ekosystemu na pożary
Klimat jest decydującym czynnikiem wpływającym na pożary, ich obecność lub brak. Według badań, prawdopodobieństwo wystąpienia pożaru jest znacznie wyższe tam, gdzie średnia temperatura w lipcu przekracza 13,4^oC. Pomimo dużej zmienności regionalnej, skala pożarów w borealnych rejonach Ameryki Północnej rośnie od lat. Zmiany klimatyczne doprowadziły do zmiany wzorców pogodowych. Na Alasce np. ilość burz z piorunami w latach 1986-2015 wyraźnie się zwiększyła, podobnie jak same temperatury. Ryzyko pożarowe wzrosło od 34 do nawet 60%. 

Mapa po lewej: Zmiany temperatury atmosfery na Dalekiej Północy w latach 1979-2019 dla czerwca. Mapa po prawej: Zmiany Buildup Index (BUI) w latach 1979-2019 dla czerwca. BUI jest względną miarą skumulowanego wpływu dobowych czynników suszenia i opadów atmosferycznych na występowanie pożaru. Im wyższy tym łatwiej o wybuch pożaru, a także większe jego rozmiary. Poniżej przedstawione są wykresy zmian temperatur i wartości BUI dla Eurazji i Ameryki Północnej w czerwcu w latach 1979-2019. Dane: European Center Reanalysis version 5 (ERA5)

Sama specyfika roślinności regionu także ma wpływ na pożary. Tamtejsza roślinność nie jest na nie odporna, bo klimat zawsze był chłodny i wilgotny. Problem stanowi podłoże składające się łatwopalnej i rozłożonej materii organicznej, gdzie częstym elementem jest bogaty w węgiel torf. Szacuje się, że arktyczna biomasa zawiera 30-40% globalnej ilości węgla organicznego. Tak wiec spalanie materii organicznej na Dalekiej Północy ma duży wpływ na globalny obieg węgla, i może wzmacniać postępujące ocieplenie klimatu. Według Europejskiej Służby Monitorowania Atmosfery Copernicus (CAMS) pożary za kołem polarnym wyemitowały w 2020 roku 244 mln ton CO₂. Rok wcześniej było to 181 mln ton CO₂. Na przestrzeni ostatnich dekad zaobserwowano wzrost temperatur, a tym samym wzrost wskaźniku Buildup Index (BUI), którego wartość opiera się na temperaturach, wilgotności względnej i sumach opadów. 

 

W strefie tajgi ten wskaźnik odzwierciedla stopień palności materiału organicznego pod powierzchnią ziemi. W miarę jak BUI rośnie i przekracza określone progi, pożary mogą stać się intensywniejsze i rozprzestrzeniać się dużo szybciej, będąc trudniejszymi do opanowania. Z danych zilustrowanych na wykresie wynika, że BUI wzrósł w ciągu ostatnich czterech dekad, co oznacza, że obecne pożary na Dalekiej Północy, zwłaszcza na Syberii mają większą skalę niż kiedyś. 

 

Na podstawie: Arctic Report Card 2020: Surface Air Temperature, Wildland Fire in High Northern Latitudes