Global Snow Lab: śniegu znacznie mniej niż kiedyś

Śniegu na Ziemi ubywa. Choć nie rok do roku, to w skali pięciu czy dziesięciu lat widać wyraźny trend spadkowy. Z powodu ocieplającego się klimatu, pokrywa śnieżna na półkuli północnej topi się znacznie szybciej niż jeszcze kilkanaście lat temu. To kolejny dowód na to, że globalne ocieplenie jest faktem. 2015 rok, to kolejny, co prawda nierekordowy, ale jednak rok z niewielką powierzchnią, jaką zajmował śnieg późną wiosną i latem.

Zdjęcie satelitarne przedstawia zachodnią część Kanady na początku czerwca, gdzie pokrywa śnieżna roztapiała się niezwykle szybko.  

Zmiany powierzchni śniegu na półkuli północnej w latach 1967-2015 dla maja, czerwca, lipca i sierpnia. Global Snow Lab, Rutgers University

Jeszcze w maju śniegu na półkuli północnej było dość sporo, bo 17 mln km². Jednak w latach 80. XX wieku powierzchnia pokrywy śnieżnej w maju była średnio o 3 mln km² większa niż w latach 2005-2015. Rekord padł w 2010 roku - 15,38 mln km². Jeszcze większe zmiany widoczne są w czerwcu i w lipcu. W czerwcu średnia powierzchnia pokrywy śnieżnej wynosiła 5,43 mln km². To niewiele więcej od rekordowego 2012 roku - 4,92 mln km². W latach 80. XX wieku powierzchnia śniegu zajmowała około 10 mln km², to bardzo szybki spadek. 

W latach 80. XX wieku śnieg zajmował niewielkie obszary na północy Syberii, Kanady i części Alaski. W dzisiejszych czasach tego śniegu latem tam nie ma.

W lipcu tego roku powierzchnia ta wyniosła 2,52 mln km² i była to w sumie pokrywa śnieżna Grenlandii i kilku niewielkich wysp Archipelagu Arktycznego i to w bardzo niewielkim stopniu. Jeszcze w latach 80. XX wieku śnieg zajmował prawie dwukrotnie większą powierzchnię niż w ostatnich latach. Podobnie było w sierpniu. Pokrywa śnieżna zajmowała obszar 2,58 mln km². W latach 80. XX wieku latem śnieg zajmował ponad 4 mln km². Występował na terenach północnej Syberii, Kanady i wysp Arktycznych. Dziś już tak nie jest. Większych spadków latem raczej nie będzie, gdyż na Grenlandii koniec końców jest zimno, by śnieg mógł całkowicie się roztopić w ciągu najbliższych lat.Ostatecznie także i tam zniknie śnieg co przyspieszy topnienie lądolodu.

Arctic News - rozpoczęcie zamarzania

Ostatni miesiąc sezonu topnienia, to spadek zasięgu lodu odbywający się bez przeszkód. Podobnie jest w przypadku sezonu zamarzania. Tylko na samym początku wody Oceanu Arktycznego praktycznie w ogóle nie zamarzały, ewidentny, widoczny na wykresach przyrost zaczął się 18 września. Tempo zwiększania się arktycznego lodu na okres 18-29 września wyniosło około 40 tys. km² na dobę. To dość szybkie tempo zamarzania, jak na ten okres, w ciągu 12 dni przybyło blisko 0,5 km² lodu. Jednak szybkie tempo zamarzania wcale nie oznacza, że pokrywa lodowa szybko się regeneruje. Zamknięta pod lodem zostaje ciepła woda, która może trafić na dno Oceanu Arktycznego i naruszyć zalegające na dnie hydraty metanu. Poza tym warunki pogodowe mogą ulec zmianie. Silne sztormy mogą poważnie uszkodzić spory obszar czapy polarnej i wręcz doprowadzić do jej okresowego topnienia - topnienia w środku nocy polarnej. 

Zasięg i koncentracja arktycznego lodu morskiego. AMSR2 Uni Bremen

Mapa koncentracji lodu morskiego w kolorowej wersji znajduje się tutaj.

Zmiany zasięgu arktycznego lodu morskiego między 13 a 29 września 2015 roku. Kliknij, aby powiększyć.

Mimo iż lód dosyć szybko się rozrasta, to wciąż znaczne obszary Oceanu Arktycznego są od niego wolne, a temperatura tych wód jest wysoka, wyższa niż kilkanaście lat temu. Kiedyś te obszary o tej porze zamarzały, lub już były pokryte lodem. Teraz są wolne od lodu, mają wyższą temperaturę, więc do atmosfery dostaje się więcej ciepła.

Zasięg arktycznego lodu morskiego w 2015 roku na tle 2012 roku i wyszczególnienie na tle ostatnich lat. NSIDC

Zasięg lodu 29 września liczył 4,9 mln km². Czapa polarna jest tym samym piątą najmniejszą w historii pomiarów. W roku 2013 i 2014 czapa polarna była o 0,5 mln km² większa niż teraz.

Zmiany odchyleń temperatur powierzchni Oceanu Arktycznego między 13 a 29 września 2015 roku. DMI

Tam gdzie nie ma lodu, woda ma około zera stopni Celsjusza, a w niektórych miejscach nawet więcej. Obszary, które kiedyś były zimne, teraz są znacznie cieplejsze. Animacja pokazuje zmiany odchyleń temperatur powierzchni wód w Arktyce od 13 do 29 września. Na uwagę zasługuje Morze Wschodniosyberyjskie. Ze względu na niespokojną pogodę, jaka ma miejsce od kilku dni w Arktyce, wody tego akwenu nie wychładzają się zbyt szybko. Silny wiatr powoduje mieszanie wód, więc ich powierzchnia wychładza się powoli, lub w ogóle się nie wychładza. Co ciekawe na Syberii zaczęła się już zima i temperatury spadają poniżej zera. Nad znaczą częścią Oceanu Arktycznego też dominują ujemne temperatury, gdyż jak na razie tam lód. Ale obszary, które uwolniły się od lodu najwcześniej są wolne od ujemnych temperatur. Ilustruje to mapa średnich temperatur dla 30 września na półkuli północnej.

Porównanie grubości lodu w 2012 i 2015 roku dla 29 września. HYCOM

Pojawia się pytanie: Co będzie, gdy ten bufor zimna, jakim jest arktyczny lód zniknie? Temperatura powietrza będzie dodatnia wszędzie tam, gdzie nie ma lodu. Nawet mała powierzchnia lodu stanowi potężny bufor zabezpieczający Arktykę przed nagrzaniem się. Oczywiście im mniejsza powierzchnia lodu, tym więcej zostaje pochłoniętej energii cieplnej, i więcej oddanej do atmosfery. To wpływa na nasz klimat, ale i sam lód, który jest cienki i bardzo powoli przyrasta, a wręcz miejscami wciąż jeszcze się topi - od spodu. Jego ilość najprawdopodobniej jest większa niż w 2012 roku, ze względu na powierzchnię (patrz wykres NSIDC powyżej). Jednak dane HYCOM pokazują, że gruby na ponad trzy metry lód ma mniejszą powierzchnię od tego z 2012 roku. Praktycznie też znikł gruby wieloletni lód, którego niewielkie ilości znajdują się w pobliżu niewielkich wysp arktycznych jak Wyspa Mackenziego Kinga, czy Wyspa Ellefa Rignesa.  

Morze Czukockie 29 września 2015 roku Terra, NASA

Tegoroczny sezon topnienia był zupełnie inny niż te z 2013 i 2014 roku. Bardzo możliwe, że jest to zapowiedź kolejnych, wielkich roztopów. Zwłaszcza że temperatura na Ziemi rośnie - 2015 rok będzie najcieplejszym w historii pomiarów. 

Szybki przyrost lodu w Arktyce, jeśli chodzi o jego zasięg nie oznacza, że czapa polarna się zregeneruje dostatecznie dobrze tej zimy. Nawet jeśli w marcu 2016 roku pokrywa lodowa będzie dużych rozmiarów, to obecne zmiany na Ziemi (wzrost temperatur, wcześniejsze szybkie roztopy w Arktyce, a także dodatnia faza ENSO) przyczynią się do dalszego, jeszcze silniejszego topnienia lodu. Tak samo, jak było to w latach 2010-2012. 

Zobacz także:

• Arctic News - koniec już?, poniedziałek, 14 września 2015 Czy to już koniec tegorocznego sezonu topnienia lodu w Arktyce? Możliwe, ale nie do końca. Wciąż jeszcze zasięg lodu morskiego w Arktyce może się zmniejszyć. Tak było na przykład w 2010 roku. Nawet jeśli, to rozmiary czapy polarnej są teraz niewielkie, to niecałe 4,5 mln km².

Wzrost temperatur wód głębinowych w Arktyce może zdestabilizować hydraty metanu

Czapa polarna Oceanu Arktycznego szybko rośnie, ale czy to dobrze?

Po rozpoczęciu się nocy polarnej pokrywa lodowa na Oceanie Arktycznym rośnie z każdym dniem. Ma już prawie 5 mln km² (wykres NSIDC obok), dokładnie tyle co w 2010 roku, nieznacznie więcej niż w 2011 roku. Czy to dobrze, że zasięg lodu szybko rośnie? Na pierwszy rzut oka, to tak. Większa powierzchnia lodu to więcej zimna w Arktyce i w pewnym stopniu powrót do stabilności klimatu. Choć jest to raczej nierealne, zważywszy na to, że powierzchnia lodu jest o ponad milion kilometrów kwadratowych mniejsza niż kilkanaście lat temu.

Jest jednak inny problem. Zbyt szybko rosnący lód, w głównej mierze z powodu silnych wiatrów, odseparowuje wciąż ciepłą wodę morską od zimnego powietrza. W ten sposób zanika transfer ciepła z nagrzanego wciąż oceanu do atmosfery. Tym samym wzrasta ryzyko, że te uwięzione wody trafią do dna morskiego.

Poza tym, ta lodowa pokrywa powoduje, że w wyniku braku oddawania ciepła z oceanu do atmosfery, mniej wilgoci dostaje się do atmosfery. To zaś obniża poziom rodników hydroksylowych, których reakcja z atmosferycznym metanem jest głównym mechanizmem usuwania go z atmosfery.

Temperatury powierzchni wód Oceanu Arktycznego są wciąż wysokie, szczególnie ciepłe są wody Morza Wschodniosyberyjskiego. Wzrost temperatur wód arktycznych zwiększa ryzyko, że do dna morskiego dotrze ciepła woda i ogrzeje tym samym zalegające na dnie hydraty.

Wykres odchylenia sierpniowych temperatur powierzchni oceanów na północnej półkuli od średniej wyraźnie pokazuje, że oceany (do których trafia ponad 90% generowanej przez wyższe stężenie gazów cieplarnianych nadwyżki energii) są dziś znacznie cieplejsze niż w początkach XX wieku.

Szczególnie dotyczy to wód znajdujących się w regionach polarnych. Co więcej, obecna sytuacja jest nawet groźniejsza niż w czasie interglacjału eemskiego. Ciepły Prąd Zatokowy był wtedy słabszy niż dziś, a poziom dwutlenku węgla w atmosferze był niższy niż obecnie, rzędu 300 ppm. Wszystko to sprawia, że obecna temperatura na Ziemi jest na drodze do agresywnego wzrostu w ciągu następnych lat. Dotyczy to zarówno oceanów, jak i atmosfery.

Jest coraz bardziej prawdopodobne, że do 2030 roku temperatura na Ziemi wzrośnie o prawie 2°C w stosunku do początku XX wieku. Teraz jest to około 1°C, tak więc za 15 lat może nastąpić nawet podwojenie wzrostu temperatury. Mówimy tu o temperaturze powierzchni mórz na półkuli północnej, co jest równoznaczne ze wzrostem temperatur powietrza, ze wszystkimi tego konsekwencjami.

Zimne i słodkie wody znajdują się w części północnego Atlantyku 

Pokazany powyżej wykres przedstawia rosnące temperatury powierzchni mórz. Pod powierzchnią może być zaś nawet jeszcze cieplej. Prąd Zatokowy osiąga swoje maksymalne temperatury u wybrzeży Ameryki Północnej w lipcu. Te ciepłe wody w ciągu czterech miesięcy docierają do Oceanu Arktycznego.
 

Mapa pokazuje, że 22 sierpnia 2015 roku w pobliżu Florydy woda miała 33,4°C, czyli 3,8°C więcej niż w XX wieku. 

Wyższa temperatura wód przekłada się na wyższe temperatury powietrza, a także wzrost ryzyka wytępienia różnorodnych ekstremów pogodowych.

Mapy pokazują wysokie odchylenia temperatur. Lewa mapa pokazuje, że 25 września odchylenie temperatury od średniej 1901-2011 wyniosło 6°C – miejsce zaznaczone kółkiem. Druga mapa pokazuje, że 26 września północny Atlantyk był o 0,81°C cieplejszy od średniej z lat 1979-2000.

Odchylenie temperatury wód oceanów w dn. 24.09.2015 od średniej z lat 1971-2000. Uwagę zwraca obszar chłodnej wody na południe od Grenlandii.

W latach 2010-2012 lądolód Grenlandii roztapiał się na bezprecedensową skalę, w rezultacie czego do Oceanu Atlantyckiego dostały się ogromne ilości zimnej, słodkiej wody. Ponieważ ta znajdująca się na powierzchni woda jest słodka, to pomimo swojej niskiej temperatury nie opada na dno tak łatwo, jak woda słona. Te chłodne wody powierzchniowe na południe od Grenlandii przyczyniają się do obniżenia się temperatur nad tą częścią Atlantyku. Fakt ochłodzenia się tej części Atlantyku wywołał spekulacje na temat spowolnienia Prądu Zatokowego. To wcale nie jest takie pewne, bo przenoszone przez niego ciepło wędruje dalej na północ, tyle tylko, że pod powierzchnią zimnego Atlantyku. Pokazuje to poniższy schemat. Zimne wody na południe od Grenlandii nie blokują ciepłego prądu, gdyby tak było, to lód arktyczny od strony Skandynawii przyrastałby, gdyż zablokowane zostałoby ciepło, które transportuje Prąd Zatokowy.

Słodka chłodna woda na powierzchni stanowi „pokrywę”, blokującą transfer ciepła z wód oceanu do atmosfery. Ciepło pozostaje więc w wodzie i jest przez prądy oceaniczne doprowadzane w głębiny Oceanu Arktycznego.

Po lewej: odchylenia temperatury wód Morza Barentsa od średniej w zależności od głębokości i pory roku (w okresie dwóch lat). Po prawej: Zmiany temperatury morza na powierzchni (linia czarna) i na głębokości 250 m (linia niebieska). Pozioma linia czerwona pokazuje górny limit temperatury dla stabilności hydratów metanu na głębokości 250 metrów.

Powierzchnia wód w Arktyce najcieplejsza jest latem, podczas gdy na większej głębokości najcieplej jest jesienią. Na całe szczęście nawet wtedy temperatury wody w głębinach nie sięgają poziomu mogącego prowadzić do destabilizacji pokładów hydratów metanu.

Ciepło z Atlantyku może zdestabilizować hydraty metanu

Co może oznaczać szybko zamarzający lód i ciepły Prąd Zatokowy, który dostaje się w głębiny Oceanu Arktycznego? Zwiększona ilość ciepła dotrze na dno Oceanu Arktyczny, gdyż na powierzchni znajduje się lód, który podczas tworzenia się wytrąca sól. Ciepłe, słone wody dotrą na dno, gdzie znajdują się hydraty metanu.

Stężenie metanu w Arktyce już jest wysokie, choć najwyższe jest w grudniu i styczniu. Z powodu braku promieni słonecznych w Arktyce, metan nie ulega rozkładowi, lecz gromadzi w się w atmosferze.

Mapa stężeń metanu w dn. 23 września. Maksymalne stężenie wzrosło na dalekiej północy do 2554 ppb (części na miliard). Średnia światowa to 1700 ppb.

Oczywiście ciepłe wody z Prądu Zatokowego nie zdestabilizują hydratów tym roku. Ale jak ten proces się zacznie, to nie będziemy mogli go już powstrzymać i wrócić do stanu sprzed destabilizacji.

Prędkość wiatrów w Arktyce. Zielone odcienie to wiatr o prędkości od 30 do 50 km/h. 

Tam gdzie lód jeszcze się nie pojawił, wiatry i fale mieszają wodę, przez co ciepłe masy wód mogą trafić na dno, szczególnie w rejonie płytkiego Morza Wschodniosyberyjskiego.

Zmiany temperatur w Arktyce w ciągu ostatnich 135 lat. Są one wyższe nawet w stosunku do bardzo ciepłego okresu z lat 40. XX wieku. Trzy linie pokazują różne trendy i prognozy.

Jak dotąd bardziej sprawdza się najgorszy scenariusz, w którym do 2020 roku temperatura rośnie w sumie o 4°C, co w zasadzie oznacza koniec lodu w Arktyce, przynajmniej przez kilka miesięcy. Potem z powodu braku lodu latem i zwiększających się emisji metanu temperatury będą rosnąć jeszcze szybciej. Taki scenariusz przewidują m.in. Malcom Light czy Gay McPherson. Czy możliwy jest scenariusz PETM 2, w którym do połowy wieku temperatura w Arktyce wzrośnie o zapierające dech 16°C? Tego nie wiemy, to jeden z rozważanych scenariuszy. I nie wiemy, czy już ten efekt dodatnich sprzężeń zwrotnych nie został zainicjowany.

Na podstawie: Warming Arctic Ocean Seafloor Threatens To Cause Huge Methane Eruptions 

Zobacz także:

• Rozmarzanie wiecznej zmarzliny przyspieszy globalne ocieplenie, sobota, 29 sierpnia 2015 
• Gwałtowny wzrost stężenia metanu w Arktyce, niedziela, 7 czerwca 2015 Gleby Arktyki i podmorskie hydraty metanu zawierają ogromne ilości metanu. Sama wieczna zmarzlina na północy zawiera przynajmniej 1,3 mld ton metanu, czyli mniej więcej dwukrotność tego, co znajduje się w atmosferze. Jeszcze większe ilości metanu kryją hydraty, to 500 mld. I są to wartości ostrożnie liczone. Nie bierze się tu pod uwagę pokładów metanu dna głębinowego, przykładowo z Grzbietu Gekkela, okolic Svalbardu czy cieśniny Naresa. Te ogromne rezerwuary metanu stanowią kolejny po zmniejszającej się powierzchni lodu element dodatniego sprzężenia zwrotnego, nasilającego tempo zmian klimatu. Na zdjęciu Wyspa Wrangla i kra lodowa na Morzu Wschodniosyberyjskim 6 czerwca 2015 roku.

Gniewny wiatr i topniejąca czapa polarna

Siła wiatru w Arktyce rośnie. Nie tylko dlatego, że zbliża się zima, lecz dlatego, że mniej lodu oznacza bardziej ekstremalną pogodę w Arktyce i w innych częściach świata. Mapa obok pokazuje rozkład i prędkość wiatru nad Oceanem Arktycznym 25 września (00:00 UTC). Prędkość wiatru wynosi od 40 do nawet 60 km/h. 

Prognozowane warunki pogodowe w Arktyce 25-29 czerwca 2015. Wetterzentrale

Prognoza pogody wskazuje na pojawienie silnego sztormu ze stałą prędkością wiatru 60-70 km/h, a nawet więcej. Sztorm pojawi się 28 września nad Morzem Wschodniosyberyjskim, gdzie powierzchnia wód wciąż ma wysoka temperaturę, a pod dnem znajdują się gigantyczne złoża hydratów metanu. Fale morskie będą miksować masy wód morskich. Kolejna mapa pokazuje rozkład i siłę wiatru w Arktyce. Wyniki badań, prowadzonych między innymi przez Natalię Shakhovą pokazują, że w związku z ociepleniem klimatu zwiększyła się ilość i intensywność arktycznych burz. Powodują one mieszanie wód na większych głębokościach. Ogrzane wody powierzchniowe miksują się z głębszymi wodami zimnymi. W konsekwencji ogrzewa się cała kolumna wody i powstaje bardzo skuteczny mechanizm emisji metanu – im głębsze zmiksowanie warstw wody, tym bardziej skuteczna jest wymiana gazów między granicami wody i atmosfery.

Zmiany grubości pokrywy lodowej w ciągu ostatnich dni. HYCOM

Sezon zamarzania zaczął się 12 września. Mimo że powierzchnia i zasięg występowania lodu arktycznego rosną, to grubość spada. Pokazuje to animacja modelu HYCOM. Grube warstwy lodu wciąż się topią, gdyż pod spodem zalegają ciepłe masy wód. Do tego sytuację pogarsza właśnie silny wiatr, który zaburza integralność czapy polarnej Arktyki.

Sytuacja jest nawet gorsza niż w 2012 roku. Oczywiście ilość lodu w tym roku jest większa ze względu na jego powierzchnię. Ponad 3-metrowego lodu jest znacznie mniej niż w 2012 roku. Jeśli sezon topnienia w 2016 roku będzie porównywalnym z tym z 2007 lub 2012 roku, to przyszłoroczny sezon topnienia może skończyć się następnym rekordem. W takiej sytuacji ekstrema pogodowe na Ziemi się nasilą. Wiele ostatnich miesięcy było rekordowo ciepłych, tego rok także będzie rekordowo ciepły, a obecne El Niño może odbić się na przyszłorocznym topnieniu lodu w Arktyce. 

 Zobacz także:

• NSIDC - koniec topnienia na czwartym miejscu, sobota, 19 września 2015
• W Arktyce nie ma grubego lodu, piątek, 11 września 2015 Chociaż w tym roku nie padnie rekord, tak jak w 2012 roku, to tegoroczne topnienie czapy polarnej nie obeszło bez  poważnych konsekwencji.