Jeszcze kilkanaście lat temu pojęcie „fala upałów w Arktyce” dla wielu ludzi byłaby czymś nie do pomyślenia. Na ogół Arktyka kojarzy się z lodem, śniegiem, temperaturami daleko poniżej zera. Co niektórzy bystrzejsi, od czasu do czasu obserwujący bardziej regularnie informacje naukowe na temat zmian klimatu w tym regionie świata, jeszcze kojarzą ją z wieloletnią zmarzliną w tundrach Eurazji. Alaski, północnej Kanady. Tymczasem dosłownie w ciągu ostatnich kilku lat fale upałów i morskie fale upałów – jak się okazało – występują coraz bardziej regularnie także w Arktyce, a nie tylko jak do tej pory w strefach borealnych, umiarkowanych, subtropikalnych czy tropikalnych. To już nie są takie fale upałów, jak np. w 1972 r, krótkotrwałe i z rzadkimi epizodami niosącymi z sobą ekstremalne anomalie ciepła i rekordowe temperatury, co też ujemnie oddziaływało na ekosystemy oraz społeczności ludzkie.
Pięć wybranych prac (2 z falami upałów i 3 z morskimi falami upałów), pokazuje coś bardzo istotnego w zrozumieniu dynamicznych procesów w Arktyce.
Każda z tych publikacji przedstawia jednak opis tych zjawisk w specyficzny i nowatorski sposób. Głównymi aktorami są lądowa Arktykę oraz Ocean Arktyczny. Jedne badania ukazują skrupulatnie statystykę ekstremalnego wzrostu temperatury, czy to w atmosferze, czy to w oceanie, a jeszcze inne skupiają się na opisie mechanizmach fizycznych, gdzie nie tylko wzrasta w ostatnich latach częstość i intensywność fal upałów i morskich fal upałów, ale też ich rozmiar przestrzenny. Badacze koncentrują też uwagę na tym dlaczego te zjawiska powstają i jakie za tym stoją przyczyny.
Rys. Liniowe trendy temperatur na wysokości 2 m nad poziomem gruntu (10−2 ° C rok −1 ) latem (czerwiec–lipiec–sierpień) w Arktyce w latach 1979–2015. Kropki oznaczają obszary o wartościach statystycznie istotnych ( p = 0,05), a gruba linia przerywana 66°N. W Arktyce istotne trendy ograniczają się głównie do obszarów lądowych. Żródło: Srdjan Dobricic et al./CC BY 4.0
PRACA 1:
Fale upałów w Arktyce stają się coraz bardziej regularne
Pierwsza z wyżej wymienionych prac stanowiła pewien przełom. Jak wiadomo ocieplenie Arktyki zostało już bardzo dawno temu dobrze poznane. W latach 60-tych rosyjski klimatolog Michaił Budyko użył po raz pierwszy określenia amplifikacja arktyczna (wzmocnienie arktyczne), co bardzo dobrze przyjęło się w środowisku naukowym, i ten termin jest często stosowany współcześnie. Od co najmniej kilku lat wiadomo też, że Arktyka w coraz większej liczbie regionów czterokrotnie szybciej ociepla się niż wynosi średnia temperatura powierzchni Ziemi.
Srdjan Dobricic z Komisji Europejskiej Wspólnego Centrum Badawczego w Isprze (Włochy) i jego zespół naukowy po raz pierwszy wskazali, że fale upałów w Arktyce powoli stają się normą klimatyczną. Stają się regułą, a nie dotychczasowym wyjątkiem. Naukowcy piszą następująco:
Arktyka zaczyna doświadczać klasycznych fal upałów podobnych do tych obserwowanych w niższych szerokościach geograficznych.
I to jest właśnie coś co wzbudza duży niepokój w środowisku akademickim.
Wcześniej większość badań koncentrowała się na ukazywaniu średniego wzrostu temperatury w regionie arktycznym, czy też na zmniejszaniu się koncentracji lodu morskiego, topnieniu pokrywy lodowej Grenlandii, a nawet emisjach dwutlenku węgla i metanu z rozmarzającej wieloletniej zmarzliny.
Dobricic i współautorzy postanowili sprawdzić czy czasem w tym zimnym obszarze na półkuli północnej nie występują jakieś choć krótkoterminowe ekstrema termiczne. Są to okresy charakteryzujące się wyjątkowo wysoką temperaturą, która potrafi utrzymywać się nawet przez kilka dni. Dla fal upałów jest to umowny termin 3 dni.
Autorzy w pracy podkreślili, że Ocean Arktyczny, na którym jest coraz mniej lodu morskiego, z roku na rok pochłania coraz więcej promieniowania słonecznego, ponieważ ciemniejsza powierzchnia wody ma niższe albedo (silniejsze jest odbijanie promieni słonecznych od powierzchni planety w kosmos). Jak wiadomo, powierzchnia pokryta lodem oddziałuje odwrotnie. Jego jaśniejsza powierzchnia ma wyższe albedo (słabsze jest odbijanie promieni słonecznych w kosmos).
Cieplejszy ocean również przyczynia się do większego parowania. A ono z kolei inicjuje powstawanie niskich chmur. Ten efekt sprawia, że promieniowanie ziemskie (podczerwone) oddziałuje silniej, po padaniu promieniowania słonecznego na powierzchnię planety, w tym przypadku na ogrzewający się ocean. Wzmożenie pary wodnej (ciepło utajone) uchodzi z powierzchni wody do atmosfery, podobnie jak ciepła z konwekcji (ciepło jawne). Tam samo nagrzana powierzchnia oceanu sprawia, że intensywnie do atmosfery uchodzi promieniowanie podczerwone.
W chmurach para wodna oraz skoncentrowany dwutlenek węgla czy nawet metan i podtlenek azotu (nie tylko pochodzące z antropogenicznych emisji, ale też – z rozmarzania zmarzliny lądowej, jak i powstawania z powodu fal upałów i suszy często w okresie letnim pożarów w tajgach Eurazji i Ameryki Południowej, a ostatnio nawet w tundrach) pochłaniają promieniowanie podczerwone i wypromieniowują go na wszystkie strony świata, w tym bardzo intensywnie ku powierzchni planety, co tylko silnie potęguje ocieplenie powierzchni oceanu oraz inicjuje powstawanie coraz częstszych, intensywniejszych i coraz dłuższych fal upałów w atmosferze i w końcu w wodach oceanu.
Mechanizm ten tworzy dodatnie sprzężenie zwrotne:
mniej lodu → więcej pochłoniętej energii → większe ocieplenie → jeszcze mniej lodu.
Badacze z włoskiego instytutu skoncentrowali się jednak na zbadaniu lądowych fal upałów w Arktyce. Przedstawili interesującą hipotezę, w której wskazali na powiązanie fal upałów z niższych szerokości z inicjowanymi falami upałów w Arktyce. Oto trzy takie zdarzenia w czasie:
- Rosja 2010
Fala upałów, która nad centralną Rosją doprowadziła do śmierci około 55 tysięcy osób, przy okazji spowodowała ogromne susze i pożary oraz przyczyniła się do powstania ogromnych strat ekonomicznych szacowanych na około 15 miliardów dolarów, dosięgnęła wówczas południowych granic Arktyki.
- Grenlandia 2012
Latem 2012 roku miało miejsce powstanie rekordowego topnienia pokrywy lodowej Grenlandii z jednoczesnym gigantycznym ubywanie lodu morskiego w całej Arktyce (tu znaczący wpływ miał cyklon) oraz z bardzo silnym wzrostem rozmarzania wieloletniej zmarzliny, których główną przyczyną była wyjątkowo wysoka temperatura w Arktyce.
- Skandynawia 2014 i 2018
W latach 2014 i 2018 fale upałów objęły Skandynawię. Powstały wówczas ogromne i bardzo rozległe pożary lasów. W szczególności dotknięta została północna Szwecja.
Przykłady te pokazują, że Arktyka coraz częściej doświadcza zjawisk wcześniej kojarzonych głównie z niższymi szerokościami geograficznymi.
Rys. Zmienność czasowa temperatury na wysokości 2 m nad poziomem gruntu latem (°C) (niebieskie linie przerywane) i wskaźniki fal upałów (czerwone linie z kropkami) na północ od 66°N: (a) 0°E–90°E, (b) 90°E–180°E, (c) 90°W–180°W, (d) 0°W–90°W. Temperatury i wskaźniki fal upałów są uśrednione na obszarze lądowym. Nachylenia liniowe dla temperatury (niebieski) (°C rok −1 ) i wskaźników fal upałów (czerwony) (rok −1 ) są wskazane tylko wtedy, gdy są statystycznie istotne. Przyjmuje się istotność statystyczną na poziomie 0,05. Żródło: Srdjan Dobricic et al./CC BY 4.0
Metodologia: reanaliza ERA-Interim, wskaźnik HWMId, statystyka
Podstawowym źródłem danych była reanaliza atmosferyczna ERA-Interim która została opracowana przez Europejskie Centrum Prognoz Średnioterminowych ( ECMWF – European Centre for Medium-Range Weather Forecasts).
Dla przypomnienia: każda reanaliza stanowi połączenie obserwacji meteorologicznych, danych satelitarnych oraz modeli atmosferycznych.
Autorzy wybrali ERA-Interim, ponieważ ta reanaliza obejmowała długi okres od 1979 roku, dzięki czemu została udostępniona analiza całej półkuli północnej, której zadaniem było porównanie poszczególnych parametrów klimatologicznych (np. temperatury) Arktyki z niższymi szerokościami geograficznymi.
Badanie było skoncentrowane wyłącznie na lądowej części Arktyki – w obszarze na północ od 66°N – w miesiącach letnich (czerwiec–lipiec–sierpień).
Ponadto, bardzo ważnym narzędzie diagnostycznym był dzienny wskaźnik wielkości fali upałów (HWMId – Heat Wave Magnitude Index daily). Dokonuje on pomiarów intensywności fali upałów. Przy czym uwzględnia długość jej trwania. W tym przypadku wskazuje też na siłę anomalii temperatury.
Jest to urządzenie badawcze w atrybucji zmian klimatu szeroko stosowane dla różnych regionów klimatycznych.
Metoda obliczeń za pomocą HWMId przebiegała następująco w trzech etapach:
Etap 1
Obliczano dzienną wielkość ekstremum temperatury względem lokalnej zmienności klimatycznej.
Etap 2
Sumowano intensywność wszystkich dni należących do danej fali upałów.
Etap 3
Najsilniejszą falę upałów w danym roku definiowano jako wartość HWMId.
Dzięki temu można był porównywać temperatury w różnych części Arktyki, a także temperatury Arktyki z temperaturami z niższych szerokości geograficznych. To jest przydatne w dokładniejszej analizie zmian temperatury w czasie.
Autorzy niniejszej pracy również szeroko zastosowali analizę trendów pod kątem statystycznym.
Mianowicie posłużyli się następującymi metodami:
- metodą Sena-Kendalla – w celu obliczania trendów,
- testem Manna-Kendalla w celu oceny istotności statystycznej.
Poziom istotności wyniósł p < 0,05.
To było standardowe, bardzo solidne podejście w analizach klimatycznych.
Kluczowe wyniki pracy
Omawiana praca wskazała, że upały wyraźnie wzrosły po 2000 roku. Najsilniejszy wzrost wystąpił w następujących regionach:
- w północno-wschodniej Kanadzie,
- na Grenlandii,
- w Kanadyjskim Archipelagu Arktycznym.
Natomiast w Arktyce eurazjatyckiej wzrost temperatur wprawdzie był wyraźny, ale towarzyszący im wzrost częstości fal upałów okazał się dużo słabszy lub statystycznie mało istotny.
To jeden z najważniejszych wniosków pracy.
Dokładniej, badacze wskazali, że po 2002 roku prawdopodobieństwo wystąpienia fali upałów w Arktyce było podobne, a czasami nawet zaznaczyło się większe, niż na średnich i niskich szerokościach geograficznych półkuli północnej.
To bardzo mocny wynik, który jest ostrzeżeniem dla ludzkości.
Szczególnie na szerokościach 75–80°N prawdopodobieństwo wystąpienia silnej fali upałów osiągało nawet poziom około 20%.
Autorzy wielokrotnie zaznaczyli związek między trzema procesami:
- topnieniem lodu morskiego,
- ociepleniem oceanu,
- nasileniem fal upałów.
Najbardziej widoczne było to w regionach wokół Zatoki Hudsona, Morza Baffina oraz Grenlandii.
Badacze sugerują, że utrata lodu powoduje redukcję stabilizującego wpływu chłodnego oceanu. Ponadto sprzyja napływom (adwekcji) cieplejszych mas powietrza z południowych, niższych części geograficznych. A to z kolei przyczynia się do narażania Arktyki na obecność coraz silniejszych ekstremów termicznych.
Autorzy wskazali również na istotną rolę anomalii cyrkulacji atmosferycznej (polarnego prądu strumieniowego) oraz wspomnianej adwekcji ciepłego i wilgotnego powietrza ze średnich szerokości geograficznych.
Przykładem był chociażby epizod grenlandzki z 2012 roku.
PRACA 2:
Długotrwałe fale upałów morskich w Arktyce (1982–2020)
Kolejna praca autorstwa Boyina Huanga z Narodowej Administracji Oceanicznej i Atmosferyczne (NOAA – National Oceanic and Atmospheric Administration)/ Narodowego Centrum Informacji Środowiskowej (NCEP – National Centers for Environmental Information) w Asheville (Karolina Północna) oraz jego współautorów była jednym z pierwszych kompleksowych badań pokazujących, że Ocean Arktyczny doświadcza coraz silniejszych i coraz dłuższych morskich fal upałów (MHW – marine heatwaves).
Do tej pory większość badań nad MHW koncentrowała się na analizie Oceanu Spokojnego, Atlantyku i Oceanu Indyjskiego.
Arktyka pozostawała stosunkowo słabo zbadana, mimo że ociepla się szybciej niż większość regionów Ziemi.
Autorzy postawili więc fundamentalne pytania:
- czy w Arktyce rzeczywiście występują morskie fale upałów?
- czy są one słabsze niż w cieplejszych oceanach?
- czy ich intensywność i wydłużanie się rosną?
Odpowiedź okazała się zaskakująco mocno potwierdzająca fakt nie tylko ich istnienia, ale też przybierania ich większej częstości, intensywności i wydłużania się w czasie.
Mało tego, morskie fale upałów w Arktyce nie tylko istnieją, ale w ostatnich dekadach stają się równie silne, a miejscami nawet silniejsze niż w innych oceanach świata.
Rys. Ewolucja fal upałów morskich (MHW, zaznaczone na czerwono) wokół (w polu 2,5° × 2,5°) stacji Global Historical Climatology Network na (a) Wyspie Bieły (73,3°N, 70,0°E) w 2020 r., (b) Wyspie Bieły w 2016 r. oraz (c) Barrow AP (71,3°N, 156,8°W) w 2007 r., wskazana przez temperaturę powierzchni morza (SST, czarna ciągła), klimatologiczną SST (SSTc, zielona kropka), kryterium MHW SST (95. percentyl SST, zielona ciągła), długoterminową średnią temperaturę letnią (LMST, niebieska ciągła) i temperaturę powietrza przy powierzchni (SAT, czarna kropka). Do SAT zastosowano 7-dniowy filtr bieżący. Źródło: Boyin Huang et al./CC BY 4.0
Czym tak naprawdę są morskie fale upałów? Arktyka również zaczyna ich coraz częściej doznawać
Są to zjawiska fizyczne, w których długotrwały epizod niezwykle wysokiej temperatury powierzchni oceanu może utrzymywać się przez kilka dni lub tygodni i przekraczać lokalną normę klimatyczną.
W oceanach takie zjawiska mogą prowadzić do wielu nieprzyjemnych kaskadowych zaburzeń:
- do degradacji morskich ekosystemów,
- do śmierci organizmów morskich,
- do zmiany rozmieszczenia poszczególnych gatunków (od najprostszego planktonu do wyżej rozwiniętych ssaków morskich),
- do strat w rybołówstwie,
- do destabilizacji sieci troficznych, zarówno w świecie morskiej flory, jak i fauny.
W Arktyce problem jest szczególnie poważny, ponieważ organizmy polarne są przystosowane do bardzo stabilnych i zimnych warunków, które niestety ulegają drastycznym zmianom z powodu globalnego ocieplenia. Nawet niewielkie anomalie temperatur mogą mieć tam ogromne skutki biologiczne, prowadzące niestety do kurczenia się wielu populacji gatunków.
Metodologia:
Główne dane SST — produkty: NOAA DOISST v2.1, ESA CCI SST, JMA MGDSST, reanaliza NOAAGlobalTemp-Interim, baza danych: GHCN-Daily, dane satelitarne o zachmurzeniu ISCCP
NOAA codzienna optymalna interpolacja temperatury powierzchni morza (NOAA Daily Optimum Interpolation Sea Surface Temperature (DOISST) v2.1) to globalny dzienny produkt temperatury powierzchni morza (SST – Sea Surface Temperature) o rozdzielczości przestrzennej 0,25° × 0,25°.
Produkt ten wykonuje pomiary satelitarne przez sensor teledetekcyjny działający na satelitach polarnych NOAA i MetOp, konkretnie przez zaawansowany radiometr o bardzo wysokiej rozdzielczości (AVHRR – Advanced Very High Resolution Radiometer).
Ponadto przeprowadza zapisy danych z boi, pomiary ze statków oraz informacje o koncentracji lodu morskiego.
Analiza badawcza obejmuje lata 1982–2020. A więc jej początek sięga jeszcze okresu przed gwałtownym spadkiem lodu morskiego.
Aby sprawdzić wiarygodność wyników, autorzy wykorzystali również produkt Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA – European Space Agency) ESA CCI SST o rozdzielczości przestrzennej 0,05°.
Produkt ten tak samo wykonuje pomiary danych przez AVHRR, ale też dodatkowo przez instrument umieszczony na satelitach ERS-1, ERS-2, konkretnie przez radiometr skanujący wzdłuż toru (ATSR – Along-Track Scanning Radiometer),.
A także zastosowali produkt Japońskiej Agencji Meteorologicznej (JMA – Japan Meteorology Agency) JMA MGDSST, którego celem było podanie danych satelitarnych fal podczerwonych i mikrofalowych.
To bardzo ważny element metodologii.
W sumie badacze nie opierali się na jednym zestawie danych, lecz porównywali wyniki między kilkoma niezależnymi produktami SST. Dzięki temu mogli wykazać, że obserwowane trendy są względnie stabilne i nie wynikają z błędów pojedynczego systemu obserwacyjnego.
W celu pozyskania danych atmosferycznych i środowiskowych naukowcy wykorzystali reanalizę NOAAGlobalTemp-Interim. Konkretnie została ona pozyskana do szczegółowej analizy temperatury powietrza przy powierzchni ( SAT – Surface Air Temperature).
Ponadto posiłkowali się uzyskaniem danych z globalnej bazy danych stacji meteorologicznych. Dokładniej, kompleksowego pod względem jakości zbioru danych klimatycznych ze stacji lądowych z całego świata – Globalnej Sieci Klimatologii Historycznej (GHCN – Global Historical Climatology Network), zarządzanej przez NOAA NCEI.
Dane satelitarne o zachmurzeniu pochodzą z Międzynarodowego projektu satelitarnej klimatologii chmur (ISCCP – International Satellite Cloud Climatology Project) – zainicjowanego w 1983 roku projektu badawczego w ramach Światowego Programu Badań Klimatu (WCRP – World Climate Research Programme), którego celem jest gromadzenie i analiza danych satelitarnych w celu badania globalnej dystrybucji chmur i ich właściwości radiacyjnych.
ISCCP udostępnia długoterminowe serie danych o chmurach (m.in. zachmurzenie, grubość optyczną chmur, temperaturę wierzchołków chmur), które mają kluczowe znaczenie dla zrozumienia bilansu radiacyjnego atmosfery oraz zmian klimatu.
Dane o koncentracji lodu morskiego naukowcy pozyskali z Narodowej Administracji Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej (NASA – National Aeronautics and Space Administration) oraz Narodowego Centrum Informacji Środowiskowej (NCEP – National Centers for Environmental Information).
Dzięki temu możliwe stało się zbadanie zależności:
ocean–atmosfera–lód morski.
Rys. Średnie (na północ od 60°N, gdzie odchylenie standardowe temperatury powierzchni morza >0,2°C na rysunku S1 w materiałach dodatkowych S1 ) dla (a) anomalii temperatury powietrza przy powierzchni (SAT) (°C) z danych NOAA Global Temperature-Interim, (b) koncentracji lodu (%) z NASA i NOAA oraz (c) zachmurzenia z Międzynarodowego Projektu Klimatologii Chmur Satelitarnych (International Satellite Cloud Climatology Project) w czerwcu (czarna linia przerywana), lipcu (czerwona linia ciągła), sierpniu (zielona linia ciągła), wrześniu (jasnoniebieska linia przerywana) i październiku (fioletowa linia przerywana). W (a) i (c) zastosowano 3-letni filtr bieżący. Linie przerywane oznaczają dopasowania liniowe. Źródło: Boyin Huang et al./CC BY 4.0
Definicja morskich fal upałów
Naukowcy morskie fale upałów (MHW – marine heatwave) zdefiniowali następująco według trzech poniżej opisanych kryteriów:
- MHW zachodzi gdy temperatura przekracza 95. Percentyl w stosunku do klimatologii z lat 1982–2011.
- Gdy warunki pozwalały na utrzymywanie się MHW przez minimum 5 dni. Brane są pod uwagę przerwy krótsze niż 3 dni.
- Temperatura powierzchni morza (SST – Sea Surface Temperature) musi być wyższa od długoterminowej średniej letniej temperatury morza (LMST – long-term mean summer temperature)
Ten ostatni punkt jest bardzo ważny.
Autorzy chcieli uniknąć sytuacji, w której zimowe anomalie byłyby klasyfikowane jako fale upałów tylko dlatego, że lokalnie przekraczały próg statystyczny.
Roczne wskaźniki MHW
W ustalaniu przebiegu MHW w Arktyce badacze analizowali kilka parametrów:
- intensywność (maksymalne i średnie anomalie SST),
- czas trwania (maksymalny czas trwania oraz całkowity czas trwania wszystkich zdarzeń w roku),
- częstotliwość (liczba MHW w ciągu roku),
- zasięg powierzchniowy (jaki procent Oceanu Arktycznego był objęty MHW),
- terminy sezonowe (początek, koniec i środkowy moment sezonu MHW).
Było to szczególnie bardzo kompleksowe podejście. I to znacznie bardziej rozbudowane niż w wielu wcześniejszych badaniach.
Najważniejsze wyniki
Arktyczne MHW w badanym okresie 1982-2020 były bardzo silne. Najsilniejsze anomalie SST osiągały 3–5°C. Miały one miejsce w następujących akwenach wodnych:
- Morzu Barentsa,
- Morzu Karskim,
- Morzu Łaptiewów,
- Morzu Beauforta,
- Morzu Czukockim,
- Zatoce Baffina.
Naukowcy zwrócili uwagę, że były to wartości porównywalne z intensywnymi MHW obserwowanymi w tropikalnych i umiarkowanych oceanach.
Ponadto jeden z najważniejszych wyników pracy wskazał, że MHW stają się coraz dłuższe:
- maksymalny czas trwania wzrósł z około 10,7 dni do 20,7 dni.
- całkowity czas trwania wzrósł z 13,5 dni do 28,7 dni.
Czyli reasumując, długość sezonu MHW praktycznie się podwoiła.
Sezon MHW wyraźnie się wydłużył. Autorzy odkryli bardzo ciekawy mechanizm. Zaobserwowali, że MHW nie zaczynają się dużo wcześniej, ale kończą się znacznie później. Średni termin zakończenia przesunął się z około 11 sierpnia do 8 września. W latach 2010–2020 część MHW trwała aż do końca września.
To kluczowy wynik, który podkreśli kluczową rangę artykułu. Arktyka coraz dłużej pozostaje w stanie ekstremalnego ciepła.
Powierzchnia objęta MHW gwałtownie wzrosła. Pokrycie powierzchniowe wzrosło z około 10,6% do 36,3%. A to oznacza, że ponad jedna trzecia Oceanu Arktycznego mogła być objęta MHW w ciągu roku.
MHW są też silniej związane z późnym latem i jesienią. Najsilniejsze ocieplenie atmosfery występowało we wrześniu i październiku. To właśnie wtedy koncentracja (stężenie) lodu morskiego jest najmniejsza, a ocean pochłania wówczas najwięcej energii słonecznej. Jednocześnie atmosfera silnie się ogrzewa.
Mechanizmy wzmacniające MHW
- Ocieplenie atmosfery
Wyższe temperatury powietrza powodują przyrost promieniowania podczerwonego, skierowanego ku powierzchni oceanu, przyczyniają się do ograniczenia jego powierzchni.
Autorzy wykazali silną korelację:
Temperatura powietrza przy powierzchni (SAT – Surface Air Temperature) ↔ morskie fale upałów (MHW – marine heatwaves).
- Topnienie lodu morskiego
To jeden z kluczowych mechanizmów całej pracy.
Mniejsza koncentracja lodu pokazuje niższe albedo. Czyli występuje większe pochłanianie energii słonecznej, a przy tym silniejsze nagrzewanie temperatury powierzchni morza (SST – Sea Surface Temperature).
Powstaje w tym przypadku klasyczne dodatnie sprzężenie zwrotne:
mniej lodu → cieplejszy ocean → jeszcze mniej lodu.
- Zachmurzenie i para wodna
Wzrost SST jest powiązany z większym zachmurzeniem (większą koncentracją chmur) oraz z większym transferem zwrotnego promieniowania podczerwonego (z atmosfery, w tym chmur) skierowanego ku powierzchni. To dodatkowo przyczynia się do wzmocnienia ocieplenia oceanu.
We wspomnianej pracy badawczej zespołu z NOAA szczególnie ważny wynika wniosek biologiczny. Autorzy podkreślili duże znaczenie ogromnej wrażliwości morskich ekosystemów arktycznych.
Główny powód tego spostrzeżenia naświetla obraz taki, iż sezonowa zmienność SST w Arktyce jest wyjątkowo mała. Organizmy polarne są więc gorzej przystosowane do gwałtownych wzrostów temperatur. Są bardziej podatne na stres cieplny.
Najważniejsze znaczenie pracy
Niniejsza publikacja zespołowa Huanga była wysoce przełomowa. Wynika to z tego, że po raz pierwszy kompleksowo pokazano skalę MHW w Arktyce oraz ich szybkie wzmacnianie się i wydłużanie w sezonach rocznych.
Ponadto badanie wyraźnie wskazało, że MHW w Arktyce mają silny związek z utratą lodu morskiego. Ich przebieg jest wysoce podobny do tych z innych oceanów na świecie.
Praca pokazała również, że Arktyka nie jest już klimatycznie stabilnym chłodnym oceanem, lecz stała się regionem coraz częściej doświadczającym ekstremów termicznych.
Referencje:
Srdjan Dobricic, Simone Russo, Luca Pozzoli, Julian Wilson and Elisabetta Vignati ; 2020 ; Increasing occurrence of heat waves in the terrestrial Arctic ; Environmental Research Letters 15 024022 ; https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/ab6398
Boyin Huang, Zhaomin Wang, Xungang Yin, Anthony Arguez, Garrett Graham, Chunying Liu, Tom Smith, Huai-Min Zhang ; 2021 ; Prolonged Marine Heatwaves in the Arctic: 1982−2020 ; Geophysical Research Letters V. 48 I. 24 ; https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2021GL095590