20 września 2019 r. z Tromsø w Norwegii wypłynął niemiecki statek polarny Polarstern RV w kierunku Oceanu Arktycznego w celu przeprowadzenia po raz pierwszy w historii klimatologii wielkoskalowych i multidyscyplinarnych badań Arktyki oraz wpływu klimatu i jego dynamicznych zmian na ten rejon geograficzny Ziemi. Badania te dotyczą atmosfery, lodu morskiego, oceanu, ekosystemu arktycznego oraz biogeochemii. Jest to tzw. projekt MOSAIC (Wielodyscyplinarne Obserwatorium Dryfujące do Badania Klimatu Arktyki), który będzie trwał od 12 do 14 miesięcy, W tym ogromnym przedsięwzięciu naukowym bierze udział liczna ekspedycja naukowców z 17 krajów w celu dokładniejszego zbadania klimatu arktycznego.
Statek Polarstern, czyli lodołamacz, celowo teraz dryfuje w okowach lodu arktycznego aby dokładnie zbadać zmiany klimatu w najcieplejszym obecnie regionie geograficznym Ziemi. Jego misja badawcza dopiero się rozpoczęła w tym roku i miejmy nadzieję, że dowiemy się wielu nowych rzeczy na temat klimatu Arktyki.
Fot.1. Niemiecki polarny statek badawczy Polarstern RV.
Badanie fizyki oceanu
Jednym z naukowców badających klimat Arktyki jest fizyk oceaniczny Tim Stanton z Naval Postgraduate School. Dokładniej specjalizuje się on w badaniu oceanów. W oceanie Arktyki zainstalował on boję do pomiarów transportu ciepła, zasolenia i pędu w słupie wody. Naukowiec twierdzi, że szybsze topnienie lodu wpływa na to, że w powierzchniowej warstwie oceanu pojawia się więcej słodkiej wody, która nie może już opaść w dół ponieważ jest blokowana przez warstwę bardziej słoną. I skutkuje to tym, że gdy ta słodka woda zostaje uwięziona przez całe lato na powierzchni oceanu, to znacznie szybciej się ona nagrzewa wpływając jeszcze silniej na roztapianie lodu przylegającego do tychże wód. Mamy do czynienia wówczas z tak zwaną stratyfikacją, czyli uwarstwieniem mas wody, gdzie występuje znaczna różnica temperatury. Słodka na powierzchni oceanu jest znacznie cieplejsza od tej pod spodem bardziej słonej.
Badanie aerozolu w atmosferze w interakcji z biosferą oceanu
Kolejnym naukowcem jest badaczka atmosfery Jessie Creamean z Colorado State University, która na lodzie przetestowała urządzenie do wyłapywania i liczenia cząsteczek aerozolu w atmosferze Arktyki. Topniejący lód tam sprawia, że w coraz cieplejszym i rozleglejszym oceanie pojawia się coraz więcej bakterii i glonów wydzielających aerozole prosto do atmosfery. Są tak duże ilości, że mają one bardzo duży wpływ na pojawianie się dużego zachmurzenia i tymczasowego ochładzania Arktyki. bo chmury mają wpływ na odbijanie promieni słonecznych, a przynajmniej do spowalniania ocieplenia.
Pojawianie się coraz większych powierzchni wody oceanicznej w Arktyce sprzyja też większej penetracji promieni słonecznych latem i silniejszego nagrzewania Oceanu Arktycznego. A to z kolei wzmacnia większe rozmnażanie się wspomnianych glonów i bakterii. Ten mechanizm bioklimatyczny działa jak termostat, ale jednak z większym wpływem na coraz szybsze ocieplanie się. Ale gdyby nie drobnoustroje to ocieplenie byłoby o wiele szybsze.
Jessie Creamean jeszcze stwierdza, że gdy mamy do czynienia z rokiem chłodniejszym w Arktyce i z wieloma dniami zachmurzonymi latem, to roztapia się w niej mniej lodu, a to oznacza większe albedo, czyli bardzo silne odbijanie się promieni słonecznych od białej powierzchni lodu z powrotem w kosmos. Promienie widzialne słoneczne przechodzą bez żadnych przeszkód przez wszystkie cząsteczki gazów cieplarnianych w atmosferze w przeciwieństwie do promieni długofalowych w podczerwieni.
Modelowanie atmosfery Arktyki
Z kolei Matthew Shupe, naukowiec z University of Colorado oraz National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), i jeden z koordynatorów wyprawy polarnej zajmujący się modelowaniem atmosfery, zwraca uwagę na złożone interakcje w systemie klimatycznym Arktyki. „Jak atmosfera wchodzi w interakcje z lodem morskim, jak ocean wchodzi w interakcje z lodem morskim, ekosystemem, procesami biogeochemicznymi” – mówi. A to jest bardzo istotne dla zrozumienia złożonej dynamiki zmian klimatu w tym bardzo wrażliwym regionie geograficznym na naszej planecie. Jest to koniecznie potrzebne do precyzyjniejszych symulacji komputerowych i oszacowywania wzrostu temperatury w Arktyce na najbliższe 50 lat.
Fot.2. Główne pytania, jakie zadaje MOSAiC: jakie są przyczyny i konsekwencje zmniejszania się arktycznego lodu morskiego? Ravenna Koenig / NPR
Obecnie modele klimatyczne w kontekście badań Arktyki nie są takie dokładne. A więc, projekt MOSAIC na statku badawczym Polarstern pomoże ustalić projekcje klimatyczne na przyszłe lata. Bez wątpienia żadnego, wszystkie modele klimatyczne prognozują, że w końcu któregoś wyjątkowo bardzo słonecznego letniego dnia w Arktyce lód całkiem zaniknie. A kiedy to się stanie, tego na razie nie wie nikt. Jednak, jeśli scenariusz emisji Business as Usual będzie dalej kontynuowany to w ciągu 20-30 lat prawdopodobnie tak się stanie.
Badania w projekcie MOSAIC pomogą też ocenić wpływ ocieplającej się Arktyki na częstotliwość występowania pogodowych zjawisk ekstremalnych na niższych szerokościach geograficznych. Możliwe, że też zajmą się skrupulatniejszymi badaniami polarnego prądu strumieniowego i jego ewolucji oraz dynamiki pod wpływem coraz większego przyrostu temperatury regionalnej w Arktyce. „Musimy zrozumieć fizykę i ostatecznie ulepszyć nasze modele, które pomogą nam odpowiedzieć na te pytania”, mówi Shupe.
Wpływ topnienia Grenlandii oraz zmarzlin lądowych i podmorskich
Również coraz większe ocieplenie Arktyki pozwoli naukowcom w tymże projekcie dokonać głębszych analiz na temat tego jak te interakcje będą miały wpływ na przyspieszone topnienie Grenlandii, co będzie skutkowało jeszcze szybszym wzrostem poziomu morza. A także jak to wpłynie na tempo rozpadu wieloletniej zmarzliny w tundrach całej półkuli północnej, a może nawet południowej, tu jednak tylko w Ameryce Południowej oraz destabilizację podmorskiej zmarzliny, czyli klatratów metanu.
Przyszłość MOSAIC
Tak więc, przed naukowcami z projektu MOSAIC na statku polarnym Polarstern RV wielkie wyzwanie. Zbadanie klimatu Arktyki w celu zdobycia jak największej ilości dowodów, że jej ocieplanie się to ostatni dzwonek alarmowy dla ludzkości. Aby w końcu świat zrozumiał, że stoi na progu przepaści i powinien z niego jak najszybciej zawrócić.
https://www.mosaic-expedition.org/expedition/polarstern/
https://www.npr.org/2019/11/10/777172788/studying-the-ripple-effects-of-shrinking-arctic-sea-ice