Naukowców najmocniej niepokoi fakt, że w Arktyce jest coraz mniej powierzchni z lodem wieloletnim. Za to powierzchni z lodem rocznym przybywa z roku na rok coraz więcej. To jest bardzo niepokojące zjawisko, które świadczy o tym, że lód arktyczny przede wszystkim topią coraz cieplejsze wody Oceanu Arktycznego. I procesy te zachodzą w wielokrotnie szybszym tempie od procesów topnienia atmosferycznego.
Zasięg lodu arktycznego w tym roku jest znacznie jeszcze większy od rekordowo niskiego zasięgu z 2012 r., ale grubość lodu sprzed 4 lat jest bardzo wyraźnie większa niż z 2016 roku. Szacuje się, że nawet około 85 % lodu na biegunie północnym stanowi tylko i wyłącznie lód jednoroczny. A więc ilość lodu wieloletniego maleje już na naszych oczach.
Lód w Arktyce nie jest taki stary. Jego wiek jest szacowany na kilka milionów lat. Jeszcze w latach 90 XX w. przeciętna grubość lodu wynosiła 4 metry (Ron Kwok & D. A. Rothrock, 2009). A w niektórych miejscach dochodziło nawet do 8-10 metrów grubości. Tak więc, jego kondycja była w miarę jeszcze stabilna, choć klimat już nieznacznie zaczął się ocieplać. Dzisiaj po 20-25 latach średnia grubość lodu arktycznego waha się w granicach 2,5 metra (D. A. Rothrock, Yanling Yu & Gary A. Maykut, 1999; Donald K. Perovich et al., 2007). A w najgrubszych miejscach wynosi już tylko 4-6 metrów. A więc, jest to przerażająco mało jak na tak ogromny obszar polarny. I to z reguły ten najgrubszy występuje tylko przy wybrzeżach północnej Grenlandii (James Maslanik et al., 2011). A więc, kriosfera Arktyki staje się coraz uboższa w lód o dużej grubości, czyli wieloletni (Xuanji Wang et al., 2016) (Andrea Thompson, 2016).
Porównanie grubości lodu morskiego w 2012 i 2016 roku dla 22 czerwca. Źródło: HYCOM/CC BY-SA 4.0
Dlaczego pomimo tego, że lód arktyczny staje się coraz cieńszy, to poszerza często swój zasięg w kilometrach kwadratowych?
Zanim odpowiemy sobie na to pytanie, trzeba wiedzieć jedno, że na powierzchni w powietrzu atmosferycznym warunki pogodowe i klimatyczne są bardziej kapryśne niż w bardziej zachowawczych oceanach. I jeśli np. w Arktyce nie występuje tzw. dipol arktyczny, to powietrze nad tą krainą lodu jest na tyle chłodne, że lód powierzchniowo nie przyrasta tak mocno. Ponadto wówczas jest mniejsza częstotliwość burz, które w znaczący sposób potrafią niszczyć lód. Ale jeśli w Arktyce występuje bardzo silny dipol arktyczny, jak chociażby w słynnym 2012 r., to ma to wpływ na to, że występuje cieplejsze powietrze oraz są częstsze gwałtowniejsze burze niszczące pod wpływem wysokiej temperatury lód powierzchniowy (Jinlun Zhang et al., 2008).
A co to właściwie jest ten dipol arktyczny?
Dipolem arktycznym nazywamy układ baryczny ciśnień powietrza, w którym wyż znad Alaski i północnej Kanady przesuwa się w stronę niżu nad Syberię. Taki potężny dipol właśnie w 2012 r. silnie przyczynił się, jak do tej pory, do najsilniejszego w historii powierzchniowego roztopienia lodu w Arktyce. Ma on również bardzo silny wpływ na przepychanie ogromnych ilości lodu od strony bieguna przez Cieśninę Frama między Svalbardem a Grenlandią w kierunku północnego Atlantyku. Usunięty lód z północy daleko na południe oznaczał drastyczne zmniejszenie jego zasięgu. A daleko na niższych szerokościach geograficznych znacznie łatwiej on wówczas topniał (Elji Watanabe i in., 2006).
Kiedy panuje dipol arktyczny, zwłaszcza podczas dnia polarnego, często mu towarzyszą bardzo silne i gwałtowne wiatry, a także duże znaczenie ma przepływ ciepłych prądów oceanicznych pomagających wiatrom rozpychać i topić lód w taki sposób, że zaczynają tworzyć się odkryte powierzchnie oceaniczne w zupełności pozbawione lodu. Są to specyficzne w klimacie polarnym ogromne przeręble oceaniczne zwane połyniami. Gwałtowne wiatry i silne prądy oceaniczne przyczyniają się do tego, że lód bardzo silnie przez nie rozpychany traci duży procent swojej grubości. I to właśnie dlatego też lód, który traci swoją grubość jest między innymi poszerzany. Tworzące się połynie wokół innych lodowych powierzchni są w pewnym sensie obszarami wolnymi od lodu, ale tylko wtedy gdy panuje dipol arktyczny oraz silne wiatry i równie silne ciepłe prądy oceaniczne. Jednak tu trzeba wziąć pod uwagę to, że mechaniczne rozbijanie lodu przez fale i prądy oceaniczne jest procesem, który wpływa na niestabilność pokrywy lodowej. Choć brak jest bezpośrednich obserwacji powiązania dipola arktycznego z tworzeniem połyni, te mechanizmy wskazują, że silne wiatry i prądy mogą rozpychać lód i przyczyniać się do powstawania otwartych powierzchni oceanicznych (Timothy D. Williams et al., 2013).
Jak lód będzie topniał latem wszystko zależy od zakończenia nocy polarnej i rozpoczęcia dnia polarnego. A dokładniej wszystko zależy od tego jaki zasięg kriosfera Arktyki ma w marcu gdy zaczynają się roztopy, a Słońce pojawia się na nieboskłonie. Ten znacznik marcowy świadczy o tym jak niska będzie powierzchnia lodu arktycznego we wrześniu. A więc, podczas największego minimum jego zasięgu. Każdy rok przynosi wiele niespodzianek. Co ciekawe, w marcu 2012 r. zasięg pokrywy lodowej w Arktyce był dość bardzo spory. Dużo znacznie większy był od obecnego w 2016 r. We wrześniu sytuacja odmieniła się diametralnie. I to bardzo znacząco. To zasięg lodu z 2012 r. był i jest do tej pory rekordowo najmniejszy. Z obecnego 2016 r. pokrywa lodowa Arktyki jest dopiero drugim rekordem, ale powierzchni z grubym lodem wieloletnim jest znacznie mniej niż w 2012 r.
Fot. Niezwykle silna burza uformowała się u wybrzeży Alaski 5 sierpnia 2012 roku i skierowała się w stronę centrum Oceanu Arktycznego, gdzie powoli zanikła. Źródło: NASA/CC BY-SA 4.0
Co się złożyło na sukces powierzchniowego topnienia lodu w Arktyce w 2012 r.?
Obok pojawienia się silnego dipola arktycznego wraz z silnymi i ciepłymi wiatrami oraz z silnymi i ciepłymi prądami oceanicznymi duże znaczenie miało wystąpienie bardzo silnej dodatniej Oscylacji Arktycznej (AO) oraz wyjątkowo bardzo silnych cyklonów arktycznych, takich jak chociażby potężny huragan GAC (Wielki Arktyczny Cyklon), który uderzył od strony Pacyfiku i Dalekiego Wschodu Rosji (Ian Simmonds i Irina Rudeva, 2012). Również zasadniczą role odegrały w 2012 r. silnie ustabilizowane ciepłe wyże baryczne w łatwy sposób roztapiające lód w Arktyce. Ponadto wówczas szalały potężne pożary na Syberii, z których dymy niosły z sobą ogromne ilości sadzy i popiołów, które zabrudzając powierzchnie lodu arktycznego przyczyniały się do jego jeszcze szybszego topnienia. Te wszystkie czynniki 4 lata temu bardzo mocno oddziaływały na mega gwałtowne topnienie i zanikanie pokrywy lodowej oraz kurczenie się czapy polarnej w całej Arktyce.
Jaka przyszłość czeka kriosferę arktyczną?
Duże znaczenie dla trwałości kriosfery w Arktyce ma wielkość przyrostu czapy polarnej na biegunie północnym. Niestety, kiedy dipol silnie oddziaływuje na biegunie polarnym to czapa polarna kurczy się. A więc, jeśli ten układ baryczny będzie coraz częściej gościć w Arktyce, to bez wątpienia doczekamy się dość błyskawicznie następnego silnego skurczenia się zasięgu lodu. Pamiętać też należy, że cały czas systematycznie objętość tegoż lodu zmniejsza się. Lód staje się coraz cieńszy. A to już jest tylko kwestia policzonych lat kiedy całkowicie latem zaniknie już czapa polarna, a potem cały lód będący w pewnym sensie Oceanem Arktycznym.
Referencje:
Hubert Bułgajewski, 2015 ; Rekordowo niski zasięg arktycznej czapy lodowej ; Nauka o klmacie ; http://naukaoklimacie.pl/aktualnosci/rekordowo-niski-zasieg-arktycznej-czapy-polarnej-76
Hubert Bułgajewski, 2014 ; Dipol arktyczny – co zrobił i co może jeszcze zrobić ; Arktyczny Lód ; http://arcticicesea.blogspot.com/2014/03/dipol-arktyczny-co-zrobi-i-co-moze.html
Ron Kwok & D. A. Rothrock, 2009 ; Decline in Arctic Sea Ice Thickness from Submarine and ICESat records: 1958-2008, Volume36, Issue15 ; Geophysical Research Letters ; https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2009gl039035
D. A. Rothrock, Yanling Yu & Gary A. Maykut, 1999 ; Thinning of the Arctic Sea-Ice Cover ; Geophysical Research Letters, Volume26, Issue23 ; https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/1999gl010863
Donald K. Perovich, 2007 ; Increasing Solar Heating of the Arctic Ocean and Adjacent Seas, 1979-2005: Attribution and Role in the Ice-Albedo Feedback ; Geophysical Research Letters, Volume34, Issue19 ; https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2007GL031480
James Maslanik et al., 2011 ; Distribution and trends in Arctic sea ice age through spring 2011 ; Geophysical Research Letters, Volume38, Issue13 ; https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2011gl047735
Xuanji Wang et al., 2016 ; Comparisonof Arctic Sea Ice Thickness from Satellites, Aircraft, and PIOMAS Data ; Sea Ice Remote Sensing and Analysis ; https://www.mdpi.com/2072-4292/8/9/713
Andrea Thompson, 2016 ; Despite Major Melt, Arctic Sea Ice Will Miss Record Low ; Climate Central ; https://www.climatecentral.org/news/despite-melt-arctic-sea-ice-miss-record-20654
Jinlun Zhang et al., 2008 ; What Drove the Dramatic Retreat of Arctic Sea Ice During Summer 2007? ; Geophysical Research Letters, Volume35, Issue11 ; https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2008GL034005
Elji Watanabe et al., 2006 ; Arctic Dipole Anomaly and Its Contribution to Sea Ice Export from the Arctic Ocean in the 20th Century, Volume33, Issue23 ; https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2006GL028112
Timothy D. Williams, 2013 ; Wave-Ice Interactions in the Marginal Ice Zone. Part 2: Numerical Implementation and Sensitivity Studies Along 1D Transects of the Ocean Surface ; Ocean Modelling, Volume 71 ; https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1463500313000966
Ian Simmonds & Irina Rudeva, 2012 ; The Great Arctic Cyclone of August 2012 ; Geophysical Research Letters ; https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2012GL054259