Obserwowany spadek grubości i objętości jesiennego i zimowego lodu morskiego w Arktyce (1958-2018)

Lód morski, zarówno w Arktyce, jak i w Antarktyce, topnieje nie tylko w stosunku do powierzchni – czyli jego zasięgu geograficznego, ale i również w stosunku do jego objętości i grubości.

Polarne Centrum Naukowe (Polar Science Center) zajmuje się systematycznymi badaniami objętości i grubości lodu. W ramach jego działalności tworzy się reanalizy objętości lodu Morza Arktycznego za pomocą Panarktycznego Systemu Modelowania i Asymilacji Lodu Oceanicznego (PIOMAS – Pan-Arctic Ice Ocean Modeling and Assimilation System) oraz gromadzi się pomiary grubości lodu, za pomocą pobierania i mierzenia rdzeni lodowych bądź za pomocą metod satelitarnych. Pomiary w zanurzeniu pod wodą dokonuje się przy użyciu sonarów podwodnych lub systemów radarowych.

Ron Kwok – naukowiec NASA z Jet Propulsion Laboratory w Pasadenie w Kalifornii – dokonał oceny badań w ostatnich 60 latach (1958–2018) wielkoskalowych zmian grubości, objętości lodu morskiego oraz stopień pokrycia wieloletniego lodu (MYI – Multi-Year Ice) 12.

Na podstawie dostępnych pomiarów z sonarów podwodnych, wysokościomierzy satelitarnych (ICESat i CryoSat-2) oraz skaterometrów satelitarnych, naukowiec stwierdził, że od 1958 r. pokrywa lodowa Oceanu Arktycznego systematycznie przekształca się z wieloletniego, grubszego, starszego lodu na roczny, cieńszy, młodszy. Ale obecnie przy tak niewielkiej ilości wieloletniego lodu tempo zmniejszania się jego grubości wyraźnie uległo spowolnieniu. A świeży, młodszy lód rośnie szybciej, chociaż jest bardziej narażony na oddziaływanie silnie wiejących wiatrów. Więc, zdaniem badacza, jego grubość jest teraz bardziej zmienna niż zdominowana przez efekt globalnego ocieplenia.

Fot. Satelita ICESat na orbicie (Wikipedia)

 

Rys. Satelita CryoSat-2 należący do ESA mierzy lód morski w regionach polarnych (Źródło: British Antarctic Survey).

W ujęciu regionalnym już w 1999 roku D. A. Rothrock, wraz ze swoimi współpracownikami z Uniwersytetu Waszyngtońskiego w Seattle, zidentyfikował 29 miejsc, w których wcześniejsze tory okrętów podwodnych albo krzyżują się, albo są blisko równoległe do torów rejsowych z lat 90 XX wieku. Na tych skrzyżowaniach oszacowali błędy pomiarowe na 0,3 m.

29 tych lokalizacji jest następnie przypisanych do jednego z sześciu regionów: Przylądek Czukocki, Morze Beauforta, Basen Kanady, Biegun Północny, Basen Nansena i Arktyka Wschodnia.

Aby porównać satelitarne dane, dotyczące grubości lodu z satelitów: ICESat i CryoSat-2, z danymi dotyczącymi łodzi podwodnych, w 29 lokalizacjach średnie grubości próbek były pobrane z miesięcznych pól satelitarnych i skorygowane sezonowo do 15 września przy użyciu modelowanego cyklu rocznego.

Zmiany grubości lodu przedstawiają średnie regionalne grubości lodu morskiego w Arktyce z czterech okresów:

  1. analiza regresji okrętów podwodnych (1958-1976)
  2. analiza regresji okrętów podwodnych (1993-1997)
  3. badania lidarowe satelity ICESat (2003-2007)
  4. badania lidarowe satelity CryoSat-2 (2011-2018)

Film: Objętości minimalne morskiego arktycznego lodu (1979-2021)

W zapisach okrętów podwodnych (pierwsze dwa okresy), oddzielonych o około 28 lat, średnia grubość lodu zmniejszyła się o 1,4 m (lub 46%), z 3,0 do 1,6 m w większości głębokowodnej części Oceanu Arktycznego. Spadki są większe w środkowej Arktyce (basen Kanady, biegun północny i basen Nansena) i wschodniej Arktyce niż w morzach Beauforta i Czukockiego.

Dane ICESat i CryoSat-2 pokazują dalsze spadki grubości, choć raczej mniejsze. W ciągu mniej więcej 10 lat, między okresem okrętów podwodnych po 1990 r. a okresem ICESat, średnia grubość zmniejszyła się o kolejne 0,2 m lub 12% grubości. W stosunku do okresu okrętów podwodnych sprzed 1990 r., między okresami satelitarnymi ICESat i CryoSat-2, trwającymi około 8 lat, średnia grubość zmniejszyła się o kolejne 0,4 m (do 1,0 m), Pod koniec sezonu topnienia średnia grubość w tych rejonach zmniejszyła się o 2,0 m lub około 66% w ciągu sześciu dekad.

Całkowite przerzedzenie, od maksymalnej grubości 3,64 m w 1980 roku w wynikach analizy regresji łodzi podwodnej, nie zmieniło się istotnie w okresie zimowym (luty–marzec). Średnia grubość lodu jest teraz bliska 2 m. Z kolei w okresie jesiennym (październik-listopad) prawdopodobnie średnia grubość lodu wzrosła z mniej niż 1 m, po zakończeniu lata 2007 roku. Jednak największy kontrast w zapisie miał miejsce między grubością lodu w latach 80 XX wieku a połową drugiej dekady XXI wieku.

We wcześniejszych latach przerzedzenie lodu było niezwykłe, ponieważ miało miejsce, gdy większa część Oceanu Arktycznego była pokryta wieloletnim lodem morskim (MYI – Multi-Year Ice). W porównaniu z późniejszymi zapisami satelitów ICESat i CryoSat-2 wszystko na to wskazuje, że zmiany w przerzedzeniu będą mniejsze wraz ze zwiększaniem się pokrycia cieńszego lodu sezonowego. Tak wskazują wyniki badań Kwoka w obszarach objętych badaniami (29 lokalizacji w 6 regionach Arktyki).

Badania dwóch satelitów: ICESat (2003-2008) i CryoSat-2 (2011-2018), pokazane na rysunku poniżej, pokazały następujące spadki średniej objętości lodu morskiego w okresach pór roku:

  1. okres jesienny (październik-listopad) – o 287 km3/rok
  2. okres zimowy (luty-marzec) – o 513 km3/rok

Referencje:

  1. Kwok R., 2018 ; Arctic sea ice thickness, volume, and multiyear ice coverage: losses and coupled variability (1958–2018) ; Environmental Research Letters ; https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/aae3ec
  2. Rothrock D. A. et al., 1999 ; Thinning of the Arctic sea-ice cover ; Geophysical Research Letters ; https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/1999gl010863

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *