Lód morski w Arktyce topnieje w ciągu dekad coraz bardziej. Zmniejsza się jego zasięg, kurczy objętość. Ubywa lodu wieloletniego, a przybywa rocznego. Istnieje prawdopodobieństwo, że już w obecnej dekadzie może być późne lato bez zwartej pokrywy lodowej. Niemiecki statek badawczy, lodołamacz Polarstern bez większego trudu pojawił się pod koniec lata kalendarzowego we wrześniu 2020 roku na biegunie północnym nie musząc przebijać się przez pokrywą lodu morskiego. Ten był tak bardzo cienki, że łatwo kruszył się zostawiając wiele odkrytych obszarów toni wodnej.
—-
—-
Fot.1. RV Polarstern (czyli gwiazda polarna ) to niemiecki badawczy lodołamacz z Instytutu Alfreda Wegenera Badań Polarnych i Morskich (AWI) w Bremerhaven
—-
Międzynarodowy zespół naukowy złożony z ponad 300 osób z 20 krajów, od 20 września 2019 roku do 12 października 2020 roku w ramach projektu Multidyscyplinarnego Dryfującego Obserwatorium Badań Arktyki Klimatu (MOSAIC – Multidisciplinary drifting Observatory for the Study of Arctic Climate), badał, podczas dryfowania lodołamaczem Polarsternem, Arktykę i jej lód morski, atmosferę, ocean, ekosystemy i ich biogeochemię. Naukowcy twierdzą, że to nam pomoże zrozumieć procesy dynamicznie rozwijające się w najbardziej zapalnym punkcie klimatycznym Ziemi.
Autorzy World Meteorological Organization w swoim serwisie 12 października 2020 roku napisali:
—-
Lodołamacz badawczy Polarstern powrócił do swojego macierzystego portu w Bremerhaven w Niemczech 12 października z niezrównaną skarbnicą danych, na analizie których skupi się całe pokolenie klimatologów. Instytut Alfreda Wegenera i Centrum Badań Polarnych i Morskich im. Helmholtza (AWI), koordynowały tą wyprawą badawczą.
—-
Po zakończeniu ekspedycji badawczej MOSAIC w Arktyce, w drugiej połowie października 2020 roku, lód morski bardzo wolno zamarzał do tego stopnia, że padł nowy rekord zasięgu lodu z tego miesiąca.
—-
Rys.1. Miesięczny zasięg lodu we wrześniu w latach 1979-2020 pokazuje spadek o 13,1 procent na dekadę.
Źródło: Narodowe Centrum Danych Śniegu i Lodu (NSIDC – National Snow and Ice Data Center). Zdjęcie o wysokiej rozdzielczości.
—-
Ogólnie, ocieplenie klimatu wpływa na to, że lód w porze jesienno-zimowej, od około połowy września do około połowy marca, wolniej zamarza i to, że w tym sezonie jest szybszy wzrost temperatury globalnej niż podczas trwania wiosny i lata, wtedy gdy, lód morski zaczyna od około połowy marca do około połowy września szybciej topnieć. W tym samym czasie, w sezonie jesienno-zimowym na półkuli południowej lód morski w Antarktyce topnieje, od października do kwietnia, aczkolwiek wolniej niż wiosną i latem lód morski w Arktyce, a w porach wiosenno-letnich szybciej zamarza, od kwietnia do października niż lód morski arktyczny w sezonie, od września do marca. Modele klimatyczne wskazują, że ten trend się utrzyma przy dalszym ociepleniu klimatu.
W sumie, Arktyka to częściowo lodowaty ocean otoczony trzema kontynentami: Europą, Azją i Ameryką Północną oraz wrażliwy na wzorce pogodowe. Z kolei Antarktyda to lodowaty kontynent otoczony dookoła Oceanem Południowym, ale wolny od wpływu wzorców pogodowych z niższych szerokości ze względu na wpływ prądów atmosferycznych i oceanicznych skutecznie odcinających ich dopływ.
—-
Klimat Ziemi ma pewnego rodzaju swoją czułość. W skali regionalnej jest najbardziej wrażliwy w regionie polarnym na półkuli północnej, gdyż tam są najszybciej ocieplające się obszary na naszej planecie.
Od czasu rozpoczęcia zapisu satelitarnego w 1979 roku, we wrześniu pokrywa lodowa Arktyki na morzu spada średnio o około 13% na dekadę. Bieżący rekord zanotowano 16 września 2012 r., kiedy lód morski zmniejszył się do 3,41 milionów kilometrów kwadratowych.
Według wyliczeń brytyjskich naukowców z Centrum Obserwacji i Modelowania Polarnego, Szkoły Ziemi i Środowiska na Uniwersytecie w Leeds: Rachel Tilling, Andy’ego Ridouta i Andrew Shepherda na łamach czasopisma Advances in Space Research, zamieszczonych w pracy 16 września 2018 roku, której tytuł brzmi „Estimating Arctic sea ice thickness and volume using CryoSat-2 radar altimeter data” [„Szacowanie grubości i objętości lodu morskiego w Arktyce przy użyciu danych z wysokościomierza radarowego CryoSat-2”], od 1979 roku w Arktyce ubyło 40 % lodu morskiego.
Naukowcy, pracujący na co dzień w Centrum Obserwacji i Modelowania Polarnego (CPOM – Centre for Polar Observation and Modelling), na podstawie danych z wysokościomierza radarowego (altymetru) satelity CryoSat-2 oszacowali grubość i objętość lodu morskiego w Arktyce. Zaobserwowali korelację w odczytach pomiędzy powierzchniowymi pomiarami in situ, a satelitarnymi. Zwrócili uwagę, że dużymi niepewnościami w dokładnych pomiarach grubości o objętości lodu morskiego jest zalegająca na nim pokrywa śnieżna pochodząca z opadów atmosferycznych. Dlatego też uczeni postulują o doskonalenie szacowania obciążenia lodu morskiego warstwami śniegu.
Naukowcy zaproponowali aby dane z wysokościomierzy radarowych satelity CryoSat-2 posłużyły też badaniom pokryw lodu morskiego i na nim śniegu, także w Antarktyce.
Autorzy pracy piszą:
—-
Arktyczny lód morski jest głównym elementem systemu klimatycznego Ziemi. Działa w celu regulacji regionalnych budżetów ciepła i wody słodkiej oraz późniejszej cyrkulacji atmosferycznej i oceanicznej w Arktyce i na niższych szerokościach geograficznych. Od 1979 r., satelity zaobserwowały spadek zasięgu lodu morskiego w Arktyce we wszystkich miesiącach. Jednak aby w pełni zrozumieć, w jaki sposób zmiany pokrywy lodowej Arktyki wpływają na naszą globalną pogodę i klimat, wymagane są również długoterminowe i dokładne obserwacje rozkładu jego grubości. Takie obserwacje były możliwe dzięki wystrzeleniu satelity CryoSat-2 z Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA – European Space Agency) w kwietniu 2010 r., który zapewnia niezrównane pokrycie pomiarów Oceanu Arktycznego do szerokości północnej 88 ° N.
—-
—-
—-
Rys.2. Przykłady międzyrocznej zmienności typu lodu morskiego na półkuli północnej. Mapy pokazują typ lodu morskiego na dzień 31 stycznia (a) 2011, (b) 2012, (c) 2013 i (d) 2014. Żółte cieniowanie oznacza lód z pierwszego roku (FYI – first year ice), czerwone oznacza lód wieloletni (MYI – multi year ice), niebieskie oznacza obszary, na których nie występuje lód morski, tylko ocean (Rachel Tilling i inni, 2018).
—-
Na podstawie ostatniego raportu NOAA „Arctic Report Card: Update for 2020” na temat stanu kriosfery na półkuli północnej, Thomas Ballinger z University of Alaska Fairbanks wraz ze swoim zespołem badawczym, w pracy „Surface Air Temperature” [„Temperatura powietrza powierzchni”], definitywnie podsumował, że obecnie Arktyka ociepla się ponad dwa razy szybciej niż wynosi średnia światowa. Autorzy piszą:
—-
Arktyczna średnia roczna anomalia temperatury powietrza przy powierzchni (SAT – Surface Air Temperature) w okresie od października 2019 r. do września 2020 r. była o 1,9 °C cieplejsza niż wynosi średnia z lat 1981-2010 dla obszarów lądowych między 60 a 90 ° N.
—-
—-
Rys.3. Średnie roczne anomalie temperatury przy powierzchni (SAT) (w °C) dla naziemnych stacji meteorologicznych zlokalizowanych w Arktyce (60-90 ° N; czerwona linia) i globalnie (niebieska linia) w okresie 1900-2020, w stosunku do okresu 1981-2010. Źródło: Dane CRUTEM4 SAT (Jones i in. 2012) pochodzą z Climate Research Unit (University of East Anglia) i Met Office.
—-
W pewnych regionach Arktyki może być jednak jeszcze bardziej cieplej. Np. na Svalbardzie. Na podstawie raportu “Climate in Svalbard 2100” [„Klimat w Svalbardzie 2100”], sporządzonego przez Norweskie Centrum Usług Klimatycznych (NCCS – The Norwegian Centre for Climate Services) w 2019 roku, lokalnie może być tam nawet teraz cieplej o 4 stopnie Celsjusza niż wynosi średnia światowa. Ma to głównie związek z tym, że na tym najdalej wysuniętym na północ obszarze europejskim, pokrywa lodowa bardzo gwałtownie topnieje. Pory letnie są dość często bardzo ciepłe, nawet lokalnie powyżej 20 stopni Celsjusza. Duże znaczenie pod względem tak znacznego ocieplenia ma też napływ ciepłych wód północnego Atlantyku do Oceanu Arktycznego ze zmniejszającą się ilością lodu w Morzu Barentsa. A wyspy Svalbardu obecnie nie są już otoczone lodem. Zasięg jego tam zmniejszał się co dekadę aż o 12 %. Mamy również do czynienia z postępującym procesem atlantyfikacji wód subpolarnych.
We wspomnianym raporcie na temat Svalbardu, czytamy:
—-
Obserwowane już ocieplenie jest uderzające zwłaszcza w okresie zimowym. W latach 1971-2017 wyniki wskazują na roczny wzrost temperatury o 4,0 °C (0,87 °C na dekadę), a zimą o 7,3 °C (1,58 °C na dekadę) (tabela 4.1.3 w raporcie). W tym samym okresie, światowy wzrost temperatury 0,87 °C łącznie.
—-
Lars Henrik Smedsrud, profesor oceanografii polarnej na Uniwersytecie w Bergen, w Instytucie Geofizyki, z kolei mówi:
—-
Zima ociepla się cztery do pięciu razy szybciej niż lato. Straciliśmy mniej więcej dwa miesiące zimy na Svalbardzie od lat 70-tych XX wieku. Jeśli będziemy kontynuować działalność jak zwykle, stracimy jeszcze dwa miesiące przed 2100 rokiem.
—-
Głównym czynnikiem powodującym tak duże wzmocnienie arktyczne w Svalbardzie i w większości pozostałych regionów Arktyki jest napływ bardzo dużych mas gorącego powietrza znad równika podczas coraz silniejszej głębokiej konwekcji występującej tam pod wpływem ciągłego wzrostu globalnej temperatury.
Ogólnie mówiąc, dynamicznie zmieniająca się powierzchnia lodu morskiego w Arktyce jest silnie skorelowana ze skumulowanymi emisjami gazów cieplarnianych, choć tutaj główną rolę też odgrywa zmienność klimatyczna w postaci cyrkulacji atmosferycznych oraz oceanicznych, które mają coraz większy wpływ na zanikanie lodu morskiego w sposób fluktuacyjny.
—-
Z kolei, Dirk Notz z Instytutu Meteorologii im. Maxa Plancka w Hamburgu oraz Julienne Stroeve z Narodowego Centrum Danych Lodu i Śniegu (NSIDC – National Snow And Ice Data Center) na Uniwersytecie w Boulder w Kolorado, w pracy opublikowanej 2016 roku w czasopiśmie Science Advances, zatytułowanej „Observed Arctic sea-ice loss directly follows anthropogenic CO2 emission” [„Obserwowana utrata arktycznego lodu mająca związek z antropogenicznymi emisjami CO2”], opublikowanej na łamach Science, za pomocą przez siebie symulowanych modeli klimatycznych stwierdzili następująco:
—-
Obserwowana zależność liniowa oznacza trwałą utratę 3 ± 0,3 metrów kwadratowych powierzchni lodu morskiego we wrześniu na tonę metryczną emisji CO2.
—-
Działalność człowieka pod względem emisji gazów cieplarnianych i ocieplania regionu Arktyki wiąże się zarówno z utratą habitatów gatunków polarnych, jak i miejsca bytowania ludzi związanych z lodem, np. Inuitów. Ponadto wzmocnienie ocieplenia Arktyki skorelowane z obniżonym gradientem temperatury pomiędzy nią a równikiem, już doprowadza do wielu zmiennych wzorców pogodowych na średnich szerokościach geograficznych, co bardzo niekorzystnie wpływa na gatunki zamieszkujące je.
Naukowcy oszacowali wrażliwość arktycznego lodu morskiego na wpływ zmian antropogenicznych wymuszeń zewnętrznych. Sprawdzili zgodność symulacji modeli CMIP5 z zapisem obserwacyjnym.
I wywnioskowali, że czas, obliczony na podstawie 30-letniej kroczącej, w którym we wrześniu zaniknie sezonowo lód morski w Arktyce jest zgodnie liniowo skorelowany ze skumulowanymi (od 1850 r. do dziś) antropogenicznymi emisjami CO2 (Rys.4).
—-
—-
Rys.4. Zależność między wrześniowym obszarem lodu morskiego Arktyki a skumulowanymi antropogenicznymi emisjami CO2 .
( A ) Wartości rzeczywiste. Gruba niebieska linia przedstawia 30-letnią średnią kroczącą obserwowanego we wrześniu obszaru lodu morskiego, a cieńsza czerwona 30-letnią średnią kroczącą pochodzącą z symulacji modelu CMIP5. Dla porównania pokazane są również roczne wartości obserwowanego wrześniowego obszaru lodu morskiego.
Wartości podane na podstawie zbioru danych obserwacji Met Office Hadley Center HadISST, w latach 1953-1978 (jasnoniebieskie kółka) oraz w latach 1979-2015 na wskaźniku lodu morskiego NSIDC (jasnoniebieskie diamenty).
( B ) Symulacje znormalizowane. W przypadku tego wykresu symulowany obszar lodu morskiego CMIP5 jest normalizowany przez podzielenie przez symulowany obszar lodu morskiego na początku okresu przejściowego, jak określono w tekście. Dla każdej symulacji skumulowane emisje są ustawiane w punkcie 0 na początku okresu przejściowego, a następnie skalowane liniowo, aby osiągnąć 1 do końca okresu przejściowego (Dirk Notz i inni, 2016).
—-
W pracy także czytamy, że większość modeli klimatycznych nie doszacowuje utraty lodu morskiego Arktyki, ponieważ nie oszacowuje dokładnie wzrostu napływającego, w promieniowaniu zwrotnym atmosfery, strumienia promieniowania długofalowego przy obecnym wzroście antropogenicznych emisji CO2.
I dalej w artykule czytamy:
—-
Jeśli chodzi o przyszłą ewolucję lodu morskiego, nasza analiza sugeruje, że nie ma powodów, aby sądzić, że obserwowana czułość utraty lodu morskiego w Arktyce ulegnie znacznej zmianie w przewidywalnej przyszłości. W związku z tym możemy bezpośrednio oszacować, że pozostała część letniego lodu morskiego w Arktyce zostanie utracona gdy do atmosfery trafi dodatkowe około 1000 gigaton (Gt) emisji CO2 na podstawie obserwowanej czułości lodu morskiego, gdzie we wrześniu występuje 3,0 ± 0,3 m2 straty lodu morskiego na tonę emisji antropogenicznego CO2.
—-
—-
Fot. / Grafika