Nie wszystkie wody pochodzące z Golfsztromu podlegają systemowi zatapiania się. Część z nich płynie dalej wzdłuż Prądu Północnoatlantyckiego w kierunku cieśnin Frama, Daviesa i Morza Norweskiego do wód arktycznych. I wraz z postępującym ociepleniem klimatu, wędrówce wód atlantyckich do wód polarnych towarzyszą też coraz częstsze migracje ryb, ptaków, waleni i innych gatunków atlantyckich w rejony subarktyczne. Jest to tak zwany proces atlantyfikacji mórz subarktycznych polegający na wypieraniu gatunków arktycznych przez atlantyckie.
—
Rys.1. Położenie Morza Barentsa na Oceanie Arktycznym.(Wikipedia)
—
Atlantyfikacja, termin po raz pierwszy użyty w 2017 roku przez rosyjskiego klimatologa i oceanografa Igora Polyakova pracującego w Międzynarodowym Centrum Badań Arktycznych i na Uniwersytecie Alaski w Fairbanks na wydziale Naturalnych Nauk i Matematyki. 1
Zdaniem naukowców, Wschodni Basen Eurazjatycki Oceanu Arktycznego znajduje się na południe od strony Bieguna Północnego i na północ od Atlantyku. Jednak w miarę ocieplania się klimatu staje się on coraz bardziej podobny do swojego większego sąsiada z północy.
W swoich wynikach pracy badacze zaobserwowali, że region ten wyraźnie ewoluuje w kierunku stanu osłabienia naturalnej stratyfikacji w rejonie polarnym. Zwiększa się przez to mieszanie pionowe, które powoduje uwalnianie ciepła oceanicznego przyczyniającego się do redukcji ilości lodu morskiego. Zmiany te mogą mieć znaczny wpływ na inne geofizyczne i biogeochemiczne aspekty systemu Oceanu Arktycznego i mogą zapowiadać całkowicie nowy stan klimatu Arktyki.
Igor Polyakov i jego współpracownicy w swojej pracy napisali:
Atlantyfikacja jest to proces, w którym topnienie lodu latem wprawdzie wysładza powierzchniowe wody. Ale ocieplenie klimatu sprawia, że jest go coraz mniej. Kurczy się jego zasięg i traci na grubości. Tak się dzieje w eurazjatyckiej Subarktyce na Morzu Barentsa. Haloklina, warstwa przejściowa wód pod względem gęstości i zasolenia, staje się tam coraz mniej stabilna i nie zapobiega już tak mieszaniu, co sprzyja temu, że przy mniejszej zawartości lodu łatwiej wody atlantyckie mieszają się z arktycznymi. Na dodatek często bardzo silne wiatry spychają skutecznie z Atlantyku te masy ciepłych nagrzanych wód do Arktyki.
—-
Kolejna podobna interesująca na ten temat praca naukowa została przedstawiona przez badaczy norweskich: Sigrid Lind i Randi B. Ingvaldsen z Instytutu Badań Morskich w Tromsø oraz Tore’go Furevika z Instytutu Geofizycznego na Uniwersytecie w Bergen w Centrum Badań Klimatu w Bjerknes. 2
W pracy norweskich naukowców zostało potwierdzone co Polyakov rok wcześniej odkrył. Na podstawie kompilacji obserwacji hydrograficznych w Morzu Barentsa, w badanym okresie 1970-2016, naukowcy zaobserwowali nie tylko nasilający się napływ ciepłych i zasolonych wód atlantyckich do chłodnych i mniej zasolonych polarnych włącznie z ich coraz bardziej ułatwionym mieszaniem się pionowym, ale i również też osłabiony transport lodu z Oceanu Arktycznego. I ma to właśnie ujemne skutki dla dalszej egzystencji gatunków polarnych związanych zarówno z mniej słonymi wodami polarnymi, jak i z obecnością słodkiego lodu morskiego jako habitatu dla ssaków i ptaków morskich żyjących na co dzień w klimacie polarnym.
—
Film: Czym jest atlantyfikacja? Jak atlantyfikacja w Oceanie arktycznym tworzy ocieplenie i zasolenie.
—
W ostatnich latach pojawiło się coraz więcej dowodów rosnącego wpływu ciepła związanego z napływającą wodą Atlantyku na topnienie lodu morskiego od dołu i zapobieganie jego odrastaniu w zimie.
Tom Ripppeth z Uniwersytetu w Bangor stwierdził, że w 2005 r. ogólnie zaobserwowano ocieplenie wód atlantyckich napływających do Morza Barentsa. Spowodowały one cofanie się w jego południowej części lodu morskiego na północ do 76 stopnia szerokości geograficznej. 3
W ostatnich latach obserwuje się osłabienie stratyfikacji halokliny. We wschodniej części Morza, w kierunku Morza Łaptiewów, coroczne badania naukowe zespołu NABOS pod kierownictwem Igora Polyakowa, za pomocą instrumentu oceanograficznego używanego do pomiaru przewodności elektrycznej, temperatury i ciśnienia wody morskiej (CTD), wskazały, że w ciągu ostatnich lat następuje ocieplenie i ruch wód atlantyckich na płyciznach połączony z mieszaniem wód arktycznych oraz osłabieniem stratyfikacji halokliny w ciągu ostatnich lat.
—
Rys.2. Mapa Oceanu Arktycznego przedstawiająca lokalizacje, o których mowa w tekście, wraz z wody atlantyckiej (czerwone strzałki), która dostaje się do Oceanu Arktycznego przez Cieśninę Fram i Morze Barentsa; zmiana koloru z czerwonego na niebieski wskazuje transformację wody atlantyckiej, ponieważ jest ona schładzana i wysładzana, jak opływa Ocean Arktyczny. Zwiększające się szerokości strzałki wskazują na porywanie wody arktycznej. Chłodniejsza, słodsza woda Pacyfiku (fioletowa strzałka) wpływa przez znacznie płytszą Cieśninę Beringa (Z Lenn, 2009).
—
1 września 2018 r. został pobrany profil CTD, około 40 km na zachód od rejonu badanego przez Nansena w 1895 r. Pokazał on temperaturę większą niż 1,5 °C na mniejszej głębokości niż ponad 120 lat temu.
Oceaniczny przepływ ciepła w górę, w związku z napływem znacznie cieplejszych wód atlantyckich, wzrósł od 3-4 W-m2 w latach 2007-2008 do ponad 10 W-m2 w latach 2016-2018. Co przyczyniło się do zmniejszenia lodu w badanym obszarze aż o 50 proc.
Ponadto boje cumownicze dokonały pomiaru w górnych 50 m słupa wody, które wskazały zwiększenie prędkości wiatrów oraz zwiększenie związanego z nimi ścinania. Stwierdzono zwiększenie sprzężenia między lodem, wiatrem a górnym oceanem.
Jednoczesne oddziaływanie górnych prądów oceanicznych oraz osłabienie stratyfikacji halokliny stało się przyczyną turbulentnego mieszania (wentylacji oceanicznej, charakterystycznej dla słonego i cieplejszego Atlantyku), które umożliwiło coraz łatwiejszy dopływ wód atlantyckich do powierzchni morza i przyspieszania topnienia lodu morskiego w badanym obszarze. Już niewielkie zaburzenia w przepływach ciepła mogą wyhamować tworzenie się lodu morskiego. Zauważalne jest w szczególności w części zachodniej badanego obszaru.
—
Rys.3. Profil temperatury wody morskiej podany przez Nansena (1897). Został on wykonany w ciągu 4 dni w dniach 13-17 sierpnia 1894 r. na 81°5′ N, 127°28′ E przez lód morski o grubości 3,17 m. Powierzchniowa warstwa mieszana pod lodem jest biała. Obszar słupa wody zajmowany przez haloklinę, w której zasolenie wzrasta wraz z głębokością, jest pokazany w kolorze wodnym, a obszar zajmowany przez cieplejsze i bardziej zasolone wody Atlantyku zaznaczono kolorem różowym.
—
Rys.4. Profil temperatury wykonany we wrześniu 2018 r., około 40 km na zachód od tego podanego przez Nansena, pokazany obok na jasnoniebiesko. Należy zauważyć, że w 2018 r. wodę atlantycką znaleziono na mniejszej głębokości, poniżej cieńszej warstwy halokliny, a jej maksymalna temperatura wzrosła z 0,4 °C do >1,5 °C.
—
Dokładne śledzenie kierunków pływów i wiatrów na Morzu Barentsa pomoże naukowcom w identyfikacji miejsc, w których wody intensywnie mieszają się. To oznaczałoby, że właśnie tam wody atlantyckie mieszają się z arktycznymi, hamując formowanie się lodu.
Tom Rippeth napisał w swojej pracy:
W ciągu ostatniej dekady zaobserwowano rosnący wpływ ciepła eksportowanego z Oceanu Atlantyckiego do Oceanu Arktycznego. W obrębie wschodniej Arktyki zwiększone topnienie wywołało nowy mechanizm sprzężenia zwrotnego, w którym zmniejszający się zasięg lodu morskiego pozwala na zwiększone sprzężenie między atmosferą a oceanem, co z kolei skutkuje większą ilością stosunkowo ciepłej wody atlantyckiej w kierunku powierzchni, zmniejszając zasięg lodu morskiego.
Pojawienie się w takich miejscach wód atlantyckich radykalnie zmienia słup wody. Gdy dochodzi do takich zdarzeń, można je uważać za poważny punkt krytyczny w systemie klimatycznym Ziemi.
—
Referencje:
- Polyakov I. V. et al., 2017 ; Greater role for Atlantic inflows on sea-ice loss in the Eurasian Basin of the Arctic Ocean ; Science ; https://www.science.org/doi/10.1126/science.aai8204
- Lind S. et al., 2018 ; Arctic warming hotspot in the northern Barents Sea linked to declining sea-ice import ; Nature Climate Change ; https://www.nature.com/articles/s41558-018-0205-y?WT.feed_name=subjects_climate-change
- Rippeth Tom, 2022 ; Atlantification of the Arctic Ocean ; Prifysgol Bangor University ; https://research.bangor.ac.uk/portal/files/49470393/OC_Atlantification_final.pdf