Postępująca atlantyfikacja wód subpolarnych

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:

  1. 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
  2. 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
  3. Rippeth Tom, 2022 ; Atlantification of the Arctic Ocean ; Prifysgol Bangor University ; https://research.bangor.ac.uk/portal/files/49470393/OC_Atlantification_final.pdf

Dodaj komentarz

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