REKLAMA


 

REKLAMA


 

Chłód z ciepła wód Unsplash_www.pixabay.com

Mimo wieloletnich badań wciąż nie znamy wszystkich zależności pomiędzy poszczególnymi składowymi klimatu. Możliwe, że cyrkulacja wód oceanicznych ma dużo większe znaczenie, niż przypuszczaliśmy do tej pory.


Schlichtholz_Pawel

Autorem tekstu jest
dr  hab. Paweł Schlichtholz

Instytut Oceanologii, Polska Akademia Nauk, Sopot
e-mail: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.  

 

Dr  hab. Paweł Schlichtholz, prof. nadzwyczajny IO PAN pracuje w Zespole Dynamiki Klimatu (www.iopan.gda.pl/ClimateDG/). Na projekt „Predykcyjność zmienności zimowego klimatu Eurazji związana z oceanicznymi anomaliami ciepła w Morzach Nordyckich i Północnym Atlantyku” otrzymał w 2016 r. grant Narodowego Centrum Nauki w konkursie OPUS 11 (nr 2016/21/B/ST10/01446).


Od około początku XXI w. na półkuli północnej zachodzi zaskakujące zjawisko klimatyczne o konsekwencjach odczuwanych przez społeczeństwa wielu krajów. Często zdarzają się tutaj stosunkowo srogie zimy kontynentalne, szczególnie w Eurazji. W ostatnim trzydziestoleciu siedem z dziesięciu najchłodniejszych zim na tym kontynencie (klasyfikowanych według powierzchniowej temperatury powietrza uśrednionej od grudnia do marca) odnotowano w drugiej połowie tego okresu (2002‒2016). Te chłodne zimy i związane z nimi ekstrema pogodowe pojawiają się mimo wzrostu średniorocznej temperatury powietrza nad lądami związanego z globalnym ociepleniem. W tym samym czasie postępuje zjawisko intensyfikacji tzw. amplifikacji arktycznej, czyli szybszego wzrostu temperatury powietrza w Arktyce niż średniej globalnej. Oba zjawiska, być może zależne od siebie, uwidoczniają się w wielkoskalowych rozkładach średniozimowych anomalii temperatury powietrza w formie wyraźnego dipola zwanego „ciepła Arktyka/zimne kontynenty”, „ciepła Arktyka/zimna Eurazja” lub „ciepła Arktyka/zimna Syberia” w zależności od lokalizacji i zasięgu „zimnych plam” kontynentalnych. „Ciepłe plamy” arktyczne też zmieniają swoje położenie z roku na rok.

 

Amplifikacja arktyczna w dużej mierze wiąże się z dramatycznym topnieniem lodów Arktyki. Pojawiają się coraz liczniejsze przesłanki za tym, że to właśnie anomalie zasięgu lodu morskiego w Arktyce wpływają na klimat i ekstrema pogodowe w umiarkowanych szerokościach geograficznych. Pierwsze publikacje na ten temat sugerowały, że w szczególności jesienno-zimowa cyrkulacja atmosferyczna, temperatura powietrza i opady śniegu na kontynentach „pamiętają” anomalie zasięgu lodu arktycznego z poprzedniego lata. Dalsze badania pokazały, że „pamięć” ta bywa wybiórcza, tj. działa w niektórych okresach lub latach, a w innych zawodzi. Zależność zimowych warunków klimatycznych i ekstremów pogodowych w Eurazji od równoczesnych anomalii zasięgu lodu arktycznego, szczególnie jego zasięgu w rejonie Morza Barentsa i Karskiego, jest, statystycznie rzecz biorąc, bardziej stabilna. Perturbacje koncentracji lodu w rejonie Morza Barentsa i Karskiego to najprawdopodobniej drugi po Oscylacji Północnoatlantyckiej najważniejszy, a w ostatnim kilkunastoleciu być może nawet najbardziej istotny czynnik kształtujący zimowe anomalie temperatury powietrza w Eurazji.

 

Ciepło Atlantyku

 

Związki przyczynowo-skutkowe pomiędzy szybko zmieniającym się klimatem Arktyki a klimatem strefy umiarkowanej półkuli północnej są słabo poznane ze względu na duży stopień ich skomplikowania i niepowtarzalność poszczególnych zdarzeń. Zrozumienie tych relacji to jedno z wielkich wyzwań dla współczesnej nauki. Powinno ono ułatwić podejmowanie strategicznych decyzji w kwestii adaptacji społeczeństw do skutków zmian klimatu. Badania, które prowadzę od kilku lat w Instytucie Oceanologii PAN, są próbą częściowego sprostania temu wyzwaniu. Ich celem jest udokumentowanie i wyjaśnienie roli oceanu w sprzężeniach zwrotnych systemu klimatycznego Arktyki i ich związku z klimatem średnich szerokości geograficznych. Dotychczasowe wyniki oparte były na analizie statystycznej i interpretacji fizycznej obserwacyjnych danych oceanicznych z różnych źródeł i tzw. reanaliz atmosferycznych (kompilacji danych obserwacyjnych z modelem cyrkulacji atmosferycznej) z NCEP/NCAR (ang. National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research) z okresu 1982‒2006.

 

W wyniku dotychczasowych badań wskazano, że:

  • około 70% wariancji całkowitego pokrycia lodem mórz nordyckich (tj. akwenu składającego się z Morza Grenlandzkiego, Islandzkiego, Norweskiego i Barentsa) w sezonie zimowym można statystycznie wyjaśnić anomaliami temperatury wody atlantyckiej obserwowanymi na wejściu do Morza Barentsa podczas poprzedniego lata;
  • anomalie ciepła w morzach nordyckich wpływają nie tylko na lód morski, lecz także na lokalne warunki atmosferyczne w rejonie tych mórz, i to zarówno w przywodnej warstwie atmosfery, jak i w górnych warstwach troposfery;
  • letnie anomalie temperatury wody atlantyckiej na wejściu do Morza Barentsa są także statystycznie istotnymi prekursorami zimowych zmian cyrkulacji troposferycznej i, przede wszystkim, aktywności systemów pogodowych w Eurazji. Przykładowo anomalie temperatury wody atlantyckiej wyjaśniają aż 60% wariancji południkowego transportu ciepła przez wiry synoptyczne w dolnej warstwie troposfery nad zachodnią Eurazją w strefie między 45° a 60°N. Należy podkreślić tutaj, że zmiany cyrkulacji atmosferycznej w okresie 1982–2006 związane z anomaliami temperatury wody atlantyckiej na wejściu do Morza Barentsa nie były skorelowane z równoczesnymi zmianami spowodowanymi Oscylacją Północnoatlantycką. Zwiększa to możliwość przewidywania zmienności klimatycznej atmosfery w sezonie zimowym na podstawie wcześniejszych anomalii oceanicznych. Potencjał ten zostanie lepiej rozpoznany w ramach projektu EURAKLIM.

 

Jak odpowie atmosfera?

 

EURAKLIM rozszerzy dotychczasowe badania poprzez analizę dłuższych serii czasowych (od 1979 roku do dzisiaj), komplementarnych predyktorów oceanicznych (zarówno z mórz nordyckich, jak i innych rejonów), alternatywnych danych atmosferycznych (wyższej rozdzielczości reanaliz), dodatkowych zmiennych atmosferycznych (np. opadów) oraz szerszego spektrum potencjalnie istotnych procesów fizycznych (np. fal planetarnych). Być może okaże się, iż na przykład spektakularny dipol „ciepła Arktyka/zimna Eurazja” obserwowany zimą 2011/2012 był wynikiem wpływu oceanu na atmosferę. Dipol ten rzeczywiście przypomina rozkład anomalii temperatury powietrza w regionie arktyczno-eurazjatyckim związany z indeksem temperatury wody atlantyckiej. Jeśli związki między obserwowaną latem temperaturą wody morskiej w morzach nordyckich a warunkami klimatycznymi w Eurazji podczas następnej zimy okażą się stabilne w czasie albo jeśli jeszcze lepsze oceaniczne predyktory tych warunków zostaną odkryte przez EURAKLIM, można będzie przypuszczać, że włączenie indeksu temperatury wody atlantyckiej na wejściu do Morza Barentsa lub jego ekwiwalentu do statystycznych systemów przewidywania zimowej zmienności klimatycznej podniesie skuteczność prognoz. Dodatkowo uzyskane wyniki te mogą posłużyć do weryfikacji rozwijanych obecnie globalnych (wyjątkowo złożonych dynamicznych systemów predykcji) modeli klimatycznych i przyczynić się do lepszego poznania dynamizmu naszej planety.

 

    

 

  • Po lewej: Pokazane anomalie to odchylenia temperatury od jej lokalnego trendu w erze obserwacji satelitarnych (1979‒2016). Zimą 2009/2010 dodatnie anomalie temperatury na Grenlandii i we wschodniej Kanadzie lokalnie przekraczały 5°C (Rys. 1a). Towarzyszyły im ujemne anomalie temperatury o podobnych wartościach bezwzględnych na rozległych obszarach Eurazji oraz o nieco niższych wartościach bezwzględnych w Stanach Zjednoczonych. Rozkład taki jest charakterystyczny dla ujemnej fazy tzw. Oscylacji Północnoatlantyckiej związanej ze zmiennością intensywności Niżu Islandzkiego i Wyżu Azorskiego. Indeks (wskaźnik intensywności i znaku) tej oscylacji był rzeczywiście skrajnie ujemny zimą 2009/2010. Zimą 2011/2012 rozkład anomalnych temperatur był nieco inny (Rys. 1b). W Arktyce zamiast „ciepłej plamy” na Grenlandii i we wschodniej Kanadzie pojawiła się „ciepła plama” z anomaliami temperatury dochodzącymi do 10°C w rejonie Morza Barentsa i Karskiego (sektor obramowany purpurową linią na rysunkach 1a i 1b). W Ameryce Północnej dominowały dodatnie anomalie, natomiast „zimna plama” w Eurazji wystąpiła na niższych szerokościach geograficznych (maksymalne anomalie na ok. 45°N) niż zimą 2009/2010 (maksymalne anomalie na ok. 60°N).
    Dane temperatury powietrza pochodzą ze zbioru ERA-Interim z European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (http://www.ecmwf.int/en/research/climate-reanalysis/era-interim).
  • Po prawej:
    Rys. (a) Indeks temperatury wody atlantyckiej (TWA) uśrednionej w warstwie 100–300 m na wejściu do Morza Barentsa (obszar zaznaczony zielonym prostokątem w (b)) w sezonie letnim (czerwiec–wrzesień) w okresie 1982–2005 (niebieskie kółka) i indeks powierzchni pokrytej lodem (PPL) w rejonie mórz nordyckich (sektor obramowany purpurową linią w (b)) podczas następnej zimy (czerwone trójkąty). Oba indeksy reprezentują znormalizowane (podzielone przez swoje odchylenie standardowe) anomalie względem liniowego trendu. Źródło: National Snow and Ice Data Center, Boulder, Colorado, USA: http://www.nsidc.org/data/NSIDC-0051.
    Rys. (b) Współczynnik regresji anomalii średniej zimowej (grudzień–marzec) powierzchniowej temperatury powietrza w pozatropikalnej strefie półkuli północnej w okresie 1982/1983‒2005/2006 z indeksem TWA w poprzednim sezonie letnim (niebieskie kółka w (a)). Czerwone i niebieskie kontury reprezentują anomalie, odpowiednio, dodatnie i ujemne. Kontury wykreślono co 0,2°C na jednostkę TWA. Kontur zerowy opuszczono. Różowe i seledynowe cieniowanie oznacza, odpowiednio, dodatnie i ujemne anomalie istotne statystycznie na poziomie 95%. Dane temperatury powietrza pochodzą z European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (http://www.ecmwf.int/en/research
    /climate-reanalysis/era-interim).

 

 

Chcesz wiedzieć więcej?

Cohen J., Screen J.A., Furtado J.C., Barlow M., Whittleston D., Coumou D., Francis J., Dethloff K., Entekhabi D., Overland J., Jones J. Recent Arctic amplification and extreme mid-latitude weather. Nature Geosci., 7:627‒637, 2014.
Mori M., Watanabe M., Shiogama H., Inoue J., Kimoto M. Robust Arctic sea-ice influence on the frequent Eurasian cold winters in past decades. Nature Geosci., 7:869‒873, 2014.
Schlichtholz P. Empirical relationships between summertime oceanic heat anomalies in the Nordic seas and large-scale atmospheric circulation in the following winter. Clim. Dyn., 47 (5): 1735‒1753, 2016.


© Academia nr 1 (49) 2017

 

 

Oceń artykuł
(0 głosujących)

Nie przeocz

Tematy

agrofizyka antropologia kultury antropologia społeczna archeologia archeometalurgia architektura Arctowski arteterapia astrofizyka astronomia badania interdyscyplinarne behawioryzm biochemia biologia biologia antaktyki biologia płci biotechnologia roślin borelioza botanika chemia chemia bioorganiczna chemia fizyczna chemia spożywcza cywilizacja demografia edukacja ekologia ekologia morza ekonomia energia odnawialna etnolingwistyka etnomuzykologia etyka ewolucja fale grawitacyjne farmakologia filozofia finansowanie nauki fizyka fizyka jądrowa gender genetyka geochemia środowiska geoekologia geofizyka geologia geologia planetarna geoturystyka grafen historia historia idei historia literatury historia nauki historia sztuki humanistyka hydrogeologia hydrologia informatyka informatyka teoretyczna internet inżynieria materiałowa język językoznawstwo klimatologia kobieta w nauce komunikacja kosmologia kryptografia kryptologia kulinaria kultoznawstwo kultura lingwistyka literatura matematyka medycyna migracje mikrobiologia mineralogia mniejszości etniczne mniejszości narodowe modelowanie procesów geologicznych muzykologia mykologia nauka obywatelska neurobiologia neuropsychologia nowe członkinie PAN 2017 ochrona przyrody orientalistyka ornitologia paleobiologia paleontologia palinologia parazytologia PIASt politologia polityka społeczna polska na biegunach prawo protonoterapia psychologia psychologia zwierząt Puszcza Białowieska robotyka rozmowa „Academii” seksualność smog socjologia szczepienia sztuka technologia wieś w obiektywie wulkanologia zastosowania zdrowie zoologia zwierzęta źródła energii żywienie

Komentarze

O serwisie

Serwis naukowy prowadzony przez zespół magazynu Academia PAN.Academia Zapraszamy do przysyłania informacji o badaniach, aktualnie realizowanych projektach naukowych oraz imprezach popularyzujących naukę.

 

Dla użytkowników: Regulamin

Pliki cookies

Informujemy, że używamy ciasteczek (plików cookies) w celu gromadzenia danych statystycznych, emisji reklam oraz prawidłowego funkcjonowania niektórych elementów serwisu. Pliki te mogą być umieszczane na Państwa urządzeniach służących do odczytu stron, a korzystając z naszego serwisu wyrażacie Państwo zgodę na używanie cookies, zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki.

Więcej informacji o celu używania i zmianie ustawień ciasteczek w przeglądarce: TUTAJ

Wydanie elektroniczne

Kontakt

  • pisz:

    Redakcja serwisu online
    Academia. Magazyn Polskiej Akademii Nauk
    PKiN, pl. Defilad 1, pok. 2110
    (XXI piętro)
    00-901 Warszawa

  • dzwoń:

    tel./fax (+48 22) 182 66 61 (62)

  • ślij:

    e-mail: academia@pan.pl