Pludselig stratosfærisk opvarmning forbundet med åbent vand i polar ispose

I dybet af den lange nat, der dækker Arktis i koldt mørke i tre måneder hver vinter, en overraskende plet åbent vand dukkede op, lige nord for Grønland.

Det var en polynya – et område med ufrosset vand omgivet af polarisen. Selvom det ikke er særlig sjældent i nogle dele af Arktis, det nordgrønlandske polyny i februar 2018 var højst uventet. 50, 000 km² åbent vand i Wandelhavet, et område på størrelse med staten Kentucky eller provinsen Nova Scotia.

Wandel er en del af en region kendt som "det sidste isområde". Det støder op til det nordlige Grønland og Canadas arktiske øhav, og havis der forventes at vare længere end noget andet sted. Så sent som i 1980'erne, dens isdække var tykkere end en elefant er høj. I dag, det er omkring det halve.

Var dette usædvanlige polynya endnu en varsel om klimaændringer?

Det var den indledende hypotese af et hold ledet af Kent Moore og Axel Schweiger. Polynyas var ikke tidligere blevet observeret i regionen, og temperaturerne i Nordgrønland havde været overraskende varme, så meget som 30°C over gennemsnittet.

Men som Moore, en University of Toronto-Mississauga professor i atmosfærisk fysik, gravet dybere med sine kolleger fra University of Washingtons Polar Science Center, en alternativ forklaring dukkede op.

I deres papir, Hvad forårsagede den bemærkelsesværdige februar 2018 Grønland Polynya?, Moore, Schweiger, Jinlun Zhang og Mike Steele identificerer polynyas årsag til at være stærke overfladevinde katalyseret af en dramatisk opvarmning i Jordens øvre atmosfære kendt som en Pludselig Stratosfærisk Opvarmning.

"Under disse begivenheder, temperaturer i stratosfæren – omkring 30 km over jordoverfladen – kan varmes op med 10° eller 15°C på få dage, " siger Moore.

"Dette forårsager en ændring i luftcirkulationen, der inkluderer en vending i vindene i stratosfæren. Disse højhøjdevinde blæser mod vest-til-øst-retningen af ​​jetstrømmen, falder ned mod jordens overflade. I februar 2018, dette fik vinde fra Sibirien til at blæse kold luft ind i det nordlige Europa, at skabe et vejrsystem, der blev kendt som 'Udyret fra Østen'. Det bragte temperaturer på minus 20°C til Nordeuropa, og det samme vejrmønster flyttede varmere luft nordpå op langs Grønlands østkyst."

Stærke sydlige vinde tvang mild luft til Grønland og videre, men det var ikke deres varme, der forårsagede polynyen.

"De fleste arktiske opvarmninger varer en dag eller to, " siger Moore. "Dette varede en uge, og det var de varmeste temperaturer og stærkeste vinde, der er observeret i Nordgrønland, siden observationerne begyndte i 1960'erne. Vinden var tæt på orkanstyrke (93+km/t), og temperaturerne var over frysepunktet. Da vi fik den brik af puslespillet, vi indså, at det kunne være vind frem for varme, der forårsagede polynyen."

Mens størrelsen af ​​polynyen var uden fortilfælde i perioden, har vi gode data, det ser ikke ud til at være bundet til den udtynding af isposen, der er sket i samme periode. Simuleringer med University of Washingtons Pan-Arctic Ocean Modeling and Assimilation System (PIOMAS) indikerer, at lignende forhold ville have skabt en polynya, selv uden den nylige udtynding af isen nord for Grønland.

Ved hjælp af PIOMAS, holdet knuste vejrforhold og iskoncentrationsdata for 2018 for numerisk at simulere polynyen. Derefter, ved hjælp af historiske data, de simulerede vejrforholdene i 2018 på fortidens isposer.

Deres resultater:lignende vindhastigheder ville have fået polynyen til at forekomme selv i år med tykkere is, mens svagere vinde ikke ville have resulteret i det nordgrønlandske polynya i 2018, trods tyndere isforhold.

"Vi plejede at stille spørgsmålet hypotetisk:hvad ville der være sket, hvis isen havde været lige så tyk som i 1979, " siger Schweiger.

"Nu, vi simulerer det. Svaret var, at udtyndingen af ​​isen ikke betød meget, men stærke vinde var ansvarlige."

En mangeårig havisforsker, Schweiger var overrasket. Han mente, at udtynding af is ville være den afgørende faktor.

"Men da vi så nærmere, det var det ikke. Lad din intuition styre din hypotese, så lad dig selv blive overbevist om andet... det er videnskab."