Арктика быстро переходит в новое климатическое состояние

Согласно новому всеобъемлющему исследованию арктических условий, быстро нагревающаяся Арктика начала переходить из преимущественно замороженного состояния в совершенно иное состояние климата, сообщает phys.org.

Погодные условия в верхних широтах всегда менялись из года в год, с большим или меньшим количеством морского льда, более холодными или теплыми зимами и более длинными или более короткими сезонами дождя вместо снега. Но новое исследование ученых из Национального центра атмосферных исследований (NCAR) показывает, что Арктика в настоящее время прогрелась настолько значительно, что ее ежегодная изменчивость выходит за пределы любых прошлых колебаний, сигнализируя о переходе к «новому Арктическому» климатическому режиму.

Скорость изменений поразительна

«Скорость изменений поразительна», — сказала ученый NCAR Лаура Ландрум, ведущий автор исследования. «Это период таких быстрых изменений, что наблюдения за прошлыми погодными условиями больше не показывают, что вы можете ожидать в следующем году. Арктика уже вступает в совершенно иной климат, чем всего несколько десятилетий назад».

В новом исследовании Ландрум и ее соавтор, ученый NCAR Марика Холланд, обнаружили, что арктический морской лед за последние десятилетия растаял настолько значительно, что даже необычно холодный год больше не будет иметь того количества летнего морского льда, которое существовало еще в середине 20-го века. Осенние и зимние температуры воздуха также будут достаточно теплыми, чтобы к середине этого столетия войти в статистически отчетливый климат, за которым последует сезонное изменение количества осадков, что приведет к дополнительным месяцам, в которые вместо снега будут выпадать дожди.

Для исследования Ландрум и Холланд использовали сотни детальных компьютерных моделей, а также наблюдения за арктическими климатическими условиями. Огромное количество данных позволило им статистически определить климатические границы «старой Арктики» — или насколько большая изменчивость может происходить естественным образом из года в год — и затем определить, когда вызванное человеком потепление вытолкнет Арктику за эти естественные границы и в новый климат.

Будущие прогнозы, используемые для исследования, основаны на высококлассном сценарии будущих выбросов парниковых газов, траектории, известной как RCP 8.5. Однако в документе отмечается, что сокращение выбросов уменьшит масштабы изменения климата в Арктике.

Изменение климата оказывает огромное воздействие на экосистемы, управление водными ресурсами, планирование наводнений и инфраструктуру.

Исследование финансировалось Национальным научным фондом, который является спонсором NCAR, и Национальным Управлением Океанических и атмосферных исследований. Она была опубликована на этой неделе в журнале Nature Climate Change.

Север нагревается быстрее

Крайний Север нагревается быстрее, чем регионы с более низкими широтами, что связано с процессом, известным как арктическое усиление. Это происходит потому, что светлый морской лед, который отражает тепло обратно в космос, заменяется более темной океанской водой, которая задерживает тепло. Кроме того, относительно теплые океанские воды уже не так эффективно защищаются зимой благодаря изолирующим свойствам толстого морского льда.

Изменения в арктическом климате настолько глубоки, что средняя протяженность морского льда в сентябре, когда он достигает своего годового минимума, упала на 31% с первого десятилетия спутниковой эры (1979−88).

Ландрум и Холланд хотели определить, свидетельствует ли это снижение о том, что арктический климат коренным образом изменился. Они также хотели изучить изменения в двух других ключевых аспектах, которые указывают на замерзшее состояние арктического климата: температуры воздуха осенью и зимой и сезонный переход осадков от преимущественно снега к преимущественно дождю.

 

Что показало моделирование

Чтобы ответить на эти вопросы, они обратились к множественным моделям из пяти ведущих мировых климатических моделей, которые были использованы для международного исследовательского проекта, известного как проект сопряженной модели Intercomparison Project 5, или CMIP5. Большое количество симуляций позволило им собрать статистически значимую картину арктического климата, что позволило им дифференцировать годовую естественную изменчивость климата от перехода к новому арктическому климату.

Ученые сравнили результаты моделирования с результатами наблюдений, подтвердив, что эти модели точно отражают климат прошлого и поэтому могут надежно моделировать климат будущего.

Затем Ландрум и Холланд применили статистические методы для определения того, когда климатические изменения выходят за пределы естественной изменчивости. По этому последнему вопросу они определили другой климат как возникающий, когда среднее значение за 10 лет было по крайней мере на два стандартных отклонения от среднего значения климата за десятилетие 1950−1959 годов.

Другими словами, если протяженность морского льда изменилась настолько, что средний показатель, скажем, в 1990-е годы был ниже в 97,7% всех случаев, чем протяженность морского льда за любой год в 1950-е годы, то 1990-е годы были определены как новый климат.

Арктика уже вошла в новый климат

Когда они применили эти методы к протяженности морского льда, они обнаружили, что Арктика уже вошла в новый климат. Каждая из пяти моделей показала, что морской лед отступает настолько резко, что в конце 20-го и начале 21-го веков появился новый климат для морского льда.

Заглядывая вперед, они также обнаружили, что Арктика может начать испытывать в основном свободные ото льда условия в ближайшие несколько десятилетий. Несколько моделей показали, что Арктика может стать в основном свободной ото льда в течение 3−10 месяцев ежегодно к концу столетия, основываясь на сценарии высоких выбросов парниковых газов.

Что касается температуры воздуха, то Ландрум и Холланд сосредоточили свое внимание на осени и зиме, на которые сильно влияет летнее сокращение морского льда и последующие сроки его восстановления. Они обнаружили, что температура воздуха над океаном войдет в новый климат в течение первой половины или середины этого столетия, а температура воздуха над сушей значительно потеплеет в этом столетии.

Сезонный цикл выпадения осадков резко изменится к середине столетия. Если выбросы сохранятся на высоком уровне, то в большинстве континентальных регионов сезон дождей увеличится на 20−60 дней к середине столетия и на 60−90 дней к концу столетия. В некоторых арктических регионах к концу столетия дождь может идти в любое время года.

«Арктика, вероятно, будет испытывать экстремальные условия в морском льду, температуре и осадках, которые далеко выходят за рамки всего, что мы испытывали раньше», — сказал Ландрам. «Мы должны изменить наше определение того, что такое арктический климат».

Изображение: Peter Fischer с сайта Pixabay