Потепління і сувора зима Для науки
Глобальне потепління відображається, зокрема, суворою зимою в США та Європі. Щоб пояснити цей парадокс, ми повинні посилатися на відступ морського льоду в Арктиці та порушення атмосферної динаміки, що це спричиняє, а також на явища, що мають місце в Тихому океані.
Підготуйтеся до холодніших зим у Європі та США. Також подумайте про своїх домашніх тварин.
Shutterstock.com/ Марія Успенська
У січні 2015 року похолодання охопило східне узбережжя США. Ми запам’ятаємо зображення статуї Свободи, оточеної льодом. Наступного місяця, у лютому, все ще в Сполучених Штатах, Шторм Октавія занурив 50 мільйонів американців у замерзаючі температури, які були значно нижче сезонних норм. В Європі сильний снігопад накрив всю Великобританію протягом другої половини січня 2013 року. Незадовго до цього, взимку 2009–2011 років, західна та північна Європа, а також східне узбережжя Сполучених Штатів пережили низку холодні та снігові шторми, включаючи ту, яку американці назвали snowmageddon (стискання снігу, снігу та armageddon, апокаліпсис). Як пояснити такі епізоди холоду протягом десятиліття, яке було також найгарячішим за останні 160 років, з моніторингу глобальних температур ?
Деякі кліматологи висувають дивовижну відповідь із явищем, яке має місце за кілька місяців до зими і в регіоні, відмінному від регіону, де просуваються суворі зими: рекорд тане, що зазнали крижини Північного Льодовитого океану під час, інших акторів, причетних до настання цієї суворої зими, можна знайти ... в Тихому океані !
Арктика значно змінилася з моєї першої подорожі за Полярне коло в квітні 1989 р. Найбільш помітною зміною є все більш помітне відступлення морського льоду влітку. Хоча взимку Північний Льодовитий океан замерзає майже повністю, зграя льоду тане влітку, і його масштаби стають мінімальними у вересні.
В результаті такої динаміки льодовий льод складається з товстого шару льоду, який накопичувався роками, і набагато тоншого шару льоду, який утворюється щороку, у вільних від льоду районах влітку.
У 1989 році обсяг морського льоду взимку становив трохи більше 16 мільйонів квадратних кілометрів. Близько половини це був густий багаторічний лід, який затримувався протягом літа. Сьогодні ситуація інша. Хоча масштаби зимового льоду в 2012 році наближаються до рівня 1989 року, кількість льоду у вересні 2012 року було вдвічі меншим, ніж у вересні 1989 року. Це було на сьогоднішній день найменшим зафіксованим для крижини. Наступні два роки зграя льоду танула менше, але в 2015 році вона, тим не менше, досягла четвертого місця в рейтингу - від найменшої до найбільшої - областей .
Рекордний танення льоду
Літнє танення арктичного морського льоду не було регулярним. З часу перших супутникових вимірювань льоду в 1979 р. І до середини 90-х років зменшення морського льоду залишалося обмеженим. З 2000 по 2006 рік спад прискорився, але світ зрозумів лише до раптового падіння в 2007 році. Тільки за той рік мінімальний літній рівень морського льоду впав на 26%, з приблизно 5,8 млн. Квадратних кілометрів у вересні 2006 р. До приблизно 4,3 млн. У вересні 2007 р.
Це безпрецедентне танення багаторічних льодів змусило вчених переглянути свої прогнози про те, коли Північний Льодовитий океан переживе своє перше вільне від льоду літо. На основі даних, зібраних до 2012 року, П'ятий звіт про оцінку МГЕЗК підраховує, що вільний від льоду Північний Льодовитий океан у вересні до середини століття є вірогідним (згідно з найгіршим сценарієм еволюції парникових газів).
Літнє танення морського льоду є одним із аспектів посилення глобального потепління, яке вплинуло на Арктику протягом декількох десятиліть. Хоча в решті світу з початку 20-го століття середні температури зросли приблизно на 0,8 ° C, за останні 50 років середні температури в Арктиці зросли більш ніж удвічі. В результаті цього швидкого потепління змінилися арктичні кліматичні схеми, і великі області вічної мерзлоти (де надра постійно замерзають) відтали. Такі зміни навколишнього середовища порушили критичні місця проживання для дикої природи регіону та загрожують довгостроковому виживанню багатьох видів. Так само населення полярних регіонів, добре відоме своєю культурною адаптацією до холоду та льоду своїх регіонів, бачить свій спосіб життя порушеним.
Хоча ці зміни можуть здатися далекими для більшості тих, хто живе на південь від полярних областей, решта Північної півкулі зазнає впливу арктичного посилення та танення морського льоду. Кліматичні режими в середніх широтах знаходяться під впливом арктичного клімату, що порушує ключове питання: чи пов’язане глобальне потепління з останніми епізодами сильних зимових холодів, чи ці епізоди вписуються в загальну закономірність природних кліматичних коливань планети ?
Вирішальна роль барометричних коливань
Інтенсивність кожного коливання характеризується показником, який кількісно визначає аномалії (відносно середнього тиску) в зимовому розподілі атмосферного тиску вище певної області. У випадку Арктичного коливання, що позначається оа, відповідний регіон дуже великий; вона включає більшу частину північної півкулі, від Північного полюса до межі тропіків на 20 ° північної широти (приблизно за широтою Куби). Індекс oa може бути позитивним або негативним. Позитивні значення відповідають тиску нижче середнього в Арктиці та вище середнього в субтропічному регіоні. Під час позитивних фаз індексу оа дуже низький тиск в Арктиці призводить до посилення полярного вихору - постійної циркуляції верхніх вітрів, що протікають із заходу на схід навколо Арктики. Посилений полярний вихор має тенденцію стримувати маси холодного арктичного повітря на північ від Полярного кола.
І навпаки, під час фаз із негативним індексом oa аномально високий тиск в Арктиці послаблює полярний вихор. Арктичні повітряні маси мчать на південь до середніх широт, де забезпечують холодні та снігові епізоди. Східне узбережжя США та північна Європа перебувають у авангарді таких явищ, коли індекс оа від’ємний.
Що стосується нао-індексу, він характеризує аномалії розподілу атмосферного тиску взимку в значно меншому регіоні, включаючи атлантичний сектор північної півкулі від центру субтропічного високого тиску, поблизу Азорських островів, у центрі субарктичного низького тиску, поблизу Ісландії. Як і індекс oa, індекс nao може бути позитивним або негативним. Позитивні значення відповідають атмосферному тиску вище середнього на Азорських антициклонах і нижче середнього поблизу центру субарктичного низького тиску.
Коли індекс NAO позитивний, посилені перепади тиску посилюють західні вітри над Європою, які цілий рік дмуть із заходу на схід у середніх широтах північної півкулі. Перепади тиску також спрямовують струмінь струменя (швидкий потік повітря, який кружляє землю) на північно-східну траєкторію від східного узбережжя Північної Америки до Європи. Зимові шторми, що перетинають Північну Атлантику, йдуть подібним шляхом, приносячи м’яку і вологішу погоду на північ Європи.
Плутаний струмінь струменя
З іншого боку, при негативному значенні різниці тиску менш помітні і послаблюють західні вітри, а струменевий потік, який виходить із Північної Америки, спрямовується далі на північ, досягаючи Гренландії, перш ніж відхилятися на південь у напрямку до Європи. Але в цьому випадку шлях штормів розходиться з реактивним потоком, перетинаючи Північну Атлантику безпосередньо на південь Європи та Середземномор’я, де вона приносить вологішу та м’якшу погоду. Північна Європа, навпаки, пережила період сухого холоду.
Щодо того, чи слід розглядати oa та nao як два різні режими природної мінливості клімату, погляди кліматологів розділилися. Деякі стверджують, що nao - це лише північноатлантичний прояв оа; для інших динаміка досить інша, що вимагає окремого лікування. Хоча два індекси часто дуже корелюють, їх поведінка часом суттєво розходиться, як це було взимку 2011-2012 рр.
Важко відрізнити метеорологічні зміни, пов'язані з природними кліматичними коливаннями, від тих, що зумовлені антропогенними викидами парникових газів. Оскільки ці два явища збігаються, для їх відокремлення необхідно використовувати статистичні методи. Недавні дослідження дали нові докази, які підкріплюють думку про те, що глобальне потепління та танення морського льоду в Арктиці змінюють наші нинішні зими, порушуючи нормальні ритми оа і нао. .
Повертаючись до 1960-х років, ми виявляємо, що показники oa та nao були здебільшого негативними, що призвело до більш сніжних та холодних, ніж середні зими, на східному узбережжі США та північній Європі. Немає підстав підозрювати, що це десятиліття суворої зими було пов’язане з чимось іншим, крім природної мінливості індексів oa та nao. Однак з 1970-х до 1990-х років індекс НАО був переважно позитивним, за одним винятком. Це призвело до м’якої зими, яка збіглася з усвідомленням суспільством проблеми глобального потепління. Це змусило багатьох вчених висловити гіпотезу про те, що збільшення концентрації парникових газів пояснює те, що, здавалося, було довгою серією позитивних зим. Моделі, на які тоді посилалися МГЕЗК, передбачали, що ця тенденція буде продовжуватись із постійним збільшенням парникових газів. І все ж переважання зим з сильно позитивними індексами оа та нао змінилось незадовго до 2000 року.
Той факт, що ця серія позитивних нао зим закінчилася, не означає, що ми помилялися, вважаючи, що існував взаємозв'язок між збільшенням концентрації парникових газів і Північним коливанням. Але на той час не передбачалося прискорення посилення арктики з кінця 1990-х.
Менше льоду, менше роздумів
З того моменту, як наслідки глобального потепління відчули за Полярним колом, кліматичні умови розпочали фазу, коли Джим Оверленд та його колеги з Ноаа (Національне управління океанічних і атмосферних досліджень, американське відомство, відповідальне за дослідження океану та океану) атмосфера), що описується як "теплий арктичний період". Цей період характеризувався швидким відступом арктичного морського льоду, вічної мерзлоти та континентальних льодовиків, а також таненням поверхні льодовикового покриву Гренландії - крижаної шапки, що покриває 80% цього острова.
У кожній із цих змін вирішальну роль відігравав би так званий процес зворотного зв’язку з льодом-альбедо. Це зменшення альбедо (відбиття в просторі сонячної радіації, що падає на регіон), зменшення внаслідок танення крижаного покриву, темніших суші та морських поверхонь. Відгуки льоду-альбедо викликають велике занепокоєння вчених, оскільки відступаючий літній лід відкриває більше морської води, яка поглинає сонячну радіацію, що призводить до підвищення температури поверхневої води та має два основних ефекти зворотного зв’язку. По-перше, частина надлишку тепла ще більше посилює літнє танення льоду. По-друге, океан повільно виділяє решту цього надлишку тепла в атмосферу під час падіння. Атмосферний тиск і вологість зростають в Арктиці і зменшують різницю температур між арктичними та середніми широтами.
Збільшення арктичного атмосферного тиску та зменшення градієнта температури сприятиме розвитку негативних умов оа та нао взимку. Це послабило б полярний вихровий і струменевий потік, що стало б менш ефективним у запобіганні розширенню холодних арктичних повітряних мас з високим вмістом води до середніх широт і приношенню там холодних епізодів.
Крім того, ослаблений струмінь струменя мав би більш хвилясту траєкторію, і, таким чином, міг зафіксувати певні регіони в холодному режимі на значний період часу. У сукупності ці порушення атмосферної циркуляції, як правило, викликають частіші та триваліші зимові холодні періоди в Північній Америці та Європі.
Інші фактори можуть зіграти свою роль. Це стосується явища коливань Ель-Ніньо або Енсо (Південне коливання Ель-Ніньо). Це ще одне потужне кліматичне коливання, що впливає на тропічний Тихий океан, дуже нерегулярне явище, період якого коливається від двох до семи років: потепління поверхневих вод східної частини тропічного Тихого океану (подія Ель-Ніньо) супроводжується високим атмосферним тиском у західній частині Тихого океану; навпаки, охолодження вод на схід Тихого океану (подія Ла Нінья) супроводжується низьким тиском у західній частині Тихого океану.
Тим часом у Тихому океані
Вплив південних коливань Ель-Ніньо/Ла-Нінья відчувається аж до східного узбережжя Сполучених Штатів, де струмінь струменя зміщується на південь протягом років Ель-Ніньо, що призводить до більш холодної зимової погоди та вологості. І навпаки, струмінь струменя зміщується на північ протягом років Ла-Нінья, що призводить до більш м’якої і сухої зими в цьому ж регіоні.
У сукупності негативні умови оа та нао протягом років Ель-Ніньо можуть збільшити ризик холодної зими вздовж східного узбережжя США; ось що сталося у 2009-2010 роках. Умови з негативними індексами оа і нао також можуть протистояти впливу Ла-Ніньї та запобігати очікуваній м'якій зимі: наприклад, взимку 2010-2011 років низькі температури та рекордні снігопади в Нью-Йорку та Філадельфії здивували синоптиків, які з поточного Подія Ла-Нінья, очікували більш м'яких умов.
Незважаючи на те, що зміни в Арктиці можуть передбачати частіші та триваліші похолодання на майбутнє, ми ніколи не можемо точно знати, як це зміниться в будь-який рік: прогнози погоди завжди мають свою роль. Невизначеність. Тим не менше, завжди тримайте під рукою свої шарфи та шапки.