Dr. Ola Persson og andre MOSAiC-videnskabsfolk oprettede et videnskabeligt instrument i det centrale arktiske hav. Kredit: Daisy Dunne for Carbon Brief
Verdens største polare forskningsekspedition er i øjeblikket i gang i Arktis. Den årelange ekspedition, kendt som det tværfaglige drivende observatorium for undersøgelse af arktisk klima (mosaik), involverer 300 forskere fra 19 lande. Fra et skib, der er fanget i havisen, foretager forskere målinger, der kan hjælpe med at omdanne klimamodeller. Carbon Briefs videnskabsforfatter Daisy Dunne sluttede sig til ekspeditionen i sine første seks uger i efteråret 2019. Dette er den tredje af fire artikler, der fokuserer på MOSAiC-ekspeditionen.
For skibe, der sejler tæt på nordpolen, udgør få begivenheder større risici end en arktisk storm.
Arktiske storme kan frigøre ekstreme kraftige vinde, som kaster op i havet og får bølger til at svulme op ad flere meter. Dette gør ikke kun livet til søs uudholdeligt for sejlere, men gør også navigering i Arktis - og dets isbjerge - mere udfordrende.
Kraftige vinde kan også rive gennem havisen og få den til at bryde fra hinanden og bevæge sig i forskellige retninger. Et voksende forskningsfelt antyder, at stormvejrets indvirkning på havis kan være større end tidligere antaget - og potentielt signifikant for prognoser for fremtidigt istab.
Der er også nye beviser, der antyder, at arktiske storme kan påvirke vejret væk fra polerne.
”Det korte svar er, at der er en vis indflydelse på mellembreddegradene fra arktiske cykloner, men vi ved ikke med, hvilken regelmæssighed der sker,” siger Dr. Ola Persson, en polær meteorolog fra National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).
Persson er en af 600 mennesker, der deltager i MOSAiC, den største arktiske forskningsekspedition, der nogensinde er forsøgt. (Carbon Brief for nylig blevet medlem ekspeditionen i de første seks uger.)
Som en del af ekspeditionen har Persson og hans kolleger oprettet en række instrumenter til at måle forskellige aspekter af arktiske storme - fra vindhastigheden de bringer til omfanget af deres indvirkning på havisen.
Indsamling af sådanne data kan hjælpe med at besvare vigtige spørgsmål om arktiske storme, såsom hvordan de kunne have indflydelse på is- og klimaforhold på lang sigt, og hvordan, hvis de overhovedet kunne skifte som svar på klimaændringer.
Twisted
Arktiske storme ”- også kaldet arktiske eller polære cykloner - er lavtrykssystemer, der påvirker det arktiske hav og dets nærliggende landmasser, herunder Grønland, det nordlige Canada og det nordlige Eurasien. I en arktisk storm spiraler luften mod uret.
Animationen nedenfor viser bevægelsen af arktiske storme over det nordlige polarområde i 2012 - a rekordlavt år for havis. I animationen er bevægelsen af overfladevind repræsenteret af små pile farvet efter hastighed.
Bevægelsen af sommerstorme over Arktis i 2012. Kredit: NASA / Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio
Arktiske storme kan dannes både ind og ud af den polære region, siger Persson. ”Nogle af dem ser ud til at stamme som cykloner fra de lavere breddegrader og bevæger sig ind i Arktis. Andre arktiske cykloner ser ud til at udvikle sig i den arktiske region. ”
Storme, der har oprindelse i Arktis, kan danne sig, når der er en forstyrrelse i "tropopausen”- den del af atmosfæren, der fungerer som et grænselag mellem troposfæren og stratosfæren, siger Persson. ”Disse forstyrrelser kan være meget langvarige, og hvis forholdene er rigtige, ser de ud til at inducere en lavcyklon.”
I sammenligning med tropiske storme (kendt som tyfoner or orkaner afhængigt af hvor de findes) har der været meget lidt forskning i arktiske storme, siger Persson.
Dette skyldes i vid udstrækning, i sammenligning med stormer i mellembreddegrad, arktiske cykloner meget få mennesker. Imidlertid, hurtig havisnedgang gør Arktis lettere at navigere i længere perioder af året. Dette har igen skabt en velsignelse hos begge kommerciel , turist aktivitet i Arktis - hvilket gør behovet for at forstå arktiske storme mere presserende.
Der er også noget, der tyder på, at klimaændringer kan gøre arktiske storme hyppigere, siger Prof Jenny Hutchings, en MOSAiC-videnskabsmand og forsker af havisens dynamik fra Oregon State University. ”Der ser ud til at være en stigning i cyklonaktivitet op til Arktis,” fortæller hun Carbon Brief.
Manglen på historiske data om arktiske storme gør det imidlertid vanskeligt at fastslå, om der er en stigende tendens, siger Persson:
”Der er noget, der antyder, at arktiske cykloner kan være hyppigere nu, men problemet er, at vi ikke har en hel masse målinger fra før. Måske skyldes den tidligere lavere frekvens, vi har observeret, at vores modeller eller vores rekonstruktioner af fortiden ikke er komplette nok. ”
Et andet aspekt af arktiske storme, som forskere endnu ikke får et klart billede af, er deres fysiske struktur, siger Persson:
”Arktiske cykloner ser ud til at have en anden struktur end midtlængdegradscykloner. Der har været nogle undersøgelser i de sidste to til fire år, der har antydet, at de har en lodret struktur mere ligner en orkan end til en storm på mellem breddegraden. ”
Under MOSAiC-ekspeditionen sigter han mod at indsamle data om den vertikale struktur af arktiske storme. Ekspeditionen er centreret omkring Polarstern, en tysk isbryder, der bevidst er frosset ned i havisen. Skibet vil køre passivt med isen, når det bevæger sig nordover i det næste år.
Kort, der viser Polarsterns rute fra dens afgang fra Tromsø den 20. september 2019 til omkring 85 grader nord i det centrale arktiske hav, hvor det knyttet sig til en isflak den 6. oktober 2019 (rød). Den stråtækte pil illustrerer det område, som skibet muligvis kan drive over på sin årelange rejse, som ender nær Fram-strædet. Kredit: Tom Prater for Carbon Brief
For at undersøge strukturen i arktiske storme er Persson og hans kolleger nødt til at vente på, at de passerer skibet. De indsamler derefter data om stormene ved hjælp af en række instrumenter, inklusive vejrballoner, der fanger ændringer i atmosfærisk temperatur, tryk, fugtighed og vind. De vil også bruge specialiserede vejrradarer, der bruger radiobølger til at registrere ændringer i nedbør og vindhastighed.
Matrixen af instrumenter vil tage målinger i forskellige højder i atmosfæren under en storm. Ved at sammensætte disse oplysninger håber forskerne at lære mere om den vertikale struktur for forbipasserende arktiske storme.
Juergen Graeser lancerer en vejrballon på helikopterdækket i Polarstern. 22. september 2019. Kredit: Esther Horvath
Bryd isen
Udover at undersøge strukturen i arktiske storme vil MOSAiC-forskere også forsøge at få et billede af, hvordan de kan påvirke havisen. Persson siger:
”Det, folk har bemærket i de sidste par år, er, at når vi har en rigtig stor arktisk cyklon, forsvinder havisen.”
Et dramatisk eksempel på dette forekom i 2012, da Arktis blev ramt af en kraftig, langsomt bevægende storm i august. Cyklonen varede næsten to uger og bragte kraftigt regn og 30mph snor.
Det år nåede den arktiske havis sit laveste niveau på posten. Det er muligt, at stormen spillede en rolle i at drive den hurtige nedtur i havis.
Forskere har antaget, at stormen forbedrede istabet ved at få isen til at gå i stykker og efterlade den mere sårbar over for smeltning. De stormende vinde kan endda have skubbet is ind i varmere farvande, hvilket yderligere forbedret smeltningen, siger forskere.
Imidlertid har andre forskere hævdet, at stormen kun spillede en mindre rolle i rekordlav.
A studere offentliggjort i 2013 analyserede virkningen af stormen ved hjælp af klimamodellering. Forskerne kørte to sæt simuleringer: en spejling af arktiske forhold i 2012 med august-stormen inkluderet og en spejling i 2012-betingelser uden stormen.
Undersøgelsen fandt, at i begge sæt simuleringer faldt den arktiske havis til en ny rekordlav. I simuleringerne inklusive stormen blev rekordlavet dog indstillet ca. 10 dage tidligere end i simuleringerne uden stormen.
Resultaterne antyder, at andre faktorer var vigtigere for de rekord lave isforhold, der blev set i 2012, sagde forskerne. For eksempel var det arktiske sommertemperaturer det år varmere end gennemsnittet, og ispakken bestod stort set af ”førsteårsis”- ung is, der er mere tilbøjelig til at smelte.
Ændringer i udstrækningen af arktisk havis i alderen mindre end et år (lyseblå) til is i alderen fire år og derover (mørkeblå) over tid. Omfanget vises i den samme uge (22.-28. Oktober) fra 1985-2019. Datakilde: National Snow and Ice Data Center. Kort efter Carbon Brief ved hjælp af Highcharts
Mens undersøgelsen var med til at belyse cyklonen i 2012, forbliver den sande påvirkning af arktiske storme på havis stort set ukendt. ”Vi kiggede kun på en stor storm,” sagde studere medforfatter Dr. Ron Lindsay, fra University of Washington i 2013. "Hvis vi ønsker at forstå, hvordan storme vil påvirke isdækket i fremtiden, er vi nødt til at forstå effekten af storme under forskellige forhold."
Et af forskningsformålene med MOSAiC-ekspeditionen er at undersøge virkningen af arktiske storme på havis i et helt år under en lang række forhold.
I en 50 km-radius omkring MOSAiCs største islejr har forskere installeret et netværk af flydende forskningsstationer. Disse stationer er hjemsted for en række instrumenter, der i det næste år vil tage næsten kontinuerlige målinger af ændringer i atmosfæren, havis og havet.
Et af disse instrumenter, a gigantisk metalskede opsat af Persson og hans kolleger, vil blive brugt til at studere arktiske storme. Slæden er dækket af forskellige udstyrsstoffer, der måler ændringer i atmosfæren.
Det vigtigste sæt til overvågning af passerende arktiske storme er et "sonisk anemometer" - et instrument, der stikker ud fra siden af slæden, der bruger lydbølger til at måle ændringer i vindhastighed og retning.
Dr. Ola Persson og en kollega knytter et sonisk anemometer til et videnskabeligt instrument i det centrale arktiske hav. Kredit: Daisy Dunne for Carbon Brief
Slæden har også et avanceret GPS-system, der giver forskere mulighed for at spore isflakernes placering i realtid.
Ved hjælp af disse instrumenter planlægger forskerne at overvåge vindens hastighed og styrke under storme - og om disse vinde får havisen til at bryde fra hinanden og bevæge sig i forskellige retninger.
”Vi vil forhåbentlig være i stand til at kortlægge isens reaktion under en cyklon og se, om de høje vinder, som cykloner bringer, får isen til at afvige,” siger Hutchings.
Forskningen er risikabel. En særlig alvorlig storm kan få havisen til at splitte i to eller gå i stykker fra hinanden og få forskernes instrumenter til at falde i havet.
”Det er noget, der vil være interessant at se, hvilke isflader overlever i sidste ende - og som ikke gør det,” siger Dr. Thomas Krumpen, en havisforsker fra AWI og co-cruise leder ombord på Akademik Fedorov.
Målingerne foretaget indtil ekspeditionens afslutning i september 2020 kunne forhåbentlig kaste mere lys over virkningen af arktiske storme på isdækningen.
Storme på flugt
En af grundene til, at MOSAiC-forskere er opsat på at indsamle data om arktiske storme, er, at nogle beviser antyder, at de kunne påvirke klimaforholdene væk fra polerne.
Dette skyldes, at det under visse betingelser ser ud til, at det arktiske vejr kan undslippe den polære region og nå ned i mellemlængder, siger Persson.
Et eksempel på dette skete i begyndelsen af 2019, da dele af USA og Canada blev ramt af et ekstrem kold snap der sendte temperaturer faldende til -17C og nedenfor.
En mand grave ud en rød Chevrolet-bil fra parkeringsplads sne om morgenen. Toronto, Canada. 29. januar 2019. Kredit: Torontonisk / Alamy-stockfoto
Selvom videnskab er endnu ikke sikker, ser det ud til, at arktiske storme kan bevæge sig ud af Arktis og ind i mellemlængderne, når der er en forstyrrelse i "stratosfærisk polær virvel”- et lavtryksvejrsystem, der ligger omkring 50 km over Arktis.
Når den forstyrres, kan den polære hvirvel svækkes - så det kolde vejr, som det normalt indeholder, spreder ud i mellembreddegraderne. ”[Dette] bringer en masse kølig luft og spinder meget storme og snefald op,” siger Persson.
Diagrammet nedenfor viser, hvordan en svækket polarvirvel kan tillade koldt arktisk vejr at flygte fra den nordlige pol.
Videnskaben bag polarhvirvelen. Kredit: NOAA
Selvom mellembredderne har set flere bemærkelsesværdige kolde snaps i de senere år, er det endnu ikke klart, om sådanne begivenheder bliver mere sandsynlige, siger Persson.
Ved at indsamle data om bevægelser af arktisk storm i løbet af MOSAiC, håber han at få en bedre forståelse af, hvor ofte de rejser ud af Arktis. ”Det korte svar er, at der er nogen indflydelse på mellembreddegradene fra arktiske cykloner, men vi ved ikke, med hvilken regelmæssighed der sker.”
Om forfatteren
Daisy Dunne var en af fem journalister, der blev udvalgt til at rapportere om MOSAiC. Hendes omkostninger, når hun forlader Tromsø, blev dækket af Alfred Wegener-instituttet, der organiserede ekspeditionen.
Denne artikel optrådte oprindeligt på Carbon Brief
Relaterede bøger
Klimaændringer: Hvad alle har brug for at vide
af Joseph Romm
Den væsentligste grundmand til, hvad der vil være det afgørende spørgsmål i vores tid, Klimaændringer: Hvad alle har brug for at vide® er et klart øje overblik over videnskaben, konflikterne og implikationerne af vores opvarmende planet. Fra Joseph Romm, Chief Science Advisor for National Geographic's År med at leve farligt -serien og en af Rolling Stone's "100 mennesker, der skifter Amerika," Climate Change tilbyder brugervenlige, videnskabeligt strenge svar på de mest vanskelige (og ofte politiserede) spørgsmål omkring, hvad klimatolog Lonnie Thompson har betragtet som "en klar og nuværende fare for civilisationen." Fås på Amazon
Klimaændringer: Videnskaben om global opvarmning og vores energi fremtid 2. udgave Udgave
af Jason Smerdon
Denne anden udgave af Climate Change er en tilgængelig og omfattende guide til videnskaben bag global opvarmning. Smukt illustreret er teksten rettet mod studerende på forskellige niveauer. Edmond A. Mathez og Jason E. Smerdon giver en bred, informativ introduktion til videnskaben, der ligger til grund for vores forståelse af klimasystemet og virkningerne af menneskelig aktivitet på opvarmningen af vores planet. Mathez og Smerdon beskriver de roller, som atmosfæren og havet leg i vores klima, introducer begrebet strålingsbalance og forklar klimaændringer, der skete i fortiden. De detaljerer også de menneskelige aktiviteter, der har indflydelse på klimaet, såsom drivhusgas- og aerosolemissioner og afskovning, samt virkningerne af naturfænomener. Fås på Amazon
Videnskaben om klimaforandringer: et praktisk kursus
af Blair Lee, Alina Bachmann
Videnskaben om klimaændringer: Et hands-on-kursus bruger tekst og atten praktiske aktiviteter at forklare og lære videnskaben om global opvarmning og klimaændringer, hvordan mennesker er ansvarlige, og hvad der kan gøres for at bremse eller stoppe frekvensen for global opvarmning og klimaændringer. Denne bog er en komplet, omfattende guide til et væsentligt miljøemne. Emner, der er dækket af denne bog, inkluderer: hvordan molekyler overfører energi fra solen til at varme atmosfæren, drivhusgasser, drivhuseffekten, global opvarmning, den industrielle revolution, forbrændingsreaktionen, feedback-løkker, forholdet mellem vejr og klima, klimaændringer, kulstofdræn, udryddelse, kulstofaftryk, genbrug og alternativ energi. Fås på Amazon
Fra udgiveren:
Køb på Amazon går til at bekæmpe omkostningerne ved at bringe dig InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, , ClimateImpactNews.com uden omkostninger og uden annoncører, der sporer dine browservaner. Selv hvis du klikker på et link, men ikke køber disse valgte produkter, betaler alt andet, du køber i det samme besøg på Amazon, en lille provision. Der er ingen ekstra omkostninger for dig, så vær venlig at bidrage til indsatsen. Du kan også bruge dette link at bruge til Amazon når som helst, så du kan hjælpe med at støtte vores indsats.
