You are hereГлава "Морской лед" из "Copenhagen Diagnosis: Climate Science Report"

Глава "Морской лед" из "Copenhagen Diagnosis: Climate Science Report"


By tookitook - Posted on 21 Декабрь 2009

Это перевод части посвященной морскому льду из доклада "]]>The Copenhagen Diagnosis: Climate Science Report]]>".  Доклад был подготовлен к Климатическому саммиту в Копенгагене с целью освятить основные изменения, которые произошли в климатической системе и наших знаниях о ней по сравнению с 2007 годом, когда был выпущен последний доклад IPCC AR4. Данный доклад похоже готовили в спешке, получился он достаточно куцым, но тем не менее полезная информация, наряду с полезными ссылками в нем имеется (насколько  можно судить по части посвященной морскому льду :)).

Основные положения:

  • Наблюдаемое летнее таянье морского льда в Северном ледовитом океане (СЛО) превышает предсказания моделей IPCC AR4;
  • Потепление связанное с существующим уровнем парниковых газов с большой долей вероятности приведет к тому, что в течении грядущих десятилетий СЛО летом будет свободен ото льда, тем не менее точное время когда это случится остается неопределенным;
  • Спутниковые наблюдения показывают небольшое увеличение протяженности Антарктического морского льда и изменения в его сезонном ходе, при этом с большими вариациями по регионам. Наиболее вероятной причиной являются изменения ветрового режима Южного океана, вызванные в свою очерередь уменьшением стратосферного озона.

Воможно наиболее впечатляющим изменением в наблюдаемых климатических параметрах за время прошедшее с последнего отчета IPCC было рекордное уменьшение льда в СЛО, которое не было предсказано моделями. Осредненные за пять дней значения протяженности морского льда в СЛО к 16 сентября 2007 года достигли минимальной отметки в 4.1 миллиона кватратных километров (Рис 13), на 1.2 миллиона квадратных километров меньше чем предыдущий минимум зафиксированный в 2005 году (это соответствует примерно суммарной площади Франции, Испании, Португалии, Бельгии и Нидерландов). Среднее значение летнего минимума льда, полученное при помощи микроволновых измерений со спутников за период с 1979 по 2000 годы, равняется 6.7 километров квадратных. По сравнению со средним в 2007 году растаяло на 2.6 миллиона квадратных километров больше льда (40% от среднего).

Сентябрьская протяженность льда за последние несколько десятилетий уменьшалась со скоростью 11.1 +-3.3% в десятилетие (NSIDC 2009). Это уменьшение было гораздо более быстрым чем то, что было расчитано какой бы то ни было климатической моделью учавствовавшей в докладе IPCC (Рис. 14). Это по всей вероятности произошло из-за недостатков моделей, включающих в себя
1) неполное представление физики альбедо льда, в частности представление снежниц (Pedersen et al. 2009) и отложений сажи (e.g. Flanner et al. 2007; Ramanathan and Carmichael 2008)
и 2) неполного представления физики вертикального и горизонтального перемешивания в океане (e.g. Arzel et al. 2006).

Зимняя протяженность морского льда в Арктике также уменьшилась с 1979 года, с меньшей скоростью. Распространенность в феврале уменьшалась со скоростью 2.9 ± 0.8%/десятилетие (NSIDC 2009).

Рис. 13. Пятидневное среднее протяженности морского льда, включающее 16 Сентября 2007 года в сравнении со средним годовым минимумом за период с 1979 по 2006 годы. Источник NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio.

Толщина морского льда также постепенно уменьшается на протяжении нескольких десятилетий. Например Lindsay et al. (2009) оценили что сентябрьская толщина льда уменьшается со скоростью 57 сантиметров в десятилетие с 1987 года. Такое же уменьшение толщины наблюдается и зимой. Например, в районе где существуют измерения толщины льда полученные при помощи сонаров подводных лодок, Kwok and Rothrock (2009) показали, что средняя толщина по району составлявшая в 1980 году 3.64 метра уменьшилась к 2008 до 1.89 метров. Таким образом за почти 30 лет толщина уменьшилась на 1.75 метра или 48%. К концу февраля 2009 года, возраст менее чем 10% морского льда в Арктике превышал два года, тогда как исторические оценки дают 30%.

Когда Северный Ледовитый Океан освободится ото льда?


Благодаря естетсвенной изменчивости климатической системы, невозможно предсказать точный год когда СЛО будет свободен ото льда летом. Тем не менее потепление атмосферы связанное с существующим уровнем парниковых газов с большой вероятностью приведет к свободной от морского льда Арктике в летний период. Существуют предположения что переход от постоянного к сезонному ледовому покрову произойдет стремительно, а не постепенно (Holland et al. 2006) благодаря обратным связям присущим Арктической климатической системе. Фактически по расчетам NCAR Climate System Model version 3 (CCSM3) описанным в Holland et al (2006), Арктика освобождается ото льда летом уже к 2040 году. Как замечено Lawrence et al. (2008) резкое уменьшение летнего льда в Арктике также является пусковым механизмом для быстрого потепления над сушей и послещей деградацией мерзлоты.

Рис. 14. Наблюденная (красная линия) и смоделированная протяженность морского льда в Северном Ледовитом Океане. Сплошная черная линия - среднее ансамбля 13 моделей IPCC, пунктирная линия - стандартное отклонение. Взято из Stroeve et al. (2007) обновлено чтобы включить данные за 2008. Минимум 2009 года составлял 5.10 миллионов километров квадратных, третий по величине минимум, который все еще ниже оценок моделей IPCC.

Антарктический морской лед


В отличии от Арктики, изменения в Антарктическом морском льду были гораздо меньше, протяженность их увеличивалась на 1% в десятилетие за период 1979-2006 (Cavalieri and Parkinson 2008; Comiso and Nishio 2008). Тем не менее существовали большие региональные различия в распределении Антарктического морского льда. Наприме в Море Уэдделла и море Росса протяженность льда увеличивалась, благодаря особенностям крупномасштабной атмосферной циркуляции, тогда как на востоке от Антарктического полуострова и вдоль побережья западной Антарктики (моря Амундсена и Белингсгаузена) происходило уменьшение площади льда, связанное с северными ветрами и увеличением приземной температуры воздуха (Lefebvre et al. 2004; Turner et al. 2009; Steig et al. 2009). Эти региональные изменения отражают глобальные изменения в сезонности льда, то есть в продолжительности и сроках образования и таяния (Stammerjohn et al. 2008).

Поскольку Антарктика это суша окруженная огромным Южным океаном, тогда как Арктика это небольшой океан окруженный огромными пространствами суши, и океан медленнее реагирует на потепление благодаря термальной устойчивости, можно ожидать, и климатические модели это показывают, что реакция на потепление в Антарктике будет медленнее. В добавок Turner et al.(2009) отмечают, что уменьшение концентрации атмосферного озона произошедшее из-за антропогенных выбросов фреонов привело к усилению приповерхностных ветров вокруг Антарктиды в Декабре-Феврале (лето). Они утверждают, что эти усиленные ветра фактически являются основной причиной для небольшого положительного тренда протяженности морского льда вокруг Антарктики наблюдаемого в последние десятилетия. Однако выброс фреонов регулируется Монреальским протоколом и концентрация их в атмосфере снижается, следовательно ожидается уменьшение озоновой дыры над Антарктидой, что приведет к увеличению таянья льда в течении последующих десятилетий.

Данных по толщине морского льда вокруг Антарктиды очень мало и достоверной информации по ее изменчивости нет.


NSDIC - National Snow and Ice Data Center, (2009) <http://nsidc.org/
news/press/20091005_minimumpr.html>.

Pedersen, C. A. et al., (2009) A new sea ice albedo scheme including
melt ponds for ECHAM5 general circulation model. Journal of
Geophysical Research 114, D08101.

Flanner, M. G. et al., (2007) Present-day climate forcing and response
from black carbon in snow. Journal of Geophysical Research
112, D11202.

Ramanathan, V. & G. Carmichael, (2008) Global and regional climate
changes due to black carbon. Nature Geoscience 1, 221-227.

Arzel, O. et al., (2006) Sea ice evolution over the 20th and 21st
centuries as simulated by the current AOGCMs. Ocean
Modelling 12, 401-415.

Lindsay, R. W. et al., (2009) Arctic sea ice retreat in 2007 follows
thinning trend. Journal of Climate 22, 165-175.

Kwok, R. & D. A. Rothrock, (2009) Decline in Arctic sea ice thickness
from submarine and ICESat records: 1958–2008. Geophysical
Research Letters 36, L15501.

Holland, M. M. et al., (2006) Future abrupt reductions in the summer
Arctic sea ice. Geophysical Research Letters 33, L23503.

Lawrence, D. M. et al., (2008) Accelerated Arctic land warming and
permafrost degradation during rapid sea ice loss. Geophysical
Research Letters 35, L11506.

Cavalieri, D. J. & C. L. Parkinson, (2008) Antarctic sea ice variability and
trends, 1979-2006. Journal of Geophysical Research 113,
C07004.

Comiso, J. C. & F. Nishio, (2009) Trends in the sea ice cover using
enhanced and compatible AMSR-E, SSM/I and SMMR data.
Journal of Geophysical Research 113, C02S07.

Lefebvre, W. et al., (2004) Influence of the southern annular mode on the
sea-ice-ocean system. Journal of Geophysical Research 109,
C090005.

Turner, J. et al., (2009) Non-annular atmospheric circulation change
induced by stratospheric ozone depletion and its role in
the recent increase of Antarctic sea ice extent. Geophysical
Research Letters 36, L08502.

Steig, E. J. et al., (2009) Warming of the Antarctic ice-sheet surface since
the 1957 International Geophysical Year. Nature 457, 459-
462.

Stammerjohn, S. E. et al., (2008) Trends in Antarctic annual sea ice
retreat and advance and their relation to El Nino-Southern
Oscillation and Southern Annular Mode variability. Journal of
Geophysical Research 113, C03S90.