В феврале 2018 года Арктика испытала экстремальную жару. Температура на Северном полюсе достигла точки таяния льда, примерно на 30-35 градусов (17-19 по Цельсию) выше нормы. Также недавно были проведены исследования, показывающие, что масса арктических ледников значительно уменьшилась с 1980-х годов более чем на 70%. Эти внезапные изменения климата затронули не только арктические регионы, но и водную, продовольственную и энергетическую безопасность по всему миру. Вот почему ученые-климатологи со всего мира уделяют все больше внимания этой модели ускоренного потепления, обычно называемой «арктическим усилением».
Международная группа исследователей, включающая профессора Сару Канг и Доён Ким из Школы городской и экологической инженерии UNIST, обнаружила, что местные концентрации парниковых газов, по-видимому, связаны с арктическим усилением.
Опубликованное в выпуске журнала Nature Climate Change за ноябрь 2018 года их исследование причин арктического усиления показывает, что локальные концентрации парниковых газов и обратные связи арктического климата перевешивают другие процессы. Это исследование было проведено помощником руководителя проекта Мальте Ф. Штукер из Центра физики климата IBS (ICCP) в Пусане, Южная Корея, и в нем приняли участие исследователи со всего мира, включая США, Австралию и Китай.
Долгосрочные наблюдения за приземными температурами показывают усиление приземного потепления в Канаде, Сибири, на Аляске и в Северном Ледовитом океане по сравнению с глобальным повышением средней температуры. Arctic Amplification согласуется с компьютерными моделями, имитирующими реакцию на повышение концентрации парниковых газов. Однако физические процессы, лежащие в основе усиленного потепления, все еще остаются неясными.
Используя сложное компьютерное моделирование, ученые смогли опровергнуть выдвинутые ранее гипотезы, в которых подчеркивалась роль переноса тепла из тропиков к полюсам как одного из ключевых факторов, способствующих усилению потепления в Арктике.
«Наше исследование ясно показывает, что локальное воздействие углекислого газа и полярные обратные связи наиболее эффективны в арктической амплификации по сравнению с другими процессами», - говорит помощник руководителя проекта Мальте Ф. Штукер, автор исследования..
Увеличение концентрации антропогенного диоксида углерода (CO2) задерживает тепло в атмосфере, что приводит к потеплению поверхности. Затем региональные процессы могут еще больше усилить или ослабить этот эффект, тем самым создавая типичную картину глобального потепления. В арктическом регионе потепление поверхности уменьшает площадь снежного покрова и морского льда, что, в свою очередь, снижает отражательную способность поверхности. В результате больше солнечного света может достигать верхних слоев почвы и океана, что приводит к ускоренному потеплению. Более того, изменения арктических облаков и вертикального профиля температуры атмосферы могут усилить потепление в полярных регионах.
Помимо этих факторов, тепло может переноситься в Арктику ветрами. «Мы наблюдаем этот процесс, например, во время явлений Эль-Ниньо. Потепление в тропиках, вызванное либо Эль-Ниньо, либо антропогенными выбросами парниковых газов, может вызвать глобальные сдвиги в атмосферных погодных условиях, что может привести к изменениям температуры поверхности в отдаленных регионах, таких как Арктика. », - сказал Кайл Армор, соавтор исследования и профессор атмосферных наук и океанографии Вашингтонского университета.
Более того, глобальное потепление за пределами арктического региона также приведет к повышению температуры Атлантического океана. Океанские течения, такие как Гольфстрим и дрейф Северной Атлантики, могут затем переносить более теплые воды в Северный Ледовитый океан, где они могут растопить морской лед и подвергнуться дальнейшему усилению из-за местных процессов.
Чтобы определить, способствуют ли тропическое потепление, атмосферный ветер и изменения океанских течений будущему расширению Арктики, команда разработала серию компьютерных моделей. «Сравнивая симуляции только с арктическими изменениями CO2 с симуляциями, в которых глобально применяется CO2, мы обнаруживаем схожие закономерности потепления в Арктике. физические процессы вне полярных регионов не играют большой роли, в отличие от предыдущих предположений», - говорит соавтор Сесилия Битц, профессор атмосферных наук Вашингтонского университета.
В тропиках, подпитываемых высокой температурой и влажностью, воздух может легко подниматься на большие высоты, а это означает, что атмосфера нестабильна. Напротив, арктическая атмосфера гораздо более устойчива по отношению к вертикальному движению воздуха. Это условие усиливает вызванное CO2 потепление в Арктике у поверхности. В тропиках - из-за нестабильной атмосферы - CO2 в основном нагревает верхние слои атмосферы, и энергия легко уходит в космос. Это противоположно тому, что происходит в Арктике: меньшее количество инфракрасного излучения выходит из атмосферы, что еще больше усиливает поверхностное потепление.
"Наше компьютерное моделирование показывает, что эти изменения в вертикальном профиле температуры атмосферы в арктическом регионе перевешивают другие региональные факторы обратной связи, такие как часто цитируемая обратная связь ледового альбедо", - говорит Мальте Стюкер.
Выводы этого исследования подчеркивают важность арктических процессов в контроле темпов отступления морского льда в Северном Ледовитом океане. Результаты также важны для понимания того, как чувствительные полярные экосистемы, вечная мерзлота Арктики и ледяной щит Гренландии отреагируют на глобальное потепление.