Зимой 2015/16 года произошло то, чего никогда прежде не наблюдалось в таких масштабах: в конце декабря в некоторых частях Арктики на несколько дней поднялась температура выше нуля градусов по Цельсию. К северу от Шпицбергена была зарегистрирована температура до восьми градусов. Столь высокие температуры не регистрировались в зимнее полугодие с начала систематических измерений в конце 1970-х гг. В результате этого необычного тепла морской лед начал таять.
«Мы слышали об этом из средств массовой информации», - говорит Хейни Вернли, профессор атмосферной динамики в ETH Zurich. Эта новость пробудила его научное любопытство, и группа, возглавляемая его тогдашним докторантом Ханином Биндером, исследовала этот вопрос. В ноябре 2017 года они опубликовали свой анализ этого исключительного события в журнале Geophysical Research Letters.
В нем исследователи показывают, как возникли эти необычные температуры: три разных воздушных потока встретились над Северным морем между Шотландией и южной Норвегией, перенося теплый воздух на север на высокой скорости, как будто по «шоссе».
Одно воздушное течение зародилось в Сахаре и принесло с собой приповерхностный теплый воздух. Начнем с того, что температура этого воздуха была около 20 градусов по Цельсию. В то время как он остыл на пути к Арктике, он все еще был выше нуля, когда прибыл. «Теплый приповерхностный субтропический воздух крайне редко доходит до Арктики», - говорит Биндер.
Второе воздушное течение зародилось в самой Арктике, что поразило ученых. Начнем с того, что этот воздух был очень холодным. Однако воздушная масса, также прилегавшая к земле, двигалась на юг по криволинейной траектории и, находясь над Атлантикой, значительно прогревалась тепловым потоком с океана, прежде чем присоединиться к субтропическому воздушному потоку..
Третий поток теплого воздуха начался как холодная воздушная масса в верхней тропосфере, с высоты более 5 километров. Эти воздушные массы переносились с запада на восток и опускались в стационарной области высокого давления над Скандинавией. Таким образом, сжатие согревало изначально холодный воздух перед тем, как он попадал на «шоссе в Арктику».
Теплый воздушный транспорт к полюсу
Эта магистраль воздушных потоков стала возможной благодаря определенному созвездию систем давления над северной Европой. В рассматриваемый период над Исландией развивались интенсивные системы низкого давления, а над Скандинавией сформировалась чрезвычайно стабильная область высокого давления. Это создало своего рода воронку над Северным морем, между Шотландией и южной Норвегией, которая направляла различные воздушные потоки на север, в Арктику.
Это шоссе длилось примерно неделю. Затем системы давления пришли в упадок, и Арктика вернулась в свое типичное зимнее состояние. Однако достаточно теплого периода, чтобы толщина морского льда в некоторых частях Арктики уменьшилась на 30 сантиметров - в период, когда лед обычно становится толще и шире.
«Эти погодные условия и их влияние на морской лед были действительно исключительными», - говорит Биндер. Исследователям не удалось выявить прямую связь с глобальным потеплением. «Мы провели анализ только одного события, мы не исследовали долгосрочные климатические аспекты», - подчеркивает Биндер.
Системы высокого давления вызывают таяние морского льда
Однако таяние арктических морских льдов летом - это совсем другая история. Долгосрочная тенденция ясна: минимальная протяженность и толщина морского льда в конце лета постоянно сокращается с конца 1970-х годов. Морской лед особенно сильно растаял в 2007 и 2012 годах - факт, который климатологи до сих пор не могут полностью объяснить. Вместе с Лукасом Паприцем из Бергенского университета Вернли исследовал причины этих выбросов. Их исследование только что было опубликовано в журнале Nature Geoscience.
Согласно их исследованиям, сильное таяние в вышеупомянутые годы было вызвано стабильными системами высокого давления, которые неоднократно формировались в течение летних месяцев. В этих безоблачных погодных условиях высокий уровень прямого солнечного света - солнце светит 24 часа в сутки в это время года - особенно усилил таяние морского льда.
Области низкого давления «нагнетают» воздушные массы в Арктику
Эти системы высокого давления образовались за счет притока воздуха из умеренных широт. Системы низкого давления в районах Северной Атлантики и Северной части Тихого океана, например, «нагнетают» воздушные массы в Арктику на высоте около восьми километров. Это подняло высоту тропопаузы, границы между тропосферой и стратосферой, в районе «инъекций». В результате приземное атмосферное давление внизу поднялось, и образовалась система высокого давления. Хотя примерно через десять дней оно снова рассеялось, за это время необычно большое количество морского льда растаяло, а оставшийся лед стал тоньше.
Исследование климатологов показало, что летом 2007 и 2012 годов, когда эти ситуации высокого давления возникали особенно часто, они приводили к безоблачным условиям каждый третий день. Высокий уровень солнечной радиации усилил и ускорил таяние морского льда. «Уровень солнечной радиации является основным фактором таяния льдов летом. В отличие от зимней аномалии, «нагнетаемый» воздух на высоте около 8 километров с юга не теплый - при минус 60 градусах он ледяной., - говорит Вернли.
"Поэтому температура воздуха очень мало влияет на лед." Кроме того, перенос на север теплых влажных воздушных масс на границе систем высокого давления снижает (тепло) излучение, что еще больше усиливает таяние..
Их анализ впервые позволил исследователям понять метеорологические процессы, приводящие к значительным колебаниям летнего таяния льда. «Наши результаты подчеркивают фундаментальную роль, которую погодные системы в умеренных широтах играют в периоды особенно интенсивного таяния льда в Арктике», - говорит профессор ETH.