ETCW az Északi-sarkvidéken

A huszadik század eleji felmelegedés az Északi-sarkvidéken - egy lehetséges mechanizmus

Az Északi-sarkvidék 1920-40-es felmelegedése a huszadik század egyik legrejtélyesebb éghajlati anomáliája. Az Északi-sarkvidék mintegy 15 év alatt 1,7 °C-kal melegedett, és több mint egy évtizeden át meleg maradt. Ez a régió felmelegedése nagyságrendileg hasonló ahhoz, ami a következő évtizedekben az antropogén eredetű éghajlatváltozás következményeként várható. Az 1940-es évek végén fokozatos lehűlés kezdődött, ami a hőmérsékletet sokkal alacsonyabb értékekre hozta vissza, bár nem olyan hidegre, mint a felmelegedés kezdete előtt. Itt kimutattuk, hogy ez a felmelegedés összefüggött a Norvégiától északra lévő nyugati-délnyugati szél jelentős növekedésével, amelyet feltehetően a nyugati-délnyugati szél jelentős növekedése indított el, ami a viszonylag meleg észak-atlanti áramlatból az Észak-Norvégia és a Spitzbergák közötti átjárón keresztül a Barents-tengerbe irányuló fokozott légköri és óceáni hőszállításhoz vezetett. Hangsúlyozni kell, hogy a megnövekedett szél nem volt összefüggésben az NAO-val, amely valójában az 1920-as években gyengült, és a meleg sarkvidéki anomália teljes időszakában gyenge maradt. Kimutattuk, hogy a felmelegedés mögött álló folyamat valószínűleg a tengeri jégtakaró csökkenése volt, főként a Barents-tengeren.

Ez nem váratlan eredmény a tengeri jég éghajlati hatása miatt a nyílt tengerhez képest, de érdekes, mivel a korábban rendelkezésre álló tengeri jégadatok (Chapman és Walsh 1993) nem jelezték a tengeri jégtakaró csökkenését az 1930-as és 1940-es években. Amint azonban itt bemutattuk, a legújabb tengeri jégadatbázisok valójában visszahúzódást mutattak ebben az időszakban. A különböző tengeri jégadatokkal kényszerített légköri modellel végzett kísérletek, valamint a kapcsolt modell integrációjának vizsgálata nagyjából megegyezik a megfigyelési adatokkal, és 1°C-os felmelegedést feltételez az Északi-sarkvidéki tengeri jég 1 Mkm2 -es csökkenéséhez.

A kapcsolt modell értékelése azt sugallja, hogy a felmelegedés nagy részét a meleg óceáni víznek a Barents-tengerbe történő szállítása okozza, az óceáni modell legfelső 125 méterében, amelyet a normálisnál erősebb felszíni szelek hajtanak.

A megerősödött nyugati szelek oka nyitott kérdés, és itt csak lehetséges magyarázatokat tudunk adni. Kimutatták, hogy az Északi-sarkvidéken lehetségesek dekádméretű belső oszcillációk, amelyek oszcillációs periódusát az óceáni vagy tengeri jégcirkuláció változékonyságának jellegzetes időskálája határozza meg. Ezek a mechanizmusok megkövetelik az óceáni/tengeri jégcirkuláció dinamikus válaszát a légköri cirkulációra (amely viszonylag gyorsan reagál a felszíni feltételek változásaira), ami a dekadikus oszcillációs hurok kialakulásához szükséges késleltetést eredményez. Valószínű, hogy a javasolt mechanizmusok felelősek lehetnek a multidecadális ingadozásokért is, mint például a huszadik század eleji felmelegedésért. Az Északi-sarkvidéki SAT rendelkezésre álló éghajlati rekonstrukciói alapján azonban nehéz azonosítani az 50-70 éves időskálájú, határozott oszcillációs változásokat. Azt javasoljuk, hogy a meleg sarkvidéki esemény több egymást követő, az Atlanti-óceán szektorában kifejezett magas szélességi nyugati széllel jellemezhető tél összevonásával jöhetett létre.

A Delworth és Knutson (2000) által bemutatott magas szélességi fokú meleg események lehetségesek, és egy hosszú integráció során egy kapcsolt modellel létrehoztak ilyen eseményeket. A hosszú ideig tartó esemény kialakulásának fontos tényezője, hogy mind a megfigyelések, mind a modellezési vizsgálatok egy dinamikus visszacsatolási mechanizmusra utalnak, amely a Barents-tengerben egy légköri hőforrás keletkezésével és a hozzá kapcsolódó ciklonális cirkuláció létrejöttével kapcsolatos. Egy ilyen cirkuláció, amint azt kimutattuk, a nyugat-délnyugati irányú légköri áramlás és a hozzá kapcsolódó hőtranszport fenntartására fog hatni a térségben. Alternatív megoldásként, ha a Barents-tengeren a tengeri jég kiterjedtebbé vált, a nyugati irányú beáramlási tendencia gyengül, ami a kiterjedt tengeri jégtakaró feltételeinek meghosszabbítását eredményezi.

Mondanom sem kell, hogy a sarkvidéki felmelegedés megindulásának szükséges feltétele a nagyléptékű légköri cirkulációban bekövetkező változásoktól függ. Ennek átfogó tárgyalása kívül esik e tanulmány keretein. Amint azt a bevezetőben tárgyaltuk, számos lehetőség van. Véleményünk szerint az éghajlati rendszerben zajló természetes folyamatok a legvalószínűbb okok; legalábbis a megfigyelésekből vagy a modellkísérletekből alig van információ az ellenkezőjére. Valójában okunk van azt hinni, hogy az ECHAM4/ OPYC3 modell természetes változékonyságát alábecsülik. A legutóbbi MPI kapcsolt modellkísérlet (fluxuskorrekció nélkül) erősebb multidecadális anomáliákat mutat. Úgy véljük továbbá, hogy az antropogén hatások valószínűtlenek, mivel a múlt század elején az erőltetés szerény volt, és ha mégis így lenne, akkor az éghajlati visszacsatolás sokkal erősebb lenne a becsültnél, és nem állna összhangban a jelenlegi megfigyelésekkel. A napenergia okozta kényszer nem zárható ki, mint lehetséges hipotézis (Lean és Rind 1998), de szenved attól a kellemetlen ténytől, hogy közvetlen megfigyelésekkel nem támasztják alá.

Milyen következményekkel járhatnak a tanulmány eredményei az északi-sarkvidéki éghajlat lehetséges alakulásának megértésére? A várható általános éghajlati felmelegedés ellenére a javaslat szerint az Északi-sarkvidék éghajlata több éven keresztül jelentős belső változásoknak lesz kitéve, amelyeket a magas szélességi körforgás sztochasztikus változásai indítanak el, majd a tengeri jég visszacsatolása erősít és tart fenn. A Barents-tenger térségét e tekintetben különösen érzékeny területként határozzák meg. Az Északi-sarkvidék éghajlatának reális szimulációja ezért megköveteli a légkör-óceán-tengervíz-jég visszacsatolási folyamatok pontos ábrázolását.

https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/17/20/1520-0442_2004_017...