Защо Арктика се затопля по-бързо и какво означава това за нас?

автор Николай Петков

Затоплянето в Европа е 2 пъти над средното за света, а в района на Арктика е около 3 пъти над средното

Николай Петков е част от авторския екип на Климатека. Той е завършил магистратура специалност „Метеорология“ във Физическия факултет на СУ „Св. Климент Охридски“. Магистърската му теза е на тема „Климатични индекси – анализ на климата над Югоизточна Европа в близкото минало и настоящето“. Работи в екологично сдружение „За Земята“ като експерт и координатор.

Затоплянето в Арктика е около 3 пъти по-бързо от средното за света, а този факт се нарича полярно усилване. Само през последните 10 години районът на Арктика се е затоплил с около 0,75°C. Причините за това включват множество физически механизми, като най-същественият от тях е връзката между топенето на морския лед и допълнителното поглъщане на слънчева енергия от по-тъмната океанска вода. При най-песимистичните сценарии на IPCC, до края на века затоплянето в района вероятно ще превиши 8°C, тотално променяйки характеристиките му. Затоплянето има множество последствия – от топенето на леда и вечнозамръзналата почва в Гренландия, до ефекти върху времето в различни краища на света.

Според IPCC, средната температура на Земята се е повишила с около 1,2°C от края на 19 век насам. Това затопляне обаче не е равномерно – то е по-силно изразено над сушата, отколкото над океаните. В Европа затоплянето е 2 пъти над средното за света, а в района на Арктика повишението на температурата е около 3 пъти над средното (Фиг. 1). Изминалата година в Арктика бе шестата най-топла в историята, като четирите най-топли години са били след 2016 г.

По-силното затопляне в полярните географски ширини бива наричано полярно усилване (англ.polar amplification). Аналогичен процес се наблюдава и при температурата на Северния ледовит океан – горните 2 километра на океана се затоплят над 2 пъти по-бързо от средното за световните морски води.

Фигура 1. Повишение на средната температура в Арктика и в света от 1980 г. насам. Източник.

Какви са причините за по-голямото затопляне над Арктика?

Въпреки, че причините за по-голямото затопляне над Арктика все още не са напълно изяснени, съществуват няколко физически механизма, които могат да обяснят полярното усилване.

Най-съществена е връзката между топенето на морския лед и повишението на температурата.

По този начин се създава положителна обратна връзка – механизъм, при който промяна в състоянието на една система води до допълнителни ефекти, които още повече усилват първоначалната промяна. Така в Арктика, вместо почти цялата слънчева светлина да се отразява от леда, при повишение на температурата на въздуха ледът започва да се топи и се открива по-голяма площ от тъмна морска вода, която поглъща повече слънчева енергия. Това води до още по-голямо затопляне на водата, което предизвиква от своя страна още по-ускорено топене на ледовете. (Фиг. 2).

Фигура 2. Опростена схема на обратната връзка между затоплянето на атмосферата и топенето на морския лед. Източник. 

Качеството на леда намалява – той е по-тънък и “по-млад”. През последните 15 години почти липсва дългогодишен лед, тъй като по-голямата част от него се разтопява в рамките на 1 – 2 години (Фиг. 3).

Още по-съществени са загубите, ако се отчете обемът на арктичния лед – за периода 1979 – 2016 намаляването на обема на морския лед се оценява на над 70% през месец септември, когато започва полярната нощ и е сезонният минимум на морския лед.

Намаление на леда се наблюдава през цялата година. Например, площта на леда в Арктика през изминалия март, когато той достига своя годишен максимум, бе петата най-ниска в историята на спътниковите наблюдения.

Вероятно е намалението на леда в Арктика да е безпрецедентно за последните 1450 години,

според резултати от научно изследване. В анализа е извършена т.нар. реконструкция на база индиректни данни (англ. proxy data) – използвани са измервания от ледени ядра, дървесни пръстени, езерни седименти и др. от 69 места в района на Арктика, на база на които е направена субективна оценка за състоянието на морския лед през изминалите 15 века. Макар и резултатите от проучването да съдържат голяма доза несигурност, предвид, че използваните данни са показателни за осреднените метеорологичните условия (като температура и влага), те показват, че е малко вероятно да е имало толкова ниско ниво на морски лед в Арктика през последните 15 века, в сравнение със съвременните.

Част от другите фактори, които вероятно допринасят за полярното усилване, са:

• Намаляването на дните със снежна покривка през последните десетилетия в Скандинавския полуостров, Сибир и Северна Америка. Това води до сходна обратна връзка, като при топенето на морски лед и затоплянето на водата.
• Промяна на вертикалния температурен профил – в районите с температурни инверсии (когато температурата се повишава с височината), както е често случаят в полярните райони, по-бързото затопляне на повърхността може да доведе до отслабване на отделянето на топлина в космоса, т.е. до задържане на енергия.
• Транспорт на водна пара – според някои климатолози, поради отслабването на полярния вихър се улавя повече водна пара, която достига до полярните ширини. А тъй като водната пара е парников газ, това е допълнително обяснение за усиленото затопляне в Арктика.
• Затопляне на водите – над 90% от уловената от допълнителния парников ефект енергия бива поета от океана. По последни данни, океаните са поели рекордно количество топлина.
• Увеличение на изпарението – в следствие на намаляване на морския лед, се увеличава изпарението, т.е. се увеличава влагата и се образуват повече облаци. Според проучване, от 90-те години насам се наблюдава рязко нарастване на облачната покривка над Арктика, което води до задържане на повече енергия и е още един пример за положителна обратна връзка.
• Замърсяване със сажди – при изгарянето на горива, биомаса, както и при пожари в Северното полукълбо, се отделят сажди и немалка част от тях се озовават над Арктика. При утаяването си върху ледената покривка те я затъмняват, което води до поглъщане на повече слънчева енергия.

Последствията от затоплянето в Арктика не се ограничават само до топенето на морския лед

Затоплянето в Арктика има и много други въздействия, както върху неживата, така и върху живата природа.

Огромна част от пермафроста е застрашен от разрушаване

Пермафрост представлява вечно замръзнала земна повърхност, намираща се в северните ширини и високите планини. Около 15% от сушата в Северното полукълбо е с такива характеристики. Пермафростът съдържа огромни количества въглерод – остатъци от растения и органична материя, които не са успели да се разложат в замръзналата среда. При затоплянето на климата, пермафростът се топи и тази материя започва да се разгражда от бактерии, вследствие на което се отделят въглероден диоксид, метан и диазотен оксид. Арктическият пермафрост съдържа над 1700 милиарда тона въглерод, което е близо 50 пъти повече от годишните глобални емисии на въглероден диоксид. Тези парникови газове допълнително ускоряват процесите на парников ефект и затопляне и се създава още една положителна обратна връзка. През последните десетилетия се наблюдава значително отдръпване на пермафроста в северните райони на Европа, Азия и Северна Америка.

Фигура 5. Разрушаване на земята при топене на пермафрост. Източник.

Огромна част от пермафроста е застрашен от разрушаване дори и при благоприятен климатичен сценарий, сочат резултати от научно изследване. Според него замръзналата земя в крайните северни райони на Европа и в Западен Сибир ще се свие с 58% до края на века, при ограничаване на глобалното затопляне до около 1,8°C.

При достигането на определени нива на глобално затопляне е възможно да бъде премината повратна точка, след която отделянето на значителни емисии на парникови газове и допълнително затопляне да бъде необратимо. За момента все още няма точни оценки и проучвания колко точно от въглерода в пермафроста ще се отдели.

Освен глобални последствия, топенето на пермафроста е възможно да причини значителни щети върху релефа – пропадане на земята, образуване на езера, свлачища, което разрушава растенията и инфраструктурата.

Топенето на ледниците в Гренландия е сред най-опасните въздействия

Ледниците заемат около 80% от площта на най-големия остров в света и са средно 3 километра дебели. Загубата на лед в Гренландия се увеличава почти всяка година – в момента средно се топят 270 милиарда тона годишно. Освен това, ледниците в Гренландия се топят 100 пъти по-бързо от очакваното, според резултати от анализ, базиран на изчислителни модели.

Фигура 6. Визуализация на мащабите на топенето на ледниците. 1 гигатон лед е еквивалентен на блок с височина 341 метра, заемащ площта на Сентрал парк в Ню Йорк. Източник.

Сред причините за ускоряването на процесите на топене е, че при топенето им, част от стопената вода достига под ледниците, което спомага за придвижването им към океана. Други причини включват увеличаването на продължителността на периода на топене през годината и фактът, че все по-голяма площ от ледовете претърпява такова топене. Например, през юли 2012 г. вследствие на пренос на необичайно топла въздушна маса, в определени дни 97% от повърхността на ледовете в Гренландия претърпяват топене (обичайно не повече от половината от площта на леда на острова се топи през лятото, като по-голямата част от него бързо замръзва обратно). А през изминалата година, сезонът на топене на леда продължи и през рекордно топлия месец септември, в Гренландия той бе с близо 6 °C по-топъл от средното за периода 1991 – 2020 г.

В следствие на загубите през последните десетилетия ледниците губят височина, обем и площ, като последното лесно може да бъде проследено чрез спътникови снимки (Фиг. 7).

Гренландия е един от районите, където има особено висок риск от достигане на повратна точка на затопляне,

след която засиленото топене на ледовете ще стане неизбежно и дори необратимо, дори и при стабилизиране на повишението на световната температура.

Ключовото последствие от топенето на ледниците в Гренландия е приносът за покачването на морското равнище. При евентуално пълно стопяване на ледниците в Гренландия, морското равнище ще се повиши със 7 метра. Макар и това да е малко вероятно, въпреки това, особено при по-големи нива на емисии на парникови газове в бъдеще, ниско разположените градове, мегаполиси и райони ще бъдат застрашени, дори и морското равнище да се покачи само с 1 метър. Според Световната метеорологична организация, над 900 милиона души в тези райони са под заплаха.

Едно слабо, но постоянно покачване на водите във вече ниски райони, означава по-голяма вероятност от наводнения и от проникване на морска вода в земеделски райони, което води до загуба на културите. А дори и сега в някои островни държави като Вануату и Фиджи вече се налагат изселвания на общоности поради покачилото се равнище на океана.

Какво е влиянието върху времето в света? 

Както е известно, повишението на средната температура води до зачестяването на екстремни метеорологични явления. Например, през първите шест месеца на 2020 г. Сибир преживя период на необичайно високи температури, включително рекордните 38 °C в разположения отвъд Полярния кръг град Верхоянск на 20 юни 2020 г. Това доведе до широкомащабни последици, включително горски пожари, загуба на пермафрост и нашествие на вредители. Такова събитие е вероятно да се повтори веднъж на 130 години, според анализ на World Weather Attribution. Според изводите от доклада на Climate Crisis Advisory Group (CCAG) от 2021 г.

затоплянето в района на Арктика се счита за вероятен причинител на екстремни метеорологични явления не само за самия район, но и за целия свят. 

Основният начин, по който асиметричното затопляне в Арктика би могло да повлияе на времето в Европа ще бъде чрез промяна на атмосферната циркулация. Съществуват много проучвания, според които различни физически механизми (напр. отслабването на полярния вихър) имат влияние върху по-чести застудявания и/или по-ниски средни зимни температури в районите на умерените ширини. Тази тема е обект на допълнителни проучвания и анализи, за да се установи какво по-конкретно ще бъде влиянието на затоплянето върху екстремните явления. Със сигурност може да се каже, че зимите в Европа (и в България) са станали по-топли през последните десетилетия. А останалите влияния предстоят да бъдат проучени по-добре.

Забавяне на морските течения

Морските течения в Атлантическия океан ще отслабнат с 19% до 2050 г. според проведена симулация на глобален климатичен модел на океаните и континенталните ледове, симулиращ поведението на океана и морския лед при сценария на най-високи емисии на IPCC. Това показват резултатите от труд на австралийски учени, който е с основен фокус върху района на Антарктида. При бъдещо отслабване на морските течения в Атлантическия океан вероятно би се наблюдавало намаление на затоплянето на температурата на въздуха в Северното полукълбо и намаление на валежите в района на Северния Атлантически океан. Всъщност, вече има наблюдавано такова отслабване, и съответно понижение на средната температура на водите в района южно от Гренландия и Исландия.

Забавянето на океанските течения също така допълнително би ускорило климатичните промени, тъй като в такъв случай би се забавило и поглъщането на въглероден диоксид в океана (понастоящем се поглъща половината от антропогенния CO₂).

Какви са изгледите за в бъдеще?

Северният ледовит океан може да остане практически без лед по време на сезонния си минимум преди 2050 г., като вероятността това да се случи е над 66% според изводите от шестия оценъчен доклад на IPCC.

Един от малкото положителни аспекти би бил отварянето на Северния ледовит океан за преминаването от кораби и улесняване на търговията. Но има риск една много по-топла Арктика да бъде експлоатирана откъм природни ресурси – за добив на горива и полезни изкопаеми. Това крие неизбежни рискове от замърсяване на местната природа, с въздействия и върху местните населения.

Промени при биоразнообразието ще продължат да се наблюдават, особено при по-големи нива на затопляне. Например, в момента периодите на цъфтеж на морски фитопланктон, който е в основата на хранителната верига, продължават за по-дълго време. Това води до миграцията на риби от по-южни райони. В същото време, много местни видове като морски птици, тюлени и полярни мечки са под заплаха. Техният начин на живот е пряко свързан с наличието на лед и популациите им вече са намалели. За хората, живеещи в района на Арктика, като инуитските общности, намалението на биоразнообразието е заплаха за традиционния им начин на изхранване, което при липсата на алтернативи, е възможно да доведе до недостиг на храна.

Но ускореното затопляне в Арктика е не само симптом на измененията на климата, но и заплаха за хората по целия свят. При липса на мерки за овладяването на промените в климата, човечеството ще бъде изправено пред непредсказуеми последствия – като покачване на морското равнище, негативно влияние върху времето и биоразнообразието.

Източник заглавна снимка: Adobe Stock Images (свободен лиценз)

В статията са използвани материали от:

1. www.climateka.bg/bez-led-arktika-predi-2050/
2. www.worldweatherattribution.org/siberian-heatwave-of-2020-almost-impossible-without-climate-change/
3. www.climatesignals.org/climate-signals/arctic-amplification#more
4. www.ccag.earth/newsroom/arctic-is-ground-zero-as-warming-linked-to-increase-in-extreme-weather-events-across-the-world
5. www.climate.gov/news-features/understanding-climate/climate-change-spring-snow-cover-northern-hemisphere
6. www.scientificamerican.com/article/the-arctic-is-getting-crazy/
7. www.scientificamerican.com/article/scientists-track-the-source-of-soot-that-speeds-arctic-melt/
8. www.jpl.nasa.gov/news/thawing-permafrost-could-leach-microbes-chemicals-into-environment
9. climate.mit.edu/explainers/permafrost
10. www.carbonbrief.org/qa-how-is-arctic-warming-linked-to-polar-vortext-other-extreme-weather/
11. journals.ametsoc.org/view/journals/clim/32/15/jcli-d-19-0008.1.xml
12. www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/chapter/chapter-9/
13. news.mongabay.com/2021/04/arctic-biodiversity-at-risk-as-world-overshoots-climate-planetary-boundary/
14. www.arcticwwf.org/threats/climate-change/
15. www.universetoday.com/158589/greenlands-ice-loss-is-worse-than-we-thought/
16. https://www.nature.com/articles/s41586-023-05762-w.epdf?sharing_token=1XfjEiwBeRMjRaefJs5s9dRgN0jAjWel9jnR3ZoTv0N6Cb4xcqVX2aG3Xn7Rj30THD8-VYClPJdSBkh1jXIAy6uLp8R4eXY9xONtfzkk31La5-B_eJ8IjEtL5Gbwrtf5t6_4yV8HuOexZIch6W83igZ_es4sMmB-BzmPscVpk6RnW5lkWt0NlpDjrMU1sgwVWNMHS04WTfTtudRxSFSDdKk8LDMASF46OwdyP2VukxAkxmtPkJ79RXqHHQYhs6tfh5iVOqXEz3paUV9e_F3kVdkXPCDUOFbG4RlGbaP8s05j49otKKN1IfGWABvk-fRwXbnjHW30_CFM9gv6Y6eS7FEd9CGy97TJ7BITdFZKIUI%3D&tracking_referrer=www.theguardian.com
17. https://www.fisheries.noaa.gov/feature-story/reconstruction-major-north-atlantic-circulation-system-shows-weakening
18. https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aaz4876
19. https://www.linkedin.com/pulse/greenland-ice-cap-melting-even-faster-losing-270-billion-mirza/
20. https://climate.copernicus.eu/esotc/2022
21. https://www.carbonbrief.org/arctic-sea-ice-winter-peak-in-2023-is-fifth-lowest-on-record/