O związkach między intensywnością cyrkulacji termohalinowej na Atlantyku Północnym a sumami opadów w Hornsundzie (Spitsbergen)

Marsz, A. A.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

O związkach między intensywnością cyrkulacji termohalinowej na Atlantyku Północnym a sumami opadów w Hornsundzie (Spitsbergen)

Autorzy

Marsz A. A.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

The relationship between intensity of thermohaline circulation on the North Atlantic and precipitation totals at Hornsund (Spitsbergen)

Języki publikacji

Abstrakty

W pracy omówiono związki rocznych i kwartalnych sum opadów w Hornsundzie z intensywnością składowej powierzchniowej cyrkulacji termohalinowej (THC) na Atlantyku Północnym. Fazę i intensywność THC opisuje wskaźnik oznaczony jako DG3L. Analizy wykazują, że związki takie, silnie rozciągnięte w czasie, istnieją. Związki rocznych sum opadów oraz sum opadów w drugim półroczu (lipiec-grudzień) z THC są związkami pośrednimi. Wraz ze zwiększoną dostawą ciepła z transportem Wód Atlantyckich na północ, do Arktyki, rosną w wodach mórz Grenlandzkiego i Barentsa zasoby ciepła, w związku z czym wzrasta temperatura wody powierzchniowej (SST) i maleje pokrywa lodowa. Tym samym wzrasta powierzchnia wód wolnych od lodów, a powierzchnia morza ma wyższą temperaturę. Oba procesy prowadzą do wzrostu natężenia strumieni ciepła i pary wodnej z oceanu do atmosfery, co powoduje wzrost temperatury powietrza (SAT). Wzrost SAT prowadzi do podniesienia wysokości tropopauzy. W rezultacie ciągu procesów sterowanych przez zmienność THC powstają sprzyjające warunki do wzrostu sum opadów w okresie występowania zmniejszonej powierzchni lodów i silnej konwekcji w atmosferze (wzrost wodności i miąższości chmur). Te same procesy wyjaśniają wzrost udziału sum opadów ciekłych w sumie rocznej opadów w Hornsundzie oraz wystąpienie dodatniego trendu sum opadów. Opóźnienie (~6 lat) reakcji sum opadów względem zmian natężenia THC wynika z opóźnionego, w stosunku do przebiegu wskaźnika DG3L, przejścia cyrkulacji atmosferycznej nad Arktyką z reżimu cyrkulacji antycyklonalnej do reżimu cyrkulacji cyklonalnej. Zwiększenie frekwencji cyklonów nad Arktyką, poprzez wzrost częstości wypadania opadów frontalnych również sprzyja wzrostowi sum opadów. Bardziej rozszerzona analiza wskazuje, że zmienność THC reguluje, poprzez wzrost temperatury powietrza, sum opadów i zmianę struktury opadów (stałe/ ciekłe) również przebieg procesów ewolucji geosystemów lądowych.

The work discusses relationship between total annual and quarterly precipitation in Hornsund and intensity of surface component of thermohaline circulation (THC) on the North Atlantic. Phase and intensity of THC describes index marked as DG3L. Analysis shows that there are such dependencies, significantly extended in time. Relations between THC and total annual precipitation and sums of precipitation in second half of the year (July-December) are indirect dependencies. Together with increased heat supply with transport of Atlantic Water north to the Arctic, grow heat resources in waters of the Greenland and Barents seas. As a result, SST increases and decreases ice extent. Thereby increasing area of water free of ice cover and sea surface has a higher temperature. Both processes leads to an increase in intensity of heat flux and water vapor from ocean into atmosphere, causing an increase in air temperature (SAT). An increase in SAT leads to raise height of tropopause. As a result of a sequence of processes controlled by volatility of THC are generated favorable conditions for an increase of sum of precipitation during periods of reduced sea ice extent and strong convection into atmosphere (an increase in water content and thickness of clouds). These same processes explain an increase sum of liquid precipitation in annual precipitation structure in Hornsund and an occurrence of positive trend of sum of precipitation. Occurring delay (~ 6 years) reacting sum of precipitation in relation to course of indicator, that characterizes intensity variations of THC results from retarded, with respect to course of indicator DG3L, transition of atmospheric circulation over the Arctic from anticyclonic circulation regime to cyclonic circulation regime. Increased frequency of cyclones occurrence over the Arctic, through an increase in frequency of falling out frontal precipitation also favors growth of sum of precipitation. More extended analysis indicates that variability of THC regulates, by an increase in air temperature, total precipitation and change in precipitation structure (solid / liquid) and processes of evolution of land geosystems.

Słowa kluczowe

Północny Atlantyk THC (cyrkulacja termohalinowa) sumy opadów powierzchnia zlodzona Spitsbergen Hornsund

North Atlantic THC (Thermohaline Circulation) Spitsbergen Hornsund precipitation totals sea-ice extent

Wydawca

Stowarzyszenie Klimatologów Polskich

Czasopismo

Problemy Klimatologii Polarnej

Rocznik

2016

Tom

Nr 26

Strony

17--36

Opis fizyczny

Bibliogr. 43 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Marsz A. A.

aamarsz127@gmail.com

Stowarzyszenie Klimatologów Polskich

Bibliografia

1. Alekseev G.V., 2015. Proyavlenie i usilenie globalnogo potepleniya v Arktike. Fundamentalnaya i Prikladnaya Klimatologiya, 1: 11-26.
2. Alekseev G.V., Radionov V.F., Aleksandrov E.I., Ivanov N.E., Kharlanenkova N.E., 2015. Izmenenya klimata Arktiki pri globalnom poteplenii. Problemy Arktiki i Antarktiki, 1 (2015): 32-41.
3. Årthun M., Eldevik T., Smedsrud L.H., Skagseth Ø., 2012. Quantifying the Influence of Atlantic Heat on Barents Sea Ice Variability and Retreat. Journal of Climate, 25 (13): 4736-4743, doi: http://dx.doi.org/10.1175/JCLID-11-00466.1.
4. Graversen R.G., Mauritsen T., Tjernstrom M., Kallen E., Svensson, G., 2008. Vertical structure of recent Arctic warming. Nature, 451: 53-56.
5. Kahl J.D.W., Jansen M., Pulrang M.A., 2001. Fifty-Year Record of North Polar Temperatures Shows Warming. EOS Transactions, American Geophysical Union, 82 (1): 1-5. DOI: 10.1029/01EO00002.
6. Kalnay E., Kanamitsu M., Kistler R., Collins W., Deaven D., Gandin L., Iredell M., Saha S., White G., Woollen J., Zhu Y., Leetmaa A., Reynolds B., Chelliah M., Ebisuzaki W., Higgins W., Janowiak J. , Mo K.C., Ropelewski C., Wang J., Jenne R., Joseph D., 1996. The NCEP/NCAR 40-Year Reanalysis Project. Bulletin of the American Meteorological Society, 77 (3): 437-471.
7. Kostrzewski A., Zwoliński Z., 2013. Geosystemy Spitsbergenu – podstawy wydzieleń, zmiany krajobrazowe. [w:] red. Z. Zwoliński, A. Kostrzewski, M. Pulina. Dawne i współczesne geoekosystemy Spitsbergenu. Bogucki Wydwnictwo Naukowe, Poznań: 415-425.
8. Lien V.S., Vikebø F.B., Skagseth Ø., 2013. One mechanism contributing to co-variability of the Atlantic inflow branches to the Arctic. Nature Communications, 4, Art. no. 1488: 1-6. doi: 10.1038/ncomms2505.
9. Łupikasza E., 2007. Opady atmosferyczne. [w:] red. A.Marsz i A.Styszyńska: Klimat rejonu Polskiej Stacji Polarnej w Hornsundzie – stan zmiany i przyczyny. Wyd. Akademia Morska w Gdyni: 185-196.
10. Łupikasza E., 2008. Zależność występowania rodzaju opadów od temperatury powietrza w Hornsundzie (Spitsbergen) w okresie 1978-2007. Problemy Klimatologii Polarnej, 18: 99-112.
11. Łupikasza E., 2009. Zmiany intensywności opadów w Hornsundzie (Spitsbergen) w okresie 1978-2008. Problemy Klimatologii Polarnej, 19: 169-188.
12. Łupikasza E., 2013. Atmospheric precipitation. [w:] red. A. Marsz & A. Styszyńska: Climate and Climate Change at Hornsund, Svalbard. Wyd. Akademii Morskiej w Gdyni: 199-211 .
13. Marsz A.A., 2015. Model zmian powierzchni lodów morskich Arktyki (1979-2013) - zmienne sterujące w modelu „minimalistycznym” i ich wymowa klimatyczna. Problemy Klimatologii Polarnej, 25: 249-334.
14. Marsz A.A., Styszyńska A., 2007. Zmiany powierzchni lodów morskich i kształtowanie się temperatury powierzchni otaczających mórz. [w:] red. A. Marsz i A. Styszyńska: Klimat rejonu Polskiej Stacji Polarnej w Hornsundzie – stan, zmiany i przyczyny. Wyd. Uczelniane Akademii Morskiej w Gdyni: 22-44.
15. Marsz A.A., Styszyńska A., 2009. Kontrola oceaniczna procesów ocieplenia Arktyki - odmienny punkt spojrzenia na przyczyny zmian klimatu w Arktyce. Problemy Klimatologii Polarnej, 19: 7-39.
16. Marsz A.A., Styszyńska A., 2013. Changes in the sea ice area and the surface temperatures of sorrounding seas. [w:] red. A. Marsz i A. Styszyńska. Climate and Climate Change at Hornsund, Svalbard. Wyd. Akademii Morskiej w Gdyni: 28-55.
17. Marsz A.A., Niedźwiedź T., Styszyńska A., 2013. Współczesne zmiany klimatu Spitsbergenu jako podstawa wyznaczania zmian krajobrazowychj. [w:] red. Z. Zwoliński, A. Kostrzewski, M. Pulina. Dawne i współczesne geoekosystemy Spitsbergenu. Bogucki Wydwnictwo Naukowe, Poznań: 391-413.
18. Marsz A.A., Styszyńska A., Pękala K., Repelewska-Pękalowa J., 2014. Influence of meteorological elements on changes in active-layer thickness in the Bellsund region, Svalbard. Permafrost and Periglacial Processes, 24 (4): 304-312, DOI: 10.1002/ppp.1790.
19. Miętus M. (red). Roczniki Meteorologiczne Stacji Hornsund. Wyd. IMGW, Oddział Morski w Gdyni, Gdynia: 61 s.
20. Kolejno roczniki z lat: 1978/79, 1979/80, 1980/1981, 1982/83, 1983/84, 1984/85, 1985/86, 1986/87, 1987/88, 1988/89, 1989/1990, 1990/91, 1991/92, 1992/93, 1993/94, 1994/95, 1995/96, 1996/97, 1997/98, 1998/99, 1999/2000.
21. Niedźwiedź T., 1992. Wybrane problemy klimatologii synoptycznej Spitsbergenu. Problemy Klimatologii Polarnej, 2: 77-84.
22. Niedźwiedź T., 1997. Częstość występowania typów cyrkulacji nad Spitsbergenem (1951-1995). Problemy Klimatologii Polarnej, 7: 9-18.
23. Niedźwiedź T., 2007. Cyrkulacja atmosferyczna. [w:] red. A. Marsz i A. Styszyńska: Klimat rejonu Polskiej Stacji Polarnej w Hornsundzie – stan, zmiany i przyczyny. Wyd. Uczelniane Akademii Morskiej w Gdyni: 45-63.
24. Niedźwiedź T., 2013. The Atmosperic Circulation. [w:] red. A. Marsz i A. Styszyńska. Climate and Climate Change at Hornsund, Svalbard. Wyd. Akademii Morskiej w Gdyni: 57-74.
25. Piechura J., Walczowski W., 2009. Warming of the West Spitsbergen Current and sea ice north of Svalbard. Oceanologia, 51 (2): 147-164.
26. Polyakov I.V., Alekseev G.V., Timokhov L.A., Bhatt U.S., Colony R.L., Simmons H.L., Walsh D., Walsh J.E., Zakharov V.F., 2004. Variability of the intermediate Atlantic water of the Arctic Ocean over the last 100 years. Journal of Climate, 17 (23): 4485-4497.
27. Polyakov I.V., Timokhov L.A., Alexeev V.A., Bacon S., Dimitrenko I.A., Fortier L., Frolov I.E., Gascard J-C., Hansen E., Ivanov V.V., Laxon S., Mauritzen C., Perovich D., Shimada K., Simmons H.L., Sokolov V.T., Steele M., Toole J., 2010. Arctic Ocean Warming Contributes to Reduced Polar Ice Cap. Journal of Physical Oceanograpy, 40: 2743-2756. DOI: 10.1175/2010JPO4339.1.
28. Polyakov I.V., Pnyushkov A.V., Timokhov L.A., 2012. Warming of the Intermediate Atlantic Water of the Arctic Ocean in the 2000s. Journal of Climate, 25 (23): 8362-8370. doi: http://dx.doi.org/10.1175/JCLI-D-12-00266.1
29. Schauer U., Loeng H., Rudels B., Ozhigin V.K., Dieck W., 2002. Atlantic Water flow through the Barents and Kara Seas. Deep-Sea Research I, 49: 2281–2298.
30. Schweiger A.J., 2004. Changes in seasonal cloud cover over the Arctic seas from satellite and surface observations. Geophysical Research Letters, 31: L2207. doi:10.1029/2004GL020067.
31. Simmonds I., Burke C., Keay K., 2008. Arctic Climate Change as Manifest in Cyclone Behavior. Journal of Climate, 21 (22): 5777-5796. DOI: 10.1175/2008JCLI2366.1.
32. Smedsrud L.H., Ingvaldsen R., Nilsen J.E.O., Skagseth Ø., 2012. Heat in the Barents Sea: transport, storage, and surface fluxes. Ocean Sciences, 6: 219-234.
33. Smith T.M., Reynolds R.W., Peterson T.C., Lawrimore J., 2008. Improvements to NOAA's Historical Merged Land-Ocean Surface Temperature Analysis (1880-2006). Journal of Climate, 21 (10): 2283-2296. doi: http://dx.doi.org/10.1175/2007JCLI2100.1.
34. Styszyńska A., 2011. Wpływ zmian temperatury wody powierzchniowej mórz Barentsa, Norweskiego i Grenlandzkiego na trend rocznej temperatury powietrza na Spitsbergenie. Problemy Klimatologii Polarnej, 21: 115-131.
35. Styszyńska A., 2013. The Winds. [w:] red. A.Marsz i A.Styszyńska. Climate and Climate Change at Hornsund, Svalbard. Wyd. Akademii Morskiej w Gdyni: 81-99.
36. Vavrus S., Holland M.M., Bailey D.A., 2011. Changes in Arctic clouds during intervals of rapid sea ice loss. Climate Dynamics, 36: 1475-1489. doi:10.1007/s00382-010-0816-0.
37. Walczowski W., Piechura J., 2007. Pathways of the Greenland Sea warming. Geophysical Research Letters, 34: L10608, 1-5. doi:10.1029/2007GL029974.
38. Zakharov V.F., 1981. L’dy Arktiki i sovremennye prirodnye processy. Gidrometeoizdat, Leningrad: 136 s.
39. Zakharov V.F., 1987. Morskie l’dy i klimat. [w:] red. V.M. Kotlyakov i M.E. Grosvald, Vzaimodejstvie oledenenij s atmosferoj i okeanonom. Wyd. Nauka, Moskva: 66-90.
40. Zakharov V.F., Malinin V.N., 2000. Morskie l’dy i klimat. Gidrometeoizdat, Sankt Peterburg: 92 s.
41. Ziaja W., 2002. Changes of the landscape structure of Sørkappland. [w:] red. W. Ziaja i S. Skiba, Sørkappland landscape structure and functioning (Spitsbergen, Svalbard), Wyd. Uniwersytetu Jagiellońskiego, Kraków; 18-50.
42. Ziaja W., 2004. Spitsbergen landscape under 20th century climate change: Sørkapp Land. AMBIO, 33 (6): 295-299.
43. Ziaja W., 2015. Landscape–seascape dynamics in the isthmus between Sørkapp Land and the rest of Spitsbergen: Will a new big Arctic island form? AMBIO, 44 (4): 332-342.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017)

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-631bc776-f900-456d-909a-c55539d50109