Wpływ zmian temperatury wód w Bramie Farero-Szetlandzkiej na temperaturę powietrza w Arktyce (1950-2005)

• Autorzy: Marsz A. A. , Przybylak R. , Styszyńska A.

Warianty tytułu

EN

The influence of changes of the water temperature in the Faeroe-Shetland Channel on the air temperature in Arctic (1950-2005)

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca analizuje związki między wskaźnikiem charakteryzującym zasoby ciepła w wodach atlantyckich wprowadzanych do Prądu Norweskiego, a dalej przez Prąd Zachodniospitsbergeński i Prąd Nordkapski do Arktyki, a roczną temperaturą powietrza w Arktyce. Analizę związków przeprowadzono dla Arktyki jako całości oraz jej sektorów: atlantyckiego, syberyjskiego, pacyficznego kanadyjskiego i sektora Morza Baffina. Wykazano istnienie silnie rozciągniętych w czasie (od 0 do 9 lat opóźnienia) związków z temperaturą powietrza w całej Arktyce, potwierdzających istotny statystycznie wpływ zmian zasobów ciepła w wodach na zmiany temperatury powietrza w Arktyce. Związki regionalne wykazują silne zróżnicowanie - na wzrost zasobów ciepła niemal natychmiastowo reaguje temperatura powietrza w Arktyce Atlantyckiej, z 2-6 letnim opóźnieniem temperatura powietrza w Arktyce Kanadyjskiej. Związki z temperaturą powietrza w sektorach syberyjskim i pacyficznym nie przekraczają progu istotności statystycznej. Zmiany temperatury powietrza w sektorze Morza Baffina wyprzedzają w czasie zmiany zasobów ciepła w wodach atlantyckich wprowadzanych następnie do Arktyki. To ostatnie może stanowić przyczynę okresowości w przebiegu temperatury powietrza w niektórych częściach Arktyki i strefy umiarkowanej.

EN

Styszyńska (2005, 2007) has shown the existence of clear statistical relationships between heat contents in the waters of the Atlantic flowing towards the Arctic via the Norwegian, West Spitsbergen, and North Cape currents and the air temperature in Spitsbergen, Jan Mayen and Hopen between the years 1982 and 2002. These relationships extend in time: following rises in the heat content of the waters of the Norwegian Current, an increase in air temperature follows in the same year and the following year. Heat contents in the Atlantic waters flowing towards the Arctic are assessed according to the average sea surface temperature (SST) in the Faeroe-Shetland Channel (grid 62°N, 004°W) from January to April. These values are used to calculate a determining indicator such as FS1-42L, established as the average of two successive years: data from one year (k) and the year preceding it (k-1). The aim of this work is to investigate whether there are relationships between FS1-42L and the air temperature in both the whole of the Arctic and in individual Arctic sectors and, if so, what the character of these relationships is. The data analysed were a set of yearly air temperatures for the whole of the Arctic and for particular Arctic sectors (fig. 2) according to Przybylak (2007), as well as a set of monthly SST values including values calculated for the FS1-42L indicator (NOAA NCDC ERSST v.1; Smith and Reynolds, 2002). The primary methodology employed was Cross-Correlation Function Analysis. The FS1-42L was established as a first value, with the yearly air temperature used as a lagged value. The analysis was carried out for a 55-year period, from 1951 to 2005. The analysis showed that, taken as a whole, relationships between heat contents leading to the Arctic and air temperature over the whole of the Arctic (calculated from averages of individual sectors) were not particularly significant, though there was marked significance in these relationships from year 0 (fig. 3) to year +9 (fig. 4). The strongest relationships were those from the same year for which the FS1-42L was dated, after which relationships grew gradually weaker, until they finally disappeared in the tenth year. In the Atlantic sector of the Arctic the relationship was strong and almost immediate (fig 5). In the Siberian (fig. 6) and Pacific (fig. 7) sectors there was an absence of statistically significant relationships, and any that did exist were weak, with varying degrees of ?echo? in air temperature reactions. Air temperature in the Canadian sector (fig. 8) reacted to increases in heat contents with a delay of 2 to 6 years, with the strongest relations from FS1-42L being noted with a 5-year delay. The situation in Baffin Bay was entirely different, with air temperature changes preceding changes in the heat contents of the waters of the Faeroe-Shetland Channel by 1 to 6 years. The maximum strengths of these relations were -5 and -4 per year (fig. 9). Analysis of the reasons for these regional variations in the influence of FS1-42L on air temperature allows us to conclude that a major role is played by the bathymetry of the Arctic Ocean. Atlantic waters sinking beneath Arctic Surface Water (ASW) contribute to changes in the temperature of Arctic Intermediate Water (AIW). Independent of the routes taken by the processes, the influence of AIW on the air temperatures in the Siberian and Pacific sectors is limited, with these sectors being isolated by wide shelves from the Arctic Ocean. In the Canadian sector, which is separated by narrow shelves from deep-water parts of the Arctic Ocean and is situated a relatively short distance from the Atlantic sector, the influence of heat contents on the ASW is apparent, with a certain delay. Changes in the air temperature of the Baffin Bay sector are related to the variable activity of the Labrador Current, bringing cold waters to the North from the Gulf Stream delta. The force of strong cooling waters from the Labrador Current, with the appropriate delay, result in a lessening of the heat contents in the Faroe-Shetland Channel. Because of the fact that there is a strong positive correlation between the yearly air temperatures of the Canadian and Baffin Bay sectors, a chain of dependencies emerges: air temperature in the American sectors of the Arctic the flow of Atlantic waters FS1-42L air temperature in the Atlantic Arctic sector Ž air temperature in the Canadian sector should generate quasi-periodic (> 10 years) air temperature courses.

Słowa kluczowe

PL

temperatura powierzchni oceanu; temperatura powietrza; Brama Farero-Szetlandzka; Prąd Norweski; Arktyka

EN

sea surface temperature; air temperature; Faeroe-Shetland Channel; Norwegian Current; Arctic

• Wydawca: Stowarzyszenie Klimatologów Polskich
• Czasopismo: Problemy Klimatologii Polarnej
• Rocznik: 2007
• Tom: nr 17
• Strony: 45--59
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys.

Twórcy

autor

Marsz A. A.

autor

Przybylak R.

autor

Styszyńska A.

• Katedra Meteorologii i Oceanografii Nautycznej, Wydział Nawigacyjny, Akademia Morska ul. Sędzickiego 19, 81–374 Gdynia,

Bibliografia

• 1. Atłas Arktiki, 1985, (red.) Treshnikov A.F., Glavnoe Upravlene Geodezji i Kartografii, Moskva: 204 s.
• 2. Baryševskaya G.I, 1979, Raspredelenie vod Golfstrima po akvatorii Severnoj Atlantiki. Trudy GOI, 146: 14–22.
• 3. Baryševskaya G.I., 1983, Transformaciya vod Golfstrima v rajone ego razdeleniya. Trudy GOI, 164: 30–36.
• 4. Baryševskaya G.I., Šubenko A.P., 1983, Nekotorye rezultaty issledovaniya cirkulyacii v delte Golfstrima. Trudy GOI, 164: 37–44.
• 5. Bengtsson L., Semenov V.A., Johannessen O., 2003, The early century warming in the Arctic – a possible mechanism. Report No. 345. Max-Planck-Institut fur Meteorologie, Hamburg: 3–31 [również: pod tym samym tytułem: 2004; Journal of Climate, vol. 17 (20): 4045–4057].
• 6. Johannessen O.M., Bengtsson L., Miles M. W., Kuzmina S.I., Semenov V.A., Alekseev G.V., Nagurnyi A.P., Zakharov V.F., Bobylev L.P., Pettersson L.H., Hasselmann K., Cattle H.P., 2004, Arctic climate change: observed and modelled temperature and sea-ice variability Tellus, 56A (4): 328–341.
• 7. Marsz A., 1997, Współoddziaływanie klimatyczne między strefą tropikalną a północną częścią strefy umiarkowa-nej, strefą subarktyczną i arktyczną wzdłuż brzegów zachodniej części północnego Atlantyku. Problemy Klimatologii Polarnej, 7: 167–234.
• 8. Marsz A., 2001, Rozkład anomalii temperatury na powierzchni Północnego Atlantyku a wartości zimowego wskaź-nika Oscylacji Północnego Atlantyku – problem prognozy wartości wskaźnika. Prace Wydziału Nawigacyj-nego WSM w Gdyni, 12: 161–217.
• 9. Polyakov I.V., Alekseev G.V., Timokhov L.A., Bhatt U.S., Colony R.L., Simmons H.L., Walsh D., Walsh J.E., Zak-harov 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.
• 10. Przybylak R., 1996, Zmienność temperatury powietrza i opadów atmosferycznych w okresie obserwacji instru-mentalnych w Arktyce, Wydawnictwo Uniwersytetu M. Kopernika, Toruń: 280 s.
• 11. Przybylak R., 2002, Variability of air temperature and atmospheric precipitation in the Arctic, Atmospheric and Oceanographic Sciences Library, 25, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht/Boston/London: 330 s.
• 12. Przybylak R., 2007, Recent air-temperature changes in the Arctic. Annals of Glaciology, 46: 316–324.
• 13. Smith T.M., Reynolds R.W., 2002, Extended reconstruction of global seas surface temperatures based on COADS data 1854–1997. Journal of Climate, 16: 1495–1510.
• 14. Smith T.M., Reynolds R.W., 2004, Improved Extended Reconstruction of SST (1854–1997). Journal of Climate, 17: 2466–2477.
• 15. Styszyńska A., 2005, Przyczyny i mechanizmy współczesnego (1982-2002) ocieplenia atlantyckiej Arktyki. Wyd. AM Gdynia: 109 s.
• 16. Styszyńska A., 2007, Zmiany klimatyczne w Arktyce a procesy oceaniczne. [w:] A. Styszyńska i A. Marsz (red.): Zmiany klimatyczne w Arktyce i Antarktyce w ostatnim pięćdziesięcioleciu XX wieku i ich implikacje środo-wiskowe. Wydawnictwo Uczelniane Akademii Morskiej, Gdynia: 111–144.
• 17. Sukhovej V.F., 1977, Izmenčivost gidrologičeskikh uslovij Atlantičeskogo okeana. Naukova Dumka, Kiev: 215 s.