Rozmiary i przebieg współczesnego ocieplenia Arktyki w rejonie mórz Barentsa i Karskiego

Marsz, A. A.; Styszyńska, A.; Zblewski, S.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Rozmiary i przebieg współczesnego ocieplenia Arktyki w rejonie mórz Barentsa i Karskiego

Autorzy

Marsz A. A. , Styszyńska A. , Zblewski S.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

httpocean_am_gdynia_plpkppkp18marsz-etal-pkp18.pdf

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Dimension and course of the present warming of the Arctic in the region of the Barents and Kara seas

Języki publikacji

Abstrakty

Celem pracy była analiza rozmiarów i przebiegu współczesnego (1980-2007) ocieplenia wschod-niej części Arktyki Atlantyckiej w rejonie mórz Barentsa i Karskiego. Stwierdzono, że w tym okresie ocieplenie posiadało charakter pulsacyjny, składało się z kolejnych, coraz silniejszych wzrostów temperatury powietrza, oddzielanych od siebie okresami ochłodzeń. Poszczególnym fazom ocieplenia odpowiadają wzrosty transportu ciepłych wód atlantyckich do Morza Barentsa i wzrosty temperatury powierzchni morza (SST). Najwyraźniejsze fazy ocieplenia wystąpiły w latach 1988-1990 i 2002-2007. Najsilniejsze wzrosty temperatury zaznaczyły się w za-chodniej i północno-zachodniej części obszaru, najsłabsze na południowych wybrzeżach mórz Barentsa i Karskiego. Wzrost rocznej temperatury powietrza między okresami 1980-1982 a 2005-2007 może być szacowany na około 5°C w północo-zachodniej części obszaru (N i NW część Morza Barentsa) do około 1.5°C na południowo-wschod-nich wybrzeżach Morza Barentsa i południowo-zachodnich wybrzeżach Morza Karskiego. Analiza trendów wyka-zała, że statystycznie istotne trendy roczne występują jedynie na północnych i zachodnich skrajach badanego obszaru. W trendach sezonowych największą liczbę statystycznie istotnych trendów na poszczególnych stacjach obserwuje się latem. Średnie obszarowe trendy są jednakowe jesienią, zimą i wiosną (+0.065°Cźrok-1), wyraźnie niższe latem (+0.044°Cźrok-1), istotne statystycznie od wiosny do jesieni, nieistotne zimą. Analiza trendów mie-sięcznych wykazuje, że obraz, jaki daje analiza trendów sezonowych wiosny (III-V), lata (VI-VIII), jesieni (IX-XI) i zimy (XII-II) nie daje rzeczywistego obrazu rozkładu zmian temperatury w czasie. Wartości trendów miesięcznych rozłożone są skrajnie nierównomiernie, w okresie od listopada do stycznia oraz w kwietniu średnie wartości tren-dów na omawianym obszarze są większe od 0.1°Cźrok-1, w pozostałych miesiącach zawierają się w granicach od +0.020 (luty) do +0.052°Cźrok-1 (sierpień). Główną przyczyną obserwowanych zmian temperatury powietrza w rejonie obu mórz jest wzrost zasobów ciepła w wodach atlantyckich transportowanych do Arktyki z tropików i subtropików przez cyrkulację oceaniczną. Wzrost zasobów ciepła w wodach kierowanych z delty Golfsztromu na północ prowadzi z 1-4 letnim opóźnieniem do wzrostu SST i spadku powierzchni lodów na Morzu Barentsa, w mniejszym stopniu na Morzu Karskim. Oba czynniki (zmiany SST i zmiany powierzchni lodów) regulują następnie temperaturę powietrza, głównie poprzez wpływ na rozmiary strumieni ciepła z powierzchni morza do atmosfery. Znaczny wpływ na modyfikowanie zmian temperatury powietrza w stosunku do zmian wymuszanych przez zmiany SST ma regionalna cyrkulacja atmosferyczna, natomiast hemisferyczna (Oscylacja Arktyczna) i makroregionalna (NAO) mody cyrkulacyjne wywierają w rozpatrywanym okresie znikomy wpływ na zmiany temperatury powietrza, zmiany SST i zmiany powierzchni lodów morskich na morzach Barentsa i Karskim.

The aim of this work is the analysis of the dimensions and the course of contemporary (1980-2007) warming of the east part of the Atlantic Arctic in the region of the Barents and Kara seas (fig. 1, tab. 1). It has been noted that the warming in that period had pulsating character, was made up of consecutive stronger and stronger increases in air temperature, separated from each other by cooling periods (fig. 4, 6-7). The increase in the transport of warm Atlantic waters into the Barents Sea and the increase in SST (sea surface temperature) of this sea correspond to the subsequent phases of warming. The most significant phases of warming were noted in the years 1988-1990 and 2002-2007 (fig. 4). The strongest increases in temperature were marked in the west and north- west part of this region and the weakest in the south coast of the Barents and Kara seas (fig. 6-7). The annual increase in air temperature between the periods 1980-1982 and 2005-2007 may be estimated as about 5°C in the north-west part of this region (N and NW part of the Barents Sea) and as 1.5°C in the south-east coast of the Barents Sea and south – west coast of the Kara Sea (fig. 8). The analysis of trends indicated that the statistically significant annual trends are only observed in the north and west parts of the examined region (fig. 9-10). The greatest number of statistically significant trends in seasonal trends at the observed stations was noted in summer (table 2). The mean regional trends are equal in autumn, winter and spring (+0.065°Cźyear-1), significantly lower in summer (+0.044°Cźyear-1), statistically significant from spring to autumn and not significant in winter. The analysis of monthly trends indicated that the picture obtained from the analysis of seasonal trends (spring – III-V, summer – VI-VIII, autumn – IX-XI, winter – XII-II) does not reflect the real picture of the distribution of changes in temperature in time. The values of monthly trends are distributed in an extremely uneven way, in the period from November to January and in April the mean values of trends in the examined region are larger than 0.1°C year-1 and in the remaining months can be found within the limits from +0.020 (February) to +0.052°C year-1 (August) - see table 3. The main reason for the observed changes in air temperature in the region of both seas can be attributed to the increase in heat resources in the Atlantic waters transported to the Arctic from the tropics and sub-tropics with the oceanic circulation. The increase in heat resources in the waters imported north from the Gulf Stream, leads to the increase, delayed by 1-4 year in SST and to the decrease in the sea ice cover of the Barents Sea and, to a lesser extent, of the Kara Sea (tab. 4-6, fig. 13 and 15). Both factors (changes in SST and changes in sea ice extent) further control the air temperature mainly via the influence on the size of flow from the sea surface to the atmosphere. Great influence on the modification of changes in air temperature in relation to changes forced by changes in SST has the regional atmospheric circulation, whereas the hemispherical (AO) and macro-regional (NAO) circulation modes have little influence on the changes in air temperature, on changes in SST and on changes in sea ice extent of the Barents and Kara seas.

Słowa kluczowe

współczesne ocieplenie temperatura powietrza trendy temperatury powietrza temperatura powierzchni morza wody atlantyckie delta Golfsztromu Arktyka Morze Barentsa Morze Karskie

present warming air temperature sea surface temperature Atlantic waters Gulf Stream Arctic Barents Sea Kara sea

Wydawca

Stowarzyszenie Klimatologów Polskich

Czasopismo

Problemy Klimatologii Polarnej

Rocznik

2008

Tom

nr 18

Strony

35--67

Opis fizyczny

Bibliogr. 48 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Marsz A. A.

autor

Styszyńska A.

autor

Zblewski S.

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

Bibliografia

1. ACIA 2005: Arctic Climate Impact Assessment Scientific Report 2005. Cambridge University Press: 1042 s.
2. Alekseev G.V., 2003. Issledovaniya izmenenij klimata Arktiki v XX stoletii. Trudy AANII, 446: 6-21.
3. Andronova N.G., Schlesinger M.E., 2000. Causes of global temperature change during the 19th and 20th centuries. Geophysical Research Letters, 27: 2137-2140.
4. Bengtsson L., Semenov V.A., Johannessen O.M., 2004. The Early Twentieth-Century Warming in the Arctic – A Possible Mechanism. Journal of Climate, 17(20): 4045-4057.
5. Cavalieri D., Parkinson C., Gloersen P., Zwally H. J., 1996, updated 2006. Sea ice concentrations from Nimbus-7 SMMR and DMSP SSM/I passive microwave data, [list dates used]. Boulder, Colorado USA: National Snow and Ice Data Center. Digital media.
6. Dickson R.R., Meinke J., Malmberg S.A., Lee A.J., 1988. The "Great Salinity Anomaly" in the northern North Atlantic 1968-1982. Progress in Oceanography, 20 (2): 3-151.
7. Furevik T., 2001. Annual and interannual variability of Atlantic Water temperatures in the Norwegian and Barents Seas: 1980–1996. Deep-Sea Research I, 48: 383-404.
8. Fyfe J.C., Boer G.J., Flato G.M., 1999. The Arctic and Antarctic Oscillations and their Projected Changes Under Global Warming, Geophysical Research Letters, 26(11): 1601-1604.
9. Gray S.T., Graumlich L.J., Betancourt J.L., Pederson G.T., 2004. A tree-ring based reconstruction of the Atlantic Multidecadal Oscillation since 1567 A.D. Geophysical Research Letters, 31; L12205, doi:10.1029/2004 GL019932
10. Hansen J., Ruedy R., Glascoe J., Mki Sato, 1999. GISS analysis of surface temperature change. Journal of Geo-physical Research, 104; 30997-31022, doi:10.1029/1999JD900835.
11. Hansen J.E., Ruedy R., Mki Sato, Imhoff M., Lawrence W., Easterling D., Peterson T., Karl T., 2001. A closer look at United States and global surface temperature change. Journal of Geophysical Research, 106; 23947-23963, doi:10.1029/2001JD000354.
12. Holland M.M., 2003. The North Atlantic Oscillation–Arctic Oscillation in the CCSM2 and Its Influence on Arctic Climate Variability. Journal of Climate, 16 (16): 2767-2781.
13. IPCC, 2007. Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [S. Solomon, D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M.Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA.
14. Johannessen O.M., Bengtsson L., Miles M.W., Kuzmina S.I., Semenov V.A., Alekseev G.V., Andrei P. Nagurnyi A.P., Victor F. Zakharov V.F., Bobylev L., Pettersson L., Hasselmann K., Cattle H.P., 2004. Arctic climate change: observed and modelled temperature and sea ice variability. Tellus, 56 A (4): 328-341.
15. Karcher M.J., Gerdes R., Kauker K., Köberle C., 2003. Arctic warming: Evolution and spreading of the 1990s warm event in the Nordic seas and the Arctic Ocean. Journal of Geophysical Research, 108 (C3); 3034, doi:10.1029/2001JC001265.
16. Kerr R.A., 2000. A North Atlantic climate pacemaker for the centuries. Science 288 (5473): 1984-1986.
17. Kerr R.A., 2005. Atlantic climate pacemaker for millennia past, decades hence? Science 309 (5731): 41-43.
18. Karcher M.J., Gerdes R., Kauker K., Köberle C., Yashayaev I., 2005. Arctic Ocean change heralds North Atlantic freshening. Geophysical Research Letters, 32, L21606, doi: 10.1029/2005GL023861.
19. Kruszewski G., 2004a. Wzrost temperatury wód wokółspitsbergeńskich w ostatnim 20-leciu (1982-2002). Polish Polar Studies, XXX Międzynarodowe Sympozjum Polarne, Gdynia: 203-212.
20. Kruszewski G., 2004b. Zmienność temperatury morza w rejonie Spitsbergenu (1982-2002) jako przejaw współ-cześnie zachodzących zmian klimatycznych. Problemy Klimatologii Polarnej 14: 79-86.
21. Kushnir Y., 1994. Interdecadal variations in North Atlantic sea surface temperature and associated atmospheric conditions. Journal of Climate, 7 (1): 141-157.
22. Kuzmina S.I., Bengtsson L., Johannessen O. M., Drange H., Bobylev L. P., Miles M.W., 2005. The North Atlantic Oscillation and greenhouse-gas forcing. Geophysical Research Letters 32(4);. L04703.1-L04703.4; doi:10.1029/2004GL021064;
23. Lugina K.M., Groisman P.Ya, Vinnikov K.Ya., Koknaeva V.V., Speranskaya N.A., 2006. Monthly surface air tem-perature time series area-averaged over the 30-degree latitudinal belts of the globe, 1881-2005. In: Trends Online: A Compendium of Data on Global Change. Carbon Dioxide Information Analysis Center, Oak Ridge National Laboratory, U.S. Department of Energy, Oak Ridge, Tennessee, U.S.A.
24. Marsz A.A., 2007a. Zmiany pokrywy lodów morskich Arktyki. [w:] A.Styszyńska i A.A.Marsz (red.), Zmiany klima-tyczne w Arktyce i Antarktyce w ostatnim pięćdziesięcioleciu XX wieku i ich implikacje środowiskowe. Wy-dawnictwo Akademii Morskiej w Gdyni: 145-193.
25. Marsz A.A., 2007b. Zmiany temperatury powietrza. [w:] A.A.Marsz i A.Styszyńska (red.), Klimat rejonu Polskiej Stacji Polarnej w Hornsundzie, stan, zmiany i ich przyczyny. Wydawnictwo Akademii Morskiej w Gdyni: 273-279.
26. Marsz A.A., Styszyńska A., w druku. Oceanic control of the warming processes of the Arctic – a different point of view of the reasons for changes in the climate of the Arctic.
27. Niedźwiedź T., 2006. Główne cechy cyrkulacji atmosferycznej nad Spitsbergenem (XII.1950 – IX.2006). Problemy Klimatologii Polarnej, 16: 91-105.
28. Niedźwiedź T., 2007. Cyrkulacja atmosferyczna. [w:] A.A.Marsz i A.Styszyńska (red.), Klimat rejonu Polskiej Stacji Polarnej w Hornsundzie, stan, zmiany i ich przyczyny. Wydawnictwo Akademii Morskiej w Gdyni: 45-63.
29. Polyakov I.V., Bekryaev R.V, Bhatt U.S., Colony R.L., Maskshtas A.P., Walsh D., Alekseev G.V., Johnson M.A., 2003. Variability and Trends of Air Temperature and Pressure in the Maritime Arctic, 1875–2000. Journal of Climate, 16 (12): 2067-2077.
30. Polyakov I.V., Alekseev G.V., Timokhov L.A., Bhatt U., 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.
31. Polyakov I.V., Beszczynska A.,, Carmack E.C., Dmitrenko I.A., Fahrbach E., Frolov I.E., Gerdes R., Hansen E., Holfort J., Ivanov V.V., Johnson M.A., Karcher M., Kauker F., Morison J., Orvik K.A., Schauer U., Simmons H.L., Skagseth R., Sokolov V.T., Steele M., Timokhov L.A., Walsh D., Walsh J.E., 2005. One more step toward a warmer Arctic. Geophysical Research Letters, 32, L17605, doi:10.1029/2005GL023740.
32. Popov A.V., Karelin I.D., Rubčeniya A.V., 2007. Rol’ zimnykh zapripajykh polynej v formirovanii ledovykh i gidro-logičeskikh uslovij v moryakh Sibirskogo šelfa v letnij period. Meteorologiya I Gidrologiya, 9: 65-73.
33. Przybylak R., 1996. Zmienność temperatury powietrza i opadów w Arktyce w okresie obserwacji instrumentalnych. Wydawnictwo UMK, Toruń: 280 s.
34. Przybylak R., 2000. Temporal and spatial variation of surface air temperature over the period of instrumental observations in the Arctic. International Journal of Climatology, 20 (6): 587-614.
35. Przybylak R., 2002. Variability of air temperature and atmospheric precipitation in the Arctic. Dordrecht, Kluwer Academic Publishers: 330 s.
36. Przybylak R., 2007. Recent air-temperature changes in the Arctic. Annals of Glaciology 46 (1): 316-324.
37. Rigor I.G., Colony R.L., Martin S., 2000. Variations in surface air temperature observations in Arctic, 1979-1997. Journal of Climate, 13 (5): 896-914.
38. Rogers J.C., Wang S.H., Bromwich D.H., 2004. On the role of the NAO in the recent northeastern Atlantic Arctic warming. Geophysical Research Letters, 31, L02201, doi:10.1029/2003GL018728.
39. Schauer U., Fahrbach E., Osterhus S., Rohardt G., 2004. Arctic warming through the Fram Strait: Oceanic heat transport from 3 years of measurements. Journal of Geophysical Research, 109, C06026, doi:10.1029/2003JC001823.
40. Scherhag R., 1939. Die Erwärmung des Polargebiets. Annalen der Hydrographie, 67: 57-67.
41. Serreze M.C., Francis J.A. 2006. The Arctic Amplification Debate. Climatic Change, 76 (3-4): 241-264.
42. Smith T.M., Reynolds R.W., 2004. Improved Extended Reconstruction of SST [1854-1997]. Journal of Climate, 17 (12): 2466-2477.
43. Styszyńska A., 2005. Przyczyny i mechanizmy współczesnego (1982-2002) ocieplenia atlantyckiej Arktyki. Wy-dawnictwo Uczelniane Akademii Morskiej w Gdyni: 109 s.
44. Styszyńska A., 2007. Zmiany klimatyczne w Arktyce a procesy oceaniczne. [w:] A.Styszyńska i A.A.Marsz (red.), Zmiany klimatyczne w Arktyce i Antarktyce w ostatnim pięćdziesięcioleciu XX wieku i ich implikacje środo-wiskowe. Wydawnictwo Akademii Morskiej w Gdyni:; 111-144.
45. Walczowski W., Piechura J., 2006, New evidence of warming propagating toward the Arctic Ocean. Geophysical Research Letters, 33; L12601, doi:10.1029/2006GL025872.
46. Weigand H., Totsche K.U., Kogel-Knabner I., Belkin I.M., Levitus S., Antonov J., Malmberg S.-A., 1998. 'Great Salinity Anomalies’' in the North Atlantic. Progress in Oceanography, 41 (1): 1-68.
47. Zakharov V.F., 1981. L’dy Arktiki i sovremennye prirodnye processy. Gidrometeoizdat, Leningrad: 135 s.
48. Zblewski S., 2007. Zmiany temperatury powierzchni Morza Barentsa w latach 1951-2006. Problemy Klimatologii Polarnej, 17: 61-70.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BWM3-0023-0015