Tohtori Ola Persson ja muut MOSAiC-tutkijat perustivat tieteellisen välineen Jäämereen. Luotto: Daisy Dunne Carbon Brief -tapahtumasta

Maailman suurin polaaritutkimusmatka on parhaillaan käynnissä Arktisella alueella. Vuoden mittainen retkikunta, joka tunnetaan nimellä Arktisen ilmaston tutkimuksen monitieteinen ajelehtimisen observatorio (Mosaiikki), johon osallistuu 300 tutkijaa 19 maasta. Merijään loukkuun jääneeltä alukselta tutkijat tekevät mittauksia, jotka voivat auttaa ilmastomallien muuttamisessa. Carbon Briefin tiedekirjailija Daisy Dunne liittyi retkikuntaan sen kuuden ensimmäisen viikon ajan syksyllä 2019. Tämä on kolmas MOSAiC-retkikunnan neljästä artikkelista.

Laivat, jotka purjehtivat lähellä pohjoisnapaa, harvat tapahtumat aiheuttavat suurempia riskejä kuin arktinen myrsky. 

Arktiset myrskyt voivat vapauttaa erittäin kovat tuulet, jotka sekoittavat valtameren ylöspäin, jolloin aallot turpoavat useita metrejä. Tämä paitsi tekee elämästä merellä sietämättömänä merimiehille, mutta tekee myös arktisen alueen ja sen jäävuorien navigoinnin haastavammaksi.

Voimakkaat tuulet voivat myös repiä merijään läpi aiheuttaen sen hajoamisen ja siirtymisen eri suuntiin. Kasvava tutkimusala viittaa siihen, että myrskyisten tuulien vaikutus merijään voi olla suurempi kuin aikaisemmin oletettiin - ja mahdollisesti merkittävä tulevaisuuden jäähäviöennusteiden kannalta.

On myös saatu näyttöä siitä, että arktiset myrskyt voisivat vaikuttaa säähän pylväiden ulkopuolella.

"Lyhyt vastaus on, että arktisten syklonien keskimääräisillä leveysasteilla on jonkin verran vaikutusta, mutta emme tiedä millä säännöllisyydellä se tapahtuu", sanoo Tohtori Ola Persson, polaarinen meteorologi kansallisesta valtameren ja ilmakehän hallinnosta (NOAA).

Persson on yksi 600 ihmisestä, jotka osallistuvat MOSAiC: hen, joka on kaikkien aikojen suurin arktisen alueen tutkimusmatka. (Hiilen lyhyt kuvaus hiljattain liittynyt retkikunta sen kuuden ensimmäisen viikon ajan.)

Osana retkikuntaa Persson ja hänen kollegansa ovat perustaneet joukon välineitä mittaamaan arktisten myrskyjen eri näkökohtia - tuulen nopeudesta tuulen nopeuteen ja vaikutukseensa merijäähän.

Tällaisten tietojen kerääminen voisi auttaa vastaamaan arktisia myrskyjä koskeviin avainkysymyksiin, kuten miten ne saattavat vaikuttaa pitkäaikaisiin jää- ja ilmasto-olosuhteisiin ja miten ne voivat muuttua vastauksena ilmastonmuutokseen.

Kierretty

Arktiset myrskyt ”- joita kutsutaan myös arktisiksi tai polaarisykloneiksi - ovat matalapainejärjestelmiä, jotka vaikuttavat Pohjoiseen jäämereen ja sen lähialueisiin, mukaan lukien Grönlanti, Pohjois-Kanada ja Pohjois-Eurasia. Arktisessa myrskyssä ilma pyörii vastapäivään.

Alla oleva animaatio näyttää arktisten myrskyjen liikkumisen pohjoisen napa-alueen yli vuonna 2012 - a ennätyksellisen alhainen vuosi merijäällä. Animaatiossa pintatuulien liikettä edustavat pienet nuolet, jotka on värjätty nopeuden mukaan.

Kesämyrskyjen liikkuminen yli arktisen alueen vuonna 2012. Luotto: NASA / Goddard-avaruuslentokeskuksen tieteellinen visualisointistudio

Arktiset myrskyt voivat muodostua sekä napa-alueelta että sen ulkopuolelta, Persson sanoo. ”Jotkut niistä näyttävät olevan peräisin sykloneilta, jotka tulevat alemmilta leveysasteilta ja siirtyvät arktiselle alueelle. Muut arktiset syklonit näyttävät kehittyvän arktisella alueella. ”

Arktisesta alueelta peräisin olevat myrskyt voivat muodostua, kun ”tropopaussin”- ilmakehän osa, joka toimii rajakerroksena troposfäärin ja stratosfäärin välillä, Persson sanoo. "Nämä häiriöt voivat olla erittäin pitkäikäisiä, ja jos olosuhteet ovat oikeat, ne näyttävät aiheuttavan matalan tason syklonia."

Verrattuna trooppisiin myrskyihin (tunnetaan nimellä hirmumyrskyt or hurrikaanit Persson sanoo, että arktisten myrskyjen osalta on löydetty hyvin vähän tutkimusta riippuen mistä ne löytyvät).

Tämä johtuu suurelta osin siitä, että verrattuna keskipituusasteisiin myrskyihin arktiset syklonit vaikuttavat hyvin harvoihin ihmisiin. Kuitenkin, nopea merijäämän lasku tekee arktisesta alueesta helpompaa navigoida pitempiä ajanjaksoja vuodessa. Tämä puolestaan ​​on herättänyt siunauksen molemmissa kaupallinen ja turisti toiminta arktisella alueella - lisäämällä arktisten myrskyjen ymmärtämisen kiireellisyyttä.

On myös todisteita siitä, että ilmastonmuutos voisi tehdä arktista myrskyä useammin, sanoo Professori Jenny Hutchings, MOSAiC-tutkija ja merijään dynamiikan tutkija Oregon State University. "Syklonin aktiivisuus näyttää lisääntyneen arktiseen saakka", hän kertoo Carbon Brief -lehdelle.

Arktisten myrskyjen historiallisten tietojen puuttuminen vaikeuttaa kuitenkin kasvavan trendin havaitsemista, Persson sanoo:

”On jonkin verran ehdotusta, että arktiset syklonit saattavat olla nyt yleisempiä, mutta ongelmana on, että meillä ei ole aikaisempaa paljon mittauksia. Ehkä aikaisempi huonompi taajuus, jonka olemme havainneet, johtuu tosiasiasta, että mallimme tai aikaisemmat rekonstruointimme eivät ole riittävän kattavia. "

Toinen arktisten myrskyjen näkökohta, josta tutkijoiden on vielä saatava selkeä kuva, on heidän fyysinen rakenteensa, Persson sanoo:

“Arktisten syklonien rakenne näyttää olevan erilainen kuin keskipituusasteisten syklonien. Kahden viimeisen vuoden aikana on tehty joitain tutkimuksia, jotka ovat viitanneet niiden vertikaaliseen rakenteeseen enemmän samanlainen kuin hurrikaani kuin keskipituuden myrskylle. "

MOSAiC-retkikunnan aikana hän pyrkii keräämään tietoja arktisten myrskyjen vertikaalisesta rakenteesta. Retkikunta on keskittynyt saksalaisen jäänmurtajan Polarsternin ympärille, joka on tarkoituksella jäädytetty merijäähän. Alus ajautuu passiivisesti jään kanssa, kun se siirtyy pohjoiseen seuraavan vuoden aikana.

Kartta, joka osoittaa Polarsternin reitin lähtöä Tromssosta 20. syyskuuta 2019 noin 85 astetta pohjoiseen Keski-Jäämerellä, missä se kiinnittyi jäälauttaan 6. lokakuuta 2019 (punainen). Olkikattoinen nuoli kuvaa aluetta, jonka alus saattaa ajaa yli vuoden mittaisella matkallaan, joka päättyy lähellä Framin salmaa. Hyvitys: Tom Prater hiilidioksidista

Jotta arktisten myrskyjen rakennetta voitaisiin tutkia, Perssonin ja hänen kollegoidensa on odotettava niiden siirtymistä aluksen yli. Tämän jälkeen he keräävät tietoja myrskyistä käyttämällä sarjaa instrumentteja, mukaan lukien sääpallot, jotka kuvaavat ilman lämpötilan, paineen, kosteuden ja tuulen muutoksia. He käyttävät myös erikoistuneita säätutkaa, jotka käyttävät radioaaltoja havaitsemaan muutokset sateessa ja tuulen nopeudessa.

Mittalaite mittaa ilmakehän eri korkeuksilla myrskyn aikana. Yhdistämällä nämä tiedot tutkijat toivovat oppivansa enemmän arktisten myrskyjen vertikaalisesta rakenteesta.

Juergen Graeser käynnistää sääpallo Polarsternin helikopterikannessa. 22. syyskuuta 2019. Luotto: Esther Horvath

Rikkoa jää

Arktisten myrskyjen rakenteen tutkinnan lisäksi MOSAiC: n tutkijat yrittävät myös saada kuvan siitä, kuinka ne voivat vaikuttaa merijään vaikutuksiin. Persson sanoo:

"Se, mitä ihmiset ovat huomanneet viime vuosina, on se, että kun meillä on todella iso arktinen sykloni, merijää katoaa."

Dramaattinen esimerkki tästä tapahtui vuonna XNUMX 2012, kun Arktista iski voimakas, hitaasti myrsky elokuussa. Sykloni kesti melkein kaksi viikkoa 30mph tuulet.

Sinä vuonna arktinen merijää saavutti alin taso nauhalla. On mahdollista, että myrskyllä ​​oli merkitystä merijään nopean taantuman ajamisessa.

Tutkijat ovat olettaneet, että myrsky lisäsi jäähukkaa aiheuttamalla jään hajoamisen ja jättäen sen alttiimmaksi sulamiselle. Myrskyiset tuulet ovat saattaneet jopa työntää jään lämpimämpään veteen, mikä on edelleen tehostanut sulamista, tutkijoiden mukaan.

Muut tutkijat ovat kuitenkin väittäneet, että myrskyllä ​​oli vain vähäinen rooli ennätyslukemassa.

A opiskella Vuonna 2013 julkaistu analysoi myrskyn vaikutuksia ilmastomallinnuksella. Tutkijat suorittivat kaksi simulaatiosarjaa: yksi heijastaa arktisia olosuhteita vuonna 2012 elokuun myrskyn mukana ja toinen peilaa vuoden 2012 olosuhteita ilman myrskyä.

Tutkimuksessa havaittiin, että molemmissa simulaatioissa arktisen merijään putosi uuteen ennätykseen. Myrskyä sisältävissä simulaatioissa ennätyksellisen alhainen asetettiin kuitenkin noin 10 päivää aikaisemmin kuin simulaatioissa ilman myrskyä.

Tulokset viittaavat siihen, että muut tekijät olivat tärkeämpiä ennätyksellisen matalille jääolosuhteille vuonna 2012, tutkijat sanoivat. Esimerkiksi sinä vuonna arktisen kesän lämpötilat olivat keskimääräistä lämpimämpiä ja jääpakkaus koostui suurelta osinensimmäisen vuoden jää”- nuori jää, joka on alttiimpi sulamaan.

Alle vuoden ikäisen (vaaleansinisen) ikäisen arktisen merijään määrän muutokset ajan mittaan vähintään neljä vuotta vanhaksi jääksi (tummansininen). Laajuus esitetään samalle viikolle (22.-28. Lokakuuta) vuosina 1985-2019. Tietolähde: Kansallinen lumi- ja jäätietokeskus. Kaavio Carbon Brief -sovelluksesta korkeakaavioiden avulla

Vaikka tutkimus auttoi valaisemaan vuoden 2012 pyörremyrskyä, arktisten myrskyjen todellinen vaikutus merijäähän on edelleen melko tuntematon. "Katsoimme vain yhtä suurta myrskyä", sanoi tutkimuksen avustaja Tri Ron Lindsay, Alkaen Washingtonin yliopisto vuonna 2013. "Jos haluamme ymmärtää, miten myrskyt vaikuttavat tulevaisuudessa jääpeitteeseen, meidän on ymmärrettävä myrskyjen vaikutukset eri olosuhteissa."

Yksi MOSAiC-retkikunnan tutkimustavoitteista on tutkia arktisten myrskyjen vaikutusta merijään koko vuoden ajan monenlaisissa olosuhteissa.

Tutkijoilla on 50 km: n säteellä MOSAiC: n pääjääleirin ympäristöstä asennetaan kelluvien tutkimusasemien verkko. Nämä asemat asuvat sarjalla instrumentteja, jotka seuraavalle vuodelle seuraavat melkein jatkuvia ilmakehän, merijään ja valtameren muutosten mittauksia.

Yksi näistä välineistä, a jättiläinen metalli kelkka Perssonin ja hänen kollegoidensa perustama tutkimusohjelma käytetään arktisten myrskyjen tutkimiseen. Kelkka peitetään erilaisilla laitteilla, jotka mittaavat ilmakehän muutoksia.

Tärkein paketti ohittavien arktisten myrskyjen seuraamiseksi on "sonic-anemometri" - kelkan sivulta ulottuva instrumentti, joka mittaa ääniaaltoja tuulen nopeuden ja suunnan muutosten mittaamiseen.

Tohtori Ola Persson ja kollega kiinnittävät ääni-anemometrin tieteelliseen instrumenttiin Keski-Jäämerellä. Luotto: Daisy Dunne Carbon Brief -tapahtumasta

Kelmassa on myös edistyksellinen GPS-järjestelmä, jonka avulla tutkijat voivat seurata jäälauttojen sijaintia reaaliajassa.

Näiden instrumenttien avulla tutkijat aikovat seurata tuulien nopeutta ja voimaa myrskyjen aikana - ja aiheuttavatko nämä tuulet merijään hajoamista ja siirtymistä eri suuntiin.

"Toivottavasti pystymme kartoittamaan jään reaktion pyörremyrskyn aikana ja katsomaan, aiheuttavatko pyörremyrskyjen aiheuttamat kovat tuulet jään poistumista", Hutchings sanoo.

Tutkimus on riskialtista. Erityisen kova myrsky voi aiheuttaa merijään jakautumisen kahteen osaan tai hajoa kokonaan, jolloin tutkijoiden välineet putoavat merelle.

"Se on jotain, joka on mielenkiintoista nähdä, mitkä jäälajit selviävät lopulta - ja mitkä eivät", sanoo Tohtori Thomas Krumpen, AWI: n merijäätutkija ja risteilyjohtaja Akademik Fedorov.

Retkikunnan lopettamiseen syyskuussa 2020 tehdyt mittaukset voisivat toivottavasti valaista enemmän arktisten myrskyjen vaikutuksia jääpeitteeseen.

Myrskyt juoksulla

Yksi syy siihen, miksi MOSAiC-tutkijat haluavat kerätä tietoja arktisista myrskyistä, on se, että joidenkin todisteiden mukaan ne voivat vaikuttaa ilmasto-olosuhteisiin polareiden ulkopuolella.

Tämä johtuu siitä, että tietyissä olosuhteissa näyttää siltä, ​​että arktinen sää voi paeta napa-aluetta ja päästä alas keskipituusasteille, Persson sanoo.

Esimerkki tästä tapahtui vuoden 2019 alussa, kun Yhdysvaltojen ja Kanadan osiin iski isku erittäin kylmä napsautus joka lähetti lämpötilat romahtamaan -17C ja alla.

Mies kaivaa punaista Chevrolet-autoa parkkipaikalta lumesta aamulla. Toronto, Kanada. 29. tammikuuta 2019. Luotto: Torontonilainen / Alamy Arkistokuva

Vaikka tiede ei ole vielä varma, näyttää siltä, ​​että arktiset myrskyt voivat siirtyä pois arktisesta alueelta keskipitkille leveysasteille, kun ”stratosfäärinen polaarinen pyörre”- matalapaineinen sääjärjestelmä, joka sijaitsee noin 50 km arktisen alueen yläpuolella.

Häiriöissä napa-pyörre voi heikentyä - jolloin sen yleensä sisältämä kylmä sää leviää keskileveysasteille. "[Tämä] tuo paljon viileää ilmaa ja saa aikaan paljon myrskyjä ja lumisateita", Persson sanoo.

Seuraava kaavio osoittaa, kuinka heikentynyt napainen pyörre voi antaa kylmän arktisen sään paeta pohjoisnavasta.

Polaarisen pyörteen takana oleva tiede. Luotto: NOAA

Vaikka keskimääräisillä leveysasteilla on viime vuosina tapahtunut useita merkittäviä kylmiä napsahduksia, ei vielä ole selvää, ovatko tällaiset tapahtumat todennäköisempiä, Persson sanoo.

Keräämällä tietoja arktisten myrskyjen liikkeistä MOSAiC: n aikana, hän toivoo saavansa paremman käsityksen siitä, kuinka usein ne matkustavat arktisesta alueelta. "Lyhyt vastaus on, että arktisten syklonien keskimääräisillä leveysasteilla on jonkin verran vaikutusta, mutta emme tiedä millä säännöllisyydellä se tapahtuu."

Author

Daisy Dunne oli yksi viidestä toimittajasta, jotka valittiin raportoimaan MOSAiC: stä. Hänen kustannuksensa poistuessaan Tromssosta kattoi retkikunnan järjestänyt Alfred Wegener -instituutti.

Tämä artikkeli alun perin ilmestyi Hiili Brief

Liittyvät kirjat

Ilmastonmuutos: mitä jokainen tarvitsee tietää

kirjoittanut: Joseph Romm
Olennainen alusta siitä, mikä on aikamme keskeinen kysymys, Ilmastonmuutos: mitä jokainen tarvitsee tietää on selkeä silmäys yleiskatsaus lämpenevän planeettamme tieteestä, konflikteista ja seurauksista. Joseph Romm, National Geographicin tieteellinen neuvonantaja Vuodet elää vaarassa sarja ja yksi Rolling Stonein "100-ihmisistä, jotka muuttavat Amerikkaa", Ilmastonmuutos tarjoaa käyttäjäystävällisiä, tieteellisesti tiukkoja vastauksia vaikeimpiin (ja yleisesti politisoituihin) kysymyksiin, joita ilmasto Lonnie Thompson on pitänyt "selkeänä ja nykyisenä vaarana sivilisaatiolle". Saatavana Amazon

Ilmastonmuutos: globaalin lämpenemisen tiede ja energia-tulevaisuuden toinen painos

esittäjä (t): Jason Smerdon
Tämä toinen painos Ilmastonmuutos on helppokäyttöinen ja kattava opas globaalin lämpenemisen takana olevaan tieteeseen. Hienosti kuvitettu teksti on suunnattu opiskelijoille eri tasoilla. Edmond A. Mathez ja Jason E. Smerdon tarjoavat laajan, informatiivisen johdannon tieteestä, jonka taustalla on ymmärrys ilmastojärjestelmästä ja ihmisen toiminnan vaikutuksista planeetamme lämpenemiseen. Mathez ja Smerdon kuvaavat ilmapiirin ja meren rooleja esitellä ilmastoamme, ota käyttöön säteilytasapainon käsite ja selitä aiemmin tapahtuneet ilmastonmuutokset. Niissä kuvataan myös ihmisen toimintaa, joka vaikuttaa ilmastoon, kuten kasvihuonekaasujen ja aerosolien päästöt ja metsäkadot sekä luonnonilmiöiden vaikutukset.  Saatavana Amazon

Ilmastonmuutoksen tiede: käytännön kurssi

Blair Lee, Alina Bachmann
Ilmastonmuutoksen tiede: Hands-On -kurssi käyttää tekstiä ja kahdeksantoista käytännön toimintaa selittää ja opettaa ilmaston lämpenemisen ja ilmastonmuutoksen tiedettä, miten ihmiset ovat vastuussa ja mitä voidaan tehdä hidastamaan tai lopettamaan ilmaston lämpenemisen ja ilmastonmuutoksen. Tämä kirja on kattava ja kattava opas olennaisesta ympäristökysymyksestä. Tässä kirjassa käsitellyt aiheet ovat: miten molekyylit siirtävät energiaa auringosta ilmakehän lämmittämiseen, kasvihuonekaasut, kasvihuoneilmiö, ilmaston lämpeneminen, teollinen vallankumous, palamisreaktio, palautesilmukat, sään ja ilmaston välinen suhde, ilmastonmuutos, hiilinielut, sukupuutto, hiilijalanjälki, kierrätys ja vaihtoehtoinen energia. Saatavana Amazon

Julkaisijasta:
Ostot Amazon-palvelussa kulkevat sinut tuodakseen InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, ja ClimateImpactNews.com maksutta ja ilman mainostajia, jotka seuraavat seurantatapojasi. Vaikka napsautat linkkiä, mutta älä osta näitä valittuja tuotteita, kaikki muut, jotka ostat samassa Amazon-vierailussa, maksaa meille pienen palkkion. Sinulle ei aiheudu lisäkustannuksia, joten olkaa hyvä ja edistäkää työtä. Voit myös käytä tätä linkkiä käyttää Amazonia milloin tahansa, jotta voit auttaa tukemaan ponnisteluja.