Dr. Ola Persson og andre MOSAiC-forskere satte opp et vitenskapelig instrument i Sentral-arktiske hav. Kreditt: Daisy Dunne for Carbon Brief

Verdens største polare forskningsekspedisjon er i gang i Arktis. Den årelange ekspedisjonen, kjent som det tverrfaglige drivende observatorium for studier av arktisk klima (Mosaic), involverer 300 forskere fra 19 land. Fra et skip fanget i havisen tar forskere målinger som kan bidra til å transformere klimamodeller. Carbon Briefs vitenskapsforfatter Daisy Dunne ble med på ekspedisjonen de første seks ukene høsten 2019. Dette er den tredje av fire artikler som er fokusert på MOSAiC-ekspedisjonen.

For skip som seiler nær nordpolen, er det noen som har større risiko enn en arktisk storm. 

Arktiske stormer kan slippe løs ekstrem sterk vind, som kveler opp havet, og får bølger til å hovne opp med flere meter. Dette gjør ikke bare livet til sjøs uutholdelig for seilere, men gjør også navigering i Arktis - og isfjellene - mer utfordrende.

Sterk vind kan også rive gjennom havisen og føre til at den bryter fra hverandre og beveger seg i forskjellige retninger. Et voksende forskningsfelt antyder at virkningen av stormvind på havis kan være større enn tidligere antatt - og potensielt betydelig for prognoser for fremtidig istap.

Det er også fremkommet bevis som antyder at arktiske stormer kan påvirke været vekk fra polene.

"Det korte svaret er at det er en viss innvirkning på mellomvidde breddegrader fra arktiske sykloner, men vi vet ikke med hvilken regelmessighet som skjer," sier Dr. Ola Persson, en polar meteorolog fra National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).

Persson er en av 600 personer som deltar i MOSAiC, den største arktiske forskningsekspedisjonen som noen gang er forsøkt. (Karbon kort ble akkurat med ekspedisjonen de første seks ukene.)

Som en del av ekspedisjonen har Persson og kollegene satt opp en rekke instrumenter for å måle forskjellige aspekter av arktiske stormer - fra vindenes hastighet til omfanget av deres innvirkning på havisen.

Innsamling av slike data kan bidra til å svare på viktige spørsmål om arktiske stormer, for eksempel hvordan de kan påvirke langsiktige is- og klimaforhold, og hvordan, om i det hele tatt, kan skifte svar på klimaendringene.

Twisted

Arktiske stormer ”- også kalt arktiske eller polare sykloner - er lavtrykkssystemer som påvirker Ishavet og dets nærliggende landmasser, inkludert Grønland, Nord-Canada og Nord-Eurasia. I en arktisk storm spiraler luften mot klokken.

Animasjonen nedenfor viser bevegelsen av arktiske stormer over den nordlige polarområdet i 2012 - a rekordlavt år for havis. I animasjonen er bevegelsen av overflatevind representert med små piler farget i henhold til hastighet.

Bevegelsen av sommerstormer over Arktis i 2012. Kreditt: NASA / Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio

Det kan dannes arktiske stormer både inn og ut av polarområdet, sier Persson. “Noen av dem ser ut til å stamme som sykloner som kommer fra de lavere breddegrader og beveger seg inn i Arktis. Andre arktiske sykloner ser ut til å utvikle seg i den arktiske regionen. ”

Det kan danne stormer som har sin opprinnelse i Arktis når det er en forstyrrelse i "tropopause”- den delen av atmosfæren som fungerer som et grenselag mellom troposfæren og stratosfæren, sier Persson. "Disse forstyrrelsene kan være svært langvarige, og hvis forholdene er riktige, ser det ut til at de induserer en syklon på lavt nivå."

Sammenlignet med tropiske stormer (kjent som tyfoner or orkaner avhengig av hvor de er funnet) har det vært veldig lite forskning på arktiske stormer, sier Persson.

Dette skyldes i stor grad, i sammenligning med stormer på mellom breddegrader, påvirker arktiske sykloner veldig få mennesker. Men, rask havisnedgang gjør Arktis lettere å navigere i lengre perioder av året. Dette har igjen vekket en velsignelse hos begge kommersiell og turist aktivitet i Arktis - noe som gjør behovet for å forstå arktiske stormer mer presserende.

Det er også noe som tyder på at klimaendringer kan gjøre arktiske stormer hyppigere, sier Prof Jenny Hutchings, en MOSAiC-forsker og forsker av havisens dynamikk fra Oregon State University. "Det ser ut til å være en økning i syklonaktivitet opp til Arktis," forteller hun til Carbon Brief.

Mangelen på historiske data om arktiske stormer gjør det imidlertid vanskelig å fastslå om det er en økende trend, sier Persson:

"Det er noe som antyder at arktiske sykloner kan være hyppigere nå, men problemet er at vi ikke har en hel masse målinger fra før. Kanskje den forrige lavere frekvensen vi har observert skyldes at modellene våre, eller rekonstruksjonene fra fortiden, ikke er komplette nok. ”

Et annet aspekt ved arktiske stormer som forskere ennå ikke skal få et klart bilde av, er deres fysiske struktur, sier Persson:

"Arktiske sykloner ser ut til å ha en annen struktur enn sykloner på mellombredde. Det har vært noen studier de siste to til fire årene som har antydet at de har en vertikal struktur mer lik en orkan enn til en storm på midten av breddegraden. ”

Under MOSAiC-ekspedisjonen tar han sikte på å samle data om den vertikale strukturen til arktiske stormer. Ekspedisjonen er sentrert rundt Polarstern, en tysk isbryter som bevisst er frosset ned i havisen. Fartøyet vil drive passivt med isen når det beveger seg nordover det neste året.

Kart som viser Polarsterns rute fra avgangen fra Tromso 20. september 2019 til rundt 85 grader nord i Sentral-arktiske hav, hvor den festet seg til en isflak 6. oktober 2019 (rød). Den halmtakte pilen illustrerer området som skipet kan drive over på sin årelange reise, som vil ende i nærheten av Framstredet. Kreditt: Tom Prater for Carbon Brief

For å studere strukturen i arktiske stormer, vil Persson og kollegene måtte vente på at de skal passere over skipet. De vil da samle inn data om uværene ved hjelp av en serie instrumenter, inkludert værballonger, som fanger opp endringer i atmosfæretemperatur, trykk, fuktighet og vind. De vil også bruke spesialiserte værradarer, som bruker radiobølger for å oppdage endringer i nedbør og vindhastighet.

Utvalget av instrumenter vil ta målinger i forskjellige høyder i atmosfæren under en storm. Ved å samle denne informasjonen, håper forskerne å lære mer om den vertikale strukturen til passerende arktiske stormer.

Juergen Graeser lanserer en værballong på helikopterdekket til Polarstern. 22. september 2019. Kreditt: Esther Horvath

Bryte isen

I tillegg til å undersøke strukturen til arktiske stormer, vil MOSAiC-forskere også prøve å få et bilde av hvordan de kan påvirke havisen. Persson sier:

"Det folk har lagt merke til de siste årene, er at når vi har en virkelig stor arktisk syklon, forsvinner havisen."

Et dramatisk eksempel på dette skjedde i 2012, da Arktis ble rammet av en kraftig, saktegående storm i august. Syklonen varte i nesten to uker, noe som ga kraftig regn og 30mph slynger.

Det året nådde arktisk havis sitt laveste nivå på posten. Det er mulig stormen spilte en rolle i å drive den raske nedgangen i sjøisen.

Forskere har antatt at stormen forbedret istapet ved å få isen til å gå fra hverandre og etterlate den mer utsatt for smelting. Den stormende vinden kan til og med ha presset isen i varmere farvann, og ytterligere forbedret smeltingen, sier forskere.

Imidlertid har andre forskere hevdet at stormen bare spilte en mindre rolle i rekordlav.

A studere publisert i 2013 analyserte virkningen av stormen ved bruk av klimamodellering. Forskerne kjørte to sett med simuleringer: Én som speiler arktiske forhold i 2012 med august-stormen inkludert og en som speiler forholdene i 2012 uten uværet.

Forskningen fant at i begge settene med simuleringer falt den arktiske havisen til et nytt rekordlavt. Imidlertid, i simuleringene inkludert stormen, ble rekordlave satt rundt 10 dager tidligere enn i simuleringene uten stormen.

Funnene antyder at andre faktorer var viktigere for de rekord lave isforholdene som ble sett i 2012, sa forskerne. For eksempel var det arktiske sommertemperaturene det året varmere enn gjennomsnittet, og ispakken besto stort sett av "førsteårsis”- ung is som er mer utsatt for å smelte.

Endringer i omfanget av arktisk havis over mindre enn ett år (lyseblå) til is i alderen fire år og over (mørkeblå) over tid. Omfanget vises for samme uke (22. - 28. oktober) fra 1985-2019. Datakilde: National Snow and Ice Data Center. Diagram etter karbonbrief ved bruk av Highcharts

Mens studien bidro til å belyse syklonen i 2012, er den virkelige virkningen av arktiske stormer på havis stort sett ukjent. "Vi så bare på en stor storm," sa studere medforfatter Dr. Ron Lindsay, fra University of Washington i 2013. "Hvis vi ønsker å forstå hvordan uvær vil påvirke isdekket i fremtiden, må vi forstå effekten av uvær under forskjellige forhold."

Et av forskningsmålene med MOSAiC-ekspedisjonen er å studere virkningen av arktiske stormer på havisen i et helt år, under en lang rekke forhold.

I en 50 km-radius rundt MOSAiCs største isleir har forskere installerte et nettverk av flytende forskningsstasjoner. Disse stasjonene er hjemmet til en serie instrumenter som det neste året vil ta nesten kontinuerlige målinger av endringer i atmosfæren, havis og hav.

Et av disse instrumentene, a gigantisk metallspann satt opp av Persson og hans kolleger, vil bli brukt til å studere arktiske stormer. Pulken er dekket av forskjellige utstyrsstykker som måler endringer i atmosfæren.

Det viktigste settet for overvåking av forbi arktiske stormer er et "sonisk vindmåler" - et instrument som stikker ut fra sleden som bruker lydbølger til å måle endringer i vindhastighet og retning.

Dr. Ola Persson og en kollega knytter et sonisk anemometer til et vitenskapelig instrument i Sentral-arktiske hav. Kreditt: Daisy Dunne for Carbon Brief

Pulken har også et avansert GPS-system, som lar forskere spore plasseringen av isflakene i sanntid.

Ved hjelp av disse instrumentene planlegger forskerne å overvåke vindens hastighet og styrke under stormer - og om disse vindene får havisen til å bryte fra hverandre og bevege seg i forskjellige retninger.

"Vi vil forhåpentligvis være i stand til å kartlegge responsen fra isen under en syklon og se om den høye vinden fra sykloner får isen til å avvike," sier Hutchings.

Forskningen er risikabel. En spesielt alvorlig storm kan føre til at havisen delte seg i to eller bryte helt fra hverandre, og føre til at forskernes instrumenter falt i havet.

"Det er noe som vil være interessant å se, hvilke isflak som overlever til slutt - og som ikke gjør det," sier Dr. Thomas Krumpen, en havisforsker fra AWI og co-cruiseleder ombord på Akademik Fedorov.

Målingene tatt til ekspedisjonens slutt i september 2020 kunne forhåpentligvis kaste mer lys over virkningen av arktiske stormer på isdekke.

Uvær på flukt

En grunn til at MOSAiC-forskere er opptatt av å samle data om arktiske stormer er at noen bevis tyder på at de kan påvirke klimaforholdene borte fra polene.

Dette skyldes at det under visse forhold ser ut til at arktisk vær kan unnslippe den polare regionen og nå ned i mellombreddegradene, sier Persson.

Et eksempel på dette skjedde tidlig i 2019, da deler av USA og Canada ble rammet av et ekstrem kulde snap som sendte temperaturer som stupte til -17C og nedenfor.

En mann graver ut en rød Chevrolet-bil fra snø om parkeringsplassen om morgenen. Toronto, Canada. 29. januar 2019. Kreditt: Torontonian / Alamy arkivfoto

Selv om vitenskap er ennå ikke sikker, ser det ut til at arktiske stormer kan bevege seg ut av Arktis og inn i mellombreddegradene når det er en forstyrrelse i "stratosfærisk polar vortex”- et lavtrykksværsystem som ligger rundt 50 km over Arktis.

Når den blir forstyrret, kan polarhvirvelen bli svekket - slik at det kalde været som den vanligvis inneholder, kan strømme ut i mellombreddegradene. "[Dette] gir mye kjølig luft og snurrer opp mye storm og snøfall," sier Persson.

Diagrammet under viser hvordan en svekket polarvirvel kan tillate kaldt arktisk vær å rømme fra nordpolen.

Vitenskapen bak polarhvirvelen. Kreditt: NOAA

Selv om mellombreddegradene har sett flere bemerkelsesverdige kalde snaps de siste årene, er det ennå ikke klart om slike hendelser blir mer sannsynlige, sier Persson.

Ved å samle inn data om bevegelsene til arktiske stormer i løpet av MOSAiC, håper han å få en bedre forståelse av hvor ofte de reiser ut av Arktis. "Det korte svaret er at det er en viss innvirkning på mellomvidde breddegrader fra arktiske sykloner, men vi vet ikke med hvilken regelmessighet som skjer."

Om forfatteren

Daisy Dunne var en av fem journalister som ble valgt ut til å rapportere om MOSAiC. Kostnadene hennes når hun forlot Tromsø ble dekket av Alfred Wegener Institute, som organiserte ekspedisjonen.

Denne artikkelen dukket opp opprinnelig Carbon Brief

Relaterte bøker

Klimaendring: Hva alle trenger å vite

av Joseph Romm
Den grunnleggende grunnen til hva som vil være det definerende spørsmålet om vår tid, Klimaendring: Hva alle trenger å vite® er en tydelig oversikt over vitenskapen, konfliktene og konsekvensene av vår oppvarmingsplanet. Fra Joseph Romm, Chief Science Advisor for National Geographic's Livsår Farlig serier og en av Rolling Stones "100-folk som forandrer Amerika" Klima forandringer tilbyr brukervennlige, vitenskapelig strenge svar på de vanskeligste (og ofte politiserte) spørsmålene om hvilken klimatolog Lonnie Thompson har ansett "en klar og nåværende fare for sivilisasjonen.". Tilgjengelig på Amazon

Klimaendring: Vitenskapen om global oppvarming og vår energi Fremtidens andre utgave Utgave

av Jason Smerdon
Denne andre utgaven av Klima forandringer er en tilgjengelig og omfattende guide til vitenskapen bak global oppvarming. Utmerket illustrert, er teksten rettet mot studenter på en rekke nivåer. Edmond A. Mathez og Jason E. Smerdon gir en bred og informativ introduksjon til vitenskapen som ligger til grund for vår forståelse av klimasystemet og virkningen av menneskelig aktivitet på oppvarmingen av vår planet.Mathez og Smerdon beskriver rollene som atmosfæren og havet spille i vårt klima, introdusere begrepet strålingsbalanse, og forklare klimaendringer som skjedde tidligere. De beskriver også menneskelige aktiviteter som påvirker klimaet, som drivhusgass og aerosolutslipp og avskoging, samt effektene av naturfenomener.  Tilgjengelig på Amazon

Vitenskapen om klimaendring: En hands-on kurs

av Blair Lee, Alina Bachmann
Vitenskapen om klimaendring: En hands-on-kurs bruker tekst og atten hands-on aktiviteter å forklare og lære vitenskapen om global oppvarming og klimaendringer, hvordan mennesker er ansvarlige, og hva som kan gjøres for å bremse eller stoppe graden av global oppvarming og klimaendringer. Denne boken er en komplett, omfattende guide til et viktig miljøemne. Emner som er omtalt i denne boken inkluderer: hvordan molekyler overfører energi fra solen til å varme atmosfæren, drivhusgassene, drivhuseffekten, global oppvarming, den industrielle revolusjonen, forbrenningsreaksjonen, tilbakemeldingsløpene, forholdet mellom vær og klima, klimaendringer, karbon vasker, utryddelse, karbonavtrykk, resirkulering og alternativ energi. Tilgjengelig på Amazon

Fra Utgiver:
Innkjøp på Amazon går for å dekke kostnadene ved å bringe deg InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, og ClimateImpactNews.com uten kostnad og uten annonsører som sporer surfevaner. Selv om du klikker på en kobling, men ikke kjøper disse utvalgte produktene, betaler alt annet du kjøper i samme besøk på Amazon oss en liten provisjon. Det er ingen ekstra kostnader for deg, så vær så snill å bidra til innsatsen. Du kan også bruk denne lenken å bruke til Amazon når som helst slik at du kan bidra til å støtte vår innsats.