Vad har hänt i Arktis och Antarktis?

En artikel av John Turner (BAS), James E. Overland (NOAA/PMEL) och John E. Walsh (IARC) dök i dagarna upp i International Journal of Climatology. Pappret är en sammanfattning av en workshop (2004) om höglatituda klimatförändringar. Artikeln är ett nytt grepp där man vill sätta de pågående klimatförändringarna i polarområdena i ett perspektiv – inte minst eftersom de flesta studier fokuserar på bara det ena polområdet, istället för att jämföra de båda områdena; hur stor är variabiliteten, vad ger haven för effekt och vad ger atmosfärscirkulationen och hur bra är datamängderna? Det sistnämnda är vad som nästan alltid är den begränsande faktorn för att svara på de andra undringarna. För Arktis finns det i runda slängar 100 år av bra data medan det för Antarktis endast finns cirka 50 år. Dessa två tidsskalor jämförs i vardera område av författarna. Vi vet sedan tidigare att båda polarområdena har upplevt vissa förändringar under de senaste åren. Även om förändringarna är ojämnt fördelade i rummet kan man peka på några saker som skett nyligen. I Arktis är det temperaturökningar i östra Sibirien och nordvästra Nordamerika, avsmältning av is från Grönland, minskad sommarisutbredning i Arktis, viss upptinande av permafrost. I Antarktis är det framförallt den Antarktiska halvön som påverkats av högre temperatur och smältande isar, medan övriga kontinenten är relativt oförändrad.

Arktis

Temperatur och tryck

• Uppvärmningen var störst i Nordvästra Nordamerika och centrala Sibirien, även om uppvärmningen var ganska ojämn över Arktis (Prova gärna och gör en egen yttemperaturanalyskarta hos NASA-GISS).
• Temperaturtrenderna är störst i landregioner än i havsangränsande regioner.
• Mätstationer visar på generellt varma temperaturer i vinter- och vårsäsongen under 1990-talet samt under 1930-1950-talen.
• Från svenska mätstationer var 1800-talet under vintern cirka 1 grad kallare än under 1900-talet första hälft. Skiftet skedde kring år 1900 (eller 1877 enligt svenska studier). Slutet av 1700-talet var lite varmare än 1800-talet.
• Ökade varma lufttemperaturer kan främst härledas till att mildre luft advekteras från sydliga till nordligare latituder. Uppvärmningen under vintern och våren i Nordeuropa och Sibirien under 1980- och 1990-talet är en effekt delvis härledd till ökade västerliga vindar med en positivt fas av Arktiska oscillationen (AO). Av samma anledning och under samma tidpunkt sjönk temperaturerna i östra Kanada och södra Grönland.
• En stor del av uppvärmningen i Alaska inträffade under PDO-regimskiftet 1976/77. Även om PDO under senare år åter har börjat inta en mer neutral form är det tämligen säkert att generellt säga att Arktis fortsatt värmas upp.
• Tryckgradienten har ökat över delar av Arktis.
• AO var ofta i en positiv fas från 1960-talet fram till mitten av 1990-talet. Senare år har sett en mer neutralisering av oscillationen. Osäkert om växthusgaser påverkar AO-frekvensen positivt.

Nederbörd, snö och färskvatten

• Indikationer finns att nederbörden har ökat i Arktis, men det är svårt att avgöra med säkerhet då mätarna är glest uppsatta, samt att nederbörd varierar mycket lokalt på grund av exempelvis jordytans beskaffenhet (temperatur är inte lika beroende av denna faktor då det snarare är den storskaliga cirkulationen som spelar roll, vilket också är sant till viss del för nederbörd).
• Snötäcket varierar stort från år till år. En minskande tendens finns mellan 1973 till 2003 då snöytan minskade med ungefär 10% (motsvarande cirka 3,5 x10⁶ km²). Bakomliggande mekanismer är inte helt karlagda, ty snöutbredningen är inte en direkt funktion av exempelvis temperatur (mildare vintrar med hög luftfuktighet kan ger mer snö än kalla och torra vintrar).
• I Barrow, Alaska, börjar snön smälta cirka 10 dagar tidigare under mitten av 1990-talet än under 1970-talet. Detta är förmodligen en effekt av förändrat flödesmönster mellan norra Stilla Havet och Artkis.
• Generellt har färskvattenutflödet från de ryska floderna i Sibirien ökat mellan 1950- och 1990-talet. Vad som bidrar mest (varmare temperaturer, förändrad nederbörd, tinande permafrost och mänskliga aktiviteter i form av omledning och dammbygge) är under utredning.

Permafrost

• Jordtemperaturen i stora delar av Alaska och Sibirien närmar sig 0 grader Celcius.
• Ytvegetationen på tundran förändras mot fler buskar och våtmark då sommartemperaturerna oftare når 10 grader Celcius.
• Enligt satellitmätningar har tundraområdet minskat med 17% under de senaste 25 åren.

Havsis

• Från satellitmätningar har isutbredningsarealn i september minskat med 17% under de senaste 25 åren.
• Isens tjocklek har förmodligen förändrats negativt.  En del av denna utveckling kan möjligen ha att göra med förändrat vindfält och positiv fas av AO. Ytterligare minskning kan härledas till regionalt ökande temperaturer. Ytterligare avsmältning blottlägger med havsyta, vilket kan fungera som ytterligare en positiv feedback som absorberar med solenergi.

Glaciärer

• Massbalansen hos glaciärer i Nordamerika har vart negativ sedan 1970-talet, medan den vart positivt för skandinaviska glaciärer under samma period. Det finns dock indikationer på att dessa glaciärer uppnåt en negativ massbalans sedan slutet av 1990-talet.
• Grönlands glaciärer smälter vid kanterna samtidigt som det finns indikationer som visar på förtjockning av Grönalands inre. Författarna drar ingen slutsats vilken effekt som är störst utan hänvisar till den pågående debatten i ämnet (förtjockningen i Grönlands inre är okänd då data saknas).

Hav

• Ytvattentempepraturer visar samma lågfrekventa beteende som lufttemperaturen.
• De Grönländska, Isländska och Norska haven färskas upp, vilket kan ge svagare konvektion.
• Under 1990-talets början försvann det kalla haloklina lagret från vissa av bassängerna i Norra Ishavet, samtidigt som AO kom i en än mer positiv fas. Sedan 1998 har lagret återigen börjat återetablera sig. Detta lager har stor betydelse för värmebalansen och därmed isbildningen. Frånvaro av lagret ger förmodad mer avsmältning på grund av ökat vertikalt värmeflöde.

Antarktis

Temperatur och tryck

• Förändrinar i temperatur varierar stort över kontinenten, med Antarktiska halvön som en utstickare med kraftigt uppvärmning sedan 1950-talet. Stationen vid Faraday/Vernadsky visar en årlig uppvämning på 0,56 grader Celcius per dekad, eller 1,09 grader Celcius per dekad under vintern. Temperaturen har vart näst intill konstant stigande sedan stationen upprättades 1947 med endast ett fåtal kallare år. Temperaturen vid denna station är nära relaterad till isutbredningen. Mycket (lite) is ger låg (hög) temperatur.
• Temperaturökningen på Antarktiska halvön är begränsad till ett mindre område med minskade uppvärmning i nordlig riktning.
• Utanför den Antarktiska halvön är antalet statistiskt signifikanta temperturförändrinar låg, ofta som ett led i stora årliga variationer. Av totalt 19 stationer visade 11 en värmande och 7 en kylande trend (den sista stationen har för lite data för att fastslå en årlig trend).
• Det finns bara en station med genomgående kylande trend i alla säsonger; Amundsen-Scott-stationen vid Sydpolen. Dock är endast den årliga trenden på -0,17 grader Celcius per årtionde signifikant (denna station är i princip den enda som finns för Antarktis inland, övriga stationer är belägna nära eller vid kusten – Vostok-stationen undantagen).
• Southern Hemisphere Annular Mode (en oscillation för Antarktis liknande AO för Arktis) gick in i en positiv fas 1957 och har ökat mest under sommarhalvåret, vilket förmodligen bidragit till de ökande temperturerna vid Antarktiska halvön.

Nederbörd, snö och färskvatten

• Nederbörd, vilken nästan helt uteslutande (bortsett från Antarktiska halvön) kommer som snö, är mycket svårt att mäta i Antarktis på grund av vind som advekterar snön.
• Visuella observationer från stationer på Antarktiska halvön visade att det förekommer 50% mer nederbördshändelser nu än under 1950-talet.
• Från studier av nya data för hela Antarktis mellan åren 1979-1993 fann man ingen förändring av nederbörden i Antarktis, även om 15 år är lite för kort tid att dra slutsatser ifrån.
• Klimatmodeller föreslår ökad nederbörd i Antarktis, vilket dock ännu inte hittas stöd för i observationer (det är dock ingen hemlighet att klimatmodeller på dessa latituder inte uppvisar sin starkaste sida).

Permafrost

• Permafrost fins framförallt längs vissa kuststräckor och på den Antarktiska halvön. En viss upptining har skett enligt mätningar runt stationer, men det finns ingen uppskattning på hur stor denna upptining är.

Havsis

• Tillförlitliga havsisdata finns sedan 1970-talet med införandet av satellitmätningar. Under perioden 1973-1977 minskade havsisen markant med över 15%, men har sedan dess återhämtat sig fram till 2002. Minskningen under 1970-talet tros bero på en stor positiv avvikelse i havsisutbredningen under 1960-talet.
• Isutvecklingen är olika i olika havsområden. I Wedellhavet, Stilla Havssektorn och Rosshavet var isutvecklingen positiv mellan 1979-1998. I Indiska oceansektorn var trenden något negativ medan den i Amundsenhavet var starkt negativ, vilket kan kopplas till uppvärmningen kring den Antarktiska halvön.

Glaciärer

• På den Antarktiska halvön har 87% av de 244 studerade galciärerna smält tillbaka och att denna reträtt har ökat i hastighet.
• I övriga Antarktisk är det svårt att dra en generell slutsats om isen smält eller blivit tjockare. På regional skala finns dock indikationer på att vissa isområden har blivit tunnare under 1990-talet.

Sammanfattningsvis drar författarna slutsatsen att de klimatförändringar Arktis upplevt under det senaste århundradet beror på en kombination av förändringar i den storskaliga atmosfärscirkulationen (förmodligen förstärkt av växthusgaser) och lokala feedback-mekanismer. Däremot finner inte författarna stöd för att AOs mer frekventa läggning i en positiv fas skulle vara rent växthusgasdriven, vilket några modellstudier tidigare föreslagit. Därför anser författarna att ACIA-rapporten till viss mån överdriver växthusgasernas roll i de närliggande förändringarna bakåt och framåt i tiden. De lägger också till att på grund av de stora positiva feedback-mekaniserm som nu verkar i området blir det svårt för en framtida intern variabilitet att motverka fortsatt positiv feedback-respons (exempelvis att isutbredningen fortsätter vara tillbakadragen trots att AO numera är i en mer neutral fas). Social och ekonomisk anpassning till ett förändrerligt klimat är därför något som krävs för området (samma sak torde gälla globalt också).

För Antarktis del ser författarna det som mindre troligt att den snabba uppvärmningen på Antarktiska halvön kommer att fortsätta i samma takt. Detta eftersom temperaturen där är nära kopplad till isutbredningen. När isen smält undan bör därför temperaturen stabiliseras någorlunda, om än på en högre nivå.

Det finns uppenbarligen en hel del kvar att fokusera på vad gäller klimatförändringar på höga latituder, inte minst fördjupad förståelse av feedback-mekanismer. I och med att International Polar Year startar den 1:a mars kanske vi får svar på flera av våra funderingar och frågor.