Nad Antarktydą miały miejsce rzadkie zjawiska ocieplenia, gdy wir polarny wydłużał się i osłabiał.
W lipcu 2024 r. w stratosferze Antarktyki doszło do rekordowego ocieplenia, zakłócając wir polarny i wpływając na globalne wzorce pogodowe. To rzadkie wydarzenie, znacząco różniące się od częstych ociepleń Arktyki, może mieć wpływ na zjawiska pogodowe i poziom ozonu na półkuli południowej.
Bezprecedensowe ocieplenie stratosfery nad Antarktydą
To niespokojna zima w atmosferze nad Antarktydą. Około 30 kilometrów nad lodową powierzchnią kontynentu, w warstwie zwanej stratosferą, miała miejsce seria ociepleń, która rozpoczęła się w lipcu 2024 r.
Lipcowe temperatury w stratosferze nad Antarktydą wynoszą zazwyczaj około minus 80 stopni Celsjusz (minus 112 stopni Fahrenheita). 7 lipca temperatura w środku stratosfery wzrosła o 15°C (27°F), ustanawiając rekord najcieplejszych lipcowych temperatur zaobserwowanych w stratosferze w regionie Antarktyki. Następnie 22 lipca temperatura spadła, a 5 sierpnia wzrosła do 17°C (31°F).
Te nagłe ocieplenie stratosfery wydarzenia zaskoczyły Lawrence’a Coya i Paula Newmana, naukowców zajmujących się atmosferą w NASACentrum Lotów Kosmicznych Goddarda. U Coya i Newmana pojawiają się kompleksy modele asymilacji i ponownej analizy danych atmosfery ziemskiej dla Globalnego Biura Modelowania i Asymilacji NASA (GMAO). „Lipcowe wydarzenie było najwcześniejszym ociepleniem stratosfery, jakie kiedykolwiek zaobserwowano w całym 44-letnim rekordzie GMAO” – powiedział Coy.
Wpływ na wir polarny i wzorce wiatru
Zachodnie wiatry w tej warstwie atmosfery krążą zimą wokół bieguna południowego, poruszając się z prędkością około 300 kilometrów (200 mil) na godzinę, tworząc tzw. wir polarny. Czasami jednak dzieje się coś, co zakłóca ten symetryczny przepływ okołobiegunowy, powodując osłabienie wiatrów i zmianę kształtu przepływu. Zamiast krążyć po biegunie południowym, wir polarny wydłuża się, a wiatry słabną; słabnące wiatry powodują znaczne ocieplenie stratosfery nad Antarktydą.
Powyższe mapy pokazują temperatury powietrza w środkowej stratosferze (na wysokości około 30 kilometrów lub pod ciśnieniem 10 hektopaskali) w dniu 5 sierpnia 2023 r. (po lewej) i 5 sierpnia 2024 r. (po prawej). Wydłużenie wiru polarnego i wyższe temperatury bliżej bieguna są widoczne na mapie z 2024 roku. Dane do map pochodzą z NASA Przetwarzanie w przód GEOS (GEOS-FP), który asymiluje dane meteorologiczne z satelitarnych, lotniczych i naziemnych systemów obserwacyjnych.
Pokazuje to mapa poniżej potencjalna wirowość— wielkość opisująca wirowanie mas powietrza w stratosferze w dniu 5 sierpnia 2024 r. Obszary o dużym potencjale wirowości są żółte i krążą zgodnie z ruchem wskazówek zegara; obszary o niskim potencjale wirowości wydają się fioletowe i mają cyrkulację przeciwnie do ruchu wskazówek zegara. Wir polarny wydłużył się i osłabł, a przepływ wiatru zamiast zwykłego okrągłego wzoru miał kształt orzeszka ziemnego.
Porównanie wydarzeń na półkuli południowej i północnej
W przeciwieństwie do Arktyki, gdzie mniej więcej raz w roku dochodzi do nagłego ocieplenia stratosfery, wir polarny na półkuli południowej jest zazwyczaj znacznie mniej aktywny. „Nagłe ocieplenie zdarza się na Antarktydzie mniej więcej raz na pięć lat, znacznie rzadziej niż w Arktyce” – powiedział Coy. Coy dodał, że powodem tego jest prawdopodobnie to, że na półkuli północnej znajduje się więcej terenu, który może zakłócać przepływ wiatru w troposferze – warstwie powietrza położonej najbliżej ziemi. Te wielkoskalowe troposferyczne systemy pogodowe przemieszczają się w górę do stratosfery i zakłócają wir polarny.
Pogoda w troposferze Antarktyki również w lipcu była nietypowa. Temperatury wyższe o ponad 4°C (7,2°F) od średniej obejmował dużą część kontynentu antarktycznego i cały region Antarktyki, miesiąc przypadający na lipiec 1991 r. piąty najcieplejszy lipiec w historii. Newman zauważył jednak, że przypisywanie pogody, której doświadczają ludzie w troposferze – w tym lipcowej burzy śnieżnej w Australii – nagłemu ociepleniu stratosfery nie jest jednoznaczne.
Implikacje dla pogody i stężenia ozonu
Naukowcy w dalszym ciągu badają także pochodzenie zaburzeń na powierzchni, które ostatecznie zakłócają stratosferę. „Wahania temperatury powierzchni morza i lodu morskiego mogą zakłócać te wielkoskalowe systemy pogodowe w troposferze, które rozprzestrzeniają się w górę” – powiedział Newman. „Ale przypisanie powodów rozwoju tych systemów jest naprawdę trudne”.
Naukowcy wykazali, że w stratosferze nagłe ocieplenie jest powiązane z wyższym stężeniem ozonu nad Antarktydą. Stratosferyczna warstwa ozonowa chroni życie na Ziemi, pochłaniając promieniowanie ultrafioletowe, które niszczy DNA u roślin i zwierząt (w tym ludzi) i może prowadzić do raka skóry. Zmiana cyrkulacji związana z ociepleniem stratosfery powoduje przyciąganie ozonu z innych szerokości geograficznych w kierunku obszaru polarnego. Jak dotąd w 2024 r dziura ozonowa nad półkulą południową mniejszy niż zwykle.
Zdjęcia z Obserwatorium Ziemi NASA wykonane przez Wanmei Lianga, z wykorzystaniem danych GEOS-FP dzięki uprzejmości Lawrence Coy i Globalnego Biura Modelowania i Asymilacji w NASA GSFC.
