Polarny Spitsbergen już nie taki mroźny

Wieczór. Ciemny pokój. Rzędy liczb spływają monotonnie z góry na dół monitora. To nie Neo i „Matrix”, to rzeczywistość wielu naukowców, czasem również moja. Przeanalizowałem w ten sposób 315 tysięcy pomiarów różnych elementów pogody nad lodowcem Sven, obiektem badań załogi Stacji Polarnej Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu (środkowy Spitsbergen, 1150 km od bieguna północnego). W artykule naukowym, opublikowanym właśnie w International Journal of Climatology, opisałem warunki pogodowe panujące na tym polarnym pustkowiu. Przeczytaj ten wpis, aby dowiedzieć się jakich warunków spodziewać się na Spitsbergenie oraz co wspólnego ma lodowiec Sven z… polskim plażowiczem.

Pełny artykuł za paywallem, ale z radością wyślę Ci kopię
(darmową, rzecz jasna)! Napisz na kmalecki [małpa] amu.edu.pl

Przeczytaj też: Czym jest, a czym nie jest lodowiec?

Bezpośredni monitoring mikroklimatu lodowców jest bardzo ważny jeżeli chcemy zrozumieć ich zachowanie oraz przewidzieć przyszłość. Moje badania objęły okres pełnych sześciu lat glacjologicznych (wrzesień 2011-wrzesień 2017) i były prowadzone w oparciu o automatyczną stację pogodową zainstalowaną na lodowcu Sven (norw. Svenbreen) na wysokości 355 m n.p.m. (Ryc. 1). To pierwsza długoterminowa analiza glacjo-meteorologiczna z tej części Spitsbergenu (archipelag Svalbard) oraz (według mojej wiedzy) pierwsza w ogóle dla małego lodowca górskiego w wysokiej Arktyce. Wykorzystując znane i zmodyfikowane metody obróbki danych, nakreśliłem w pracy główne cechy pogody nad lodowcem Sven oraz porównałem otrzymane wyniki z innymi lodowcami Spitsbergenu. Nie jesteś meteorologiem? Nie bój się, w tym wpisie nie ma nic skomplikowanego.

Ryc. 1. Lodowiec Sven (Svenbreen) na Spitsbergenie i położenie automatycznej stacji meteorologicznej wykorzystanej w badaniach. Fot. Tomasz Kurczaba i Jakub Małecki.

Temperatura powietrza

Znanym w glacjologii faktem jest, że cienka na kilka-kilkanaście metrów warstwa powietrza będąca w kontakcie z lodowcem (tzw. warstwa graniczna) jest bardzo mocno ochładzana przez lód. Dlatego też pierwszym, co może Cię zaskoczyć, jest to, że na środku lodowca położonego w samym sercu Spitsbergenu pod biegunem północnym wcale… nie jest tak chłodno. To o tyle ciekawe, że zimy w środkowej części Spitsbergenu są wyraźnie chłodniejsze, niż w strefach nadmorskich.

Spójrzmy najpierw na średnie temperatury:

Okres Temperatura
(16.9.2011-15.9.2017)
Lato
(czerwiec-sierpień; średnia wieloletnia)
+1,8˚C
Najcieplejszy miesiąc
(lipiec; średnia wieloletnia )
+3,2˚C
Rekordowo ciepły dzień
(średnia dobowa)
+9,2˚C
Zima
(grudzień-luty; średnia wieloletnia)
-10,7˚C
Najchłodniejsze miesiące
(marzec i kwiecień; średnia wieloletnia )
-13,2˚C
Rekordowo chłodny dzień
(średnia dobowa)
-29,1˚C
Rok
(średnia wieloletnia)
-6,1˚C

Lekko dodatnia temperatura latem wystarcza, aby stopić ok. 1,5 m zimowego śniegu i jeszcze sporo lodu zalegającego pod spodem. Wydaje się też, że na lodowcu Sven jest nieco cieplej niż na dużych lodowcach Svalbardu położonych bliżej morza. Tłumaczyć to można bardziej kontynentalnym klimatem w regionie Svena oraz wpływem sąsiadujących z nim ciemnych, nagrzewających się w słońcu stoków skalnych.

Zimą natomiast temperatura jest wyższa, niż niektórzy mogli by się spodziewać, oraz bardzo zmienna. Przez 6 lat prowadzenia pomiarów średnia temperatura dobowa spadła poniżej -20˚C tylko 98 razy, a więc średnio zaledwie 16 dni w roku (Ryc. 2). Ja wiem, że -20˚C to już nie przelewki, ale trudno powiedzieć, że to ekstremalne zimno, skoro takie warunki notuje się zimą regularnie w niektórych miejscach w Polsce. Dodatkowo, wahania temperatury były bardzo wysokie – zdarzyło się, że nadejście ciepłej masy powietrza w ciągu 24 godzin podniosło temperaturę aż o 24 ˚C! Średnia roczna temperatura wyniosła na lodowcu -6,1˚C. Dla porównania, średnia roczna dla wielu polskich miast to ok. +8 do +10˚C oraz ok. 0˚C na Kasprowym Wierchu, najwyższej stacji w Polsce (1987 m n.p.m.).

Ryc. 2. Temperatura powietrza nad lodowcem Sven, Spitsbergen, w latach 2011-2017. Szare linie oznaczają przebieg temperatury w poszczególnych latach, czarna linia oznacza średnią. Na podstawie: Małecki (2019).

Dlaczego przyrządy odnotowały tak łagodne warunki (jak na tę szerokość geograficzną)? To specyfika klimatu Spitsbergenu, który po pierwsze bardzo szybko się ociepla, a już szczególnie okresy zimowe (analizowane sześciolecie było najcieplejszym w historii pomiarów!), a po drugie znajduje się pod silnym wpływem ciepłego prądu morskiego. Można więc powiedzieć, że jeśli chcesz liznąć Arktyki i nie zmarznąć przy tym na kość – jedź na Spitsbergen, bo jest duża szansa, że nawet w okresie nocy polarnej nie uświadczysz skrajnie zimnych warunków. Pamiętaj jednak, o chłodzącym czynniku wiatru, który może wiać tu z siłą huraganu (o wietrze nad lodowcem przeczytasz poniżej). Zmienność temperatury również jest typowa dla Spitsbergenu, nad którym zimą przetaczają się na zmianę ciepłe i zimne masy powietrza.

Bardzo ciekawą cechą mikroklimatu lodowca Sven jest specyficzny gradient termiczny. Co to takiego? Jak wiesz, temperatura powietrza generalnie spada z wysokością, bo tam wyżej jest niższe ciśnienie i powietrze jest bardziej rozprężone (to dlatego nawet latem musimy mieć ze sobą coś cieplejszego na górskim szlaku). To, jak szybko temperatura spada, określa właśnie gradient termiczny i średnio jest to około 0,6˚C na 100 metrów wzniesienia. Gradienty o niższej wartości możemy nazwać płytszymi, a o wyższej – stromymi. I właśnie bardzo strome gradienty dominują nad lodowcem Sven, szczególnie wiosną, kiedy średnie gradienty miesięczne osiągały aż do 1,6˚C/100 m. Powietrze zatem wyjątkowo szybko się wychładza w miarę wspinania się po lodowcu coraz wyżej i wyżej. Prawdopodobną tego przyczyną są skomplikowane interakcje między powietrzem nad lodowcem, a przyległymi obszarami niezlodowaconymi, o których jednak nie za wiele na razie wiadomo.

Wilgotność

Pomimo znacznego oddalenia od otwartego morza i stosunkowo suchego klimatu środkowego Spitsbergenu, wilgotność względna powietrza była całkiem wysoka (średnio 83%), zarówno zimą, jak i latem. Ograniczona ilość danych z innych lodowców Svalbardu sugeruje, że wilgotność względna niekoniecznie jest tu warunkowana odległością od morza, a raczej rozmiarem lodowca i/lub temperaturą: co prawda duże, chłodne nadmorskie lodowce wykazują wilgotność na poziomie 90-94%, lecz na małych lodowcach nadmorskich, gdzie temperatury są nieco wyższe, notuje się wartości porównywalne z tymi ze Svena.

Gdyby przeliczyć wilgotność względną na ilość pary w powietrzu, to okaże się, że nad lodowcem Sven było jej właściwie tyle samo, co nad innymi lodowcami Svalbardu. Trochę to dziwne: skoro opady na wybrzeżu są 2-3 razy wyższe niż w centralnej części wyspy, czegoś podobnego spodziewałbym się po zawartości pary w powietrzu. Najwyraźniej jednak tak być nie musi.

Wiatr

Jeśli jesteś akurat na Spitsbergenie, a wiatr niemiłosiernie chłoszcze Ci twarz – schroń się na lodowcu Sven. Średnia prędkość wiatru wyniosła tu zaledwie 2,2 m/s, czyli 8 km/h – bardzo niewiele, biorąc pod uwagę jak wietrznie bywa w Arktyce. Latem było to jeszcze mniej – 6,5 km/h (porównaj tę wartość np. z pobliskim lodowcem Ebba). Powodem tego jest przede wszystkim ułożenie doliny lodowca: w poprzek do sąsiedniego Billefiordu (czyli bardzo wydłużonej zatoki wciśniętej między górskie stoki). Taki układ powoduje, że wiatry kanalizowane są głównie wzdłuż osi fiordu (północ-południe), a nie wtłaczane do doliny (zachód-wschód). W takiej sytuacji powietrze nad lodowcem jest względnie spokojne i może grawitacyjnie spływać powoli z góry na dół (tzw. wiatr katabatyczny). Analiza wcześniejszych prac z innych lodowców sugeruje, że niska prędkość wiatru to raczej typowa sytuacja na małych, dobrze osłoniętych lodowcach Spitsbergenu. Można je więc porównać do bałtyckich plażowiczów, którzy chowają się za skalistymi parawanami, aby nie za bardzo wiało im w nerki.

Ryc. 3. Instalacja automatycznej stacji meteorologicznej na lodowcu Sven (Svenbreen) we wrześniu 2011 roku. Fot. Jakub Małecki.

Promieniowanie słoneczne

Nie było zaskoczeniem to, że Sven (a także inne lokalne lodowce górskie znane z literatury przedmiotu) otrzymuje od słońca względnie mało ciepła, bo górski parawan, który chroni przed wiatrem, daje także cień – tym rozleglejszy, im niżej nad horyzontem wisi słońce. A tak się składa, że w Arktyce słońce jest generalnie nisko, więc nawet w dniu przesilenia letniego (gdy słońce ani na chwilę nie zachodzi) małe lodowce górskie są tu przynajmniej przez kilka godzin dziennie schowane w cieniu. Sprawia to, że w okresach letnich (czerwiec-sierpień) ilość energii słonecznej docierającej do małych lodowców na Spitsbergenie jest o ok. 25% mniejsza, niż w przypadku większych, bardziej otwartych lodowców w archipelagu. Pomaga im to przeżyć zabójcze ciepło lata, lecz z innych moich analiz wynika, że nie zapobiegnie to ich agonii, a co najwyżej odrobinę opóźni. Jest tak m.in. dlatego, że w okresie najsilniejszego promieniowania słonecznego (czerwiec-lipiec) rola słońca w topnieniu jest mocno ograniczana przez zalegającą wciąż na lodowcach pokrywę śnieżną, która odbija słoneczne promienie.

Bilans radiacyjny

Bilans radiacyjny to suma wszystkich zysków i strat ciepła związanych z promieniowaniem. Stanowi z reguły zdecydowaną większość w ogólnym bilansie ciepła lodowców, a więc to przede wszystkim od tego bilansu zależy, czy danego lata topnienie jest silne, czy nie. Bilans radiacyjny obejmuje zyski energii w postaci promieniowania słonecznego i cieplnego atmosfery, oraz straty związane z odbijaniem światła od powierzchni i ucieczką energii cieplnej z samego lodowca.

Okazało się, że wartość bilansu radiacyjnego na lodowcu Sven w ciągu lata nie odbiega specjalnie od innych lodowców na Svalbardzie. Ciekawym wynikiem natomiast jest to, że bilans jest bardzo mocno związany z albedo powierzchni, czyli z jej „białością”. Im jaśniejsza jest powierzchnia w ciągu lata (np. przez długie zaleganie pokrywy śnieżnej), tym bilans radiacyjny jest niższy, a więc tym mniej energii jest dostępnej dla topnienia. Zmienność albedo z roku na rok tłumaczy aż 76% zmienności bilansu. Albedo jest więc super-ważnym parametrem wpływającym na topnienie lodowca.

Najciekawsze wnioski

Omawiana tu praca jest pierwszym szczegółowym opracowaniem wieloletniej pogody na małym lodowcu górskim na Spitsbergenie, jeśli nie w całej Arktyce. Jeśli miałabyś/miałbyś coś zapamiętać z tej lektury, proponuję wybrać coś z listy poniżej:

  • W ostatnim czasie Spitsbergen nie był wcale taki mroźny, jak by się mogło wydawać. Zimą temperatura rzadko spadała poniżej -20˚C, a latem była na plusie.
  • Mimo znacznego oddalenia od mórz, wilgotność powietrza nad lodowcem Sven (środkowy Spitsbergen) jest wysoka.
  • Dobre osłonięcie lodowców przez pobliskie góry mocno ogranicza prędkość wiatru i ich nasłonecznienie
  • Albedo („białość”) powierzchni ma wielki wpływ na intensywność topnienia lodu
  • Specjaliści znajdą w pracy także propozycję procedury obróbki danych meteorologicznych z lodowców oraz mnóstwo wykresów i tabel, które mogą być pomocne w testowaniu modeli pogodowych i studiach porównawczych!

Link do oryginalnej pracy naukowej:

Więcej wpisów o moich badaniach lodowców środkowego Spitsbergenu:

8 responses to “Polarny Spitsbergen już nie taki mroźny

  1. Trochę to dziwne z tym albedo: skoro Słońce nawet latem jest zasłonięte górami, to – dla mnie – wysoki wpływ albedo kłóci się z logiką…

  2. Pomimo tego, że lodowiec jest dobrze osłonięty, w pogodne dni słońce i tak świeci prosto na lód przez kilka-kilkanaście godzin dziennie. Dodatkowo, nawet gdy słońca nie widać (z powodu zacienienia lub zachmurzenia), lodowiec i tak otrzymuje dawkę energii słonecznej pod postacią promieniowania odbitego i/lub rozproszonego w atmosferze, które też jest w większości odbijane przez powierzchnię. A więc zacienienie redukuje natężenie promieniowania na małych lodowcach (Sven: średnia dla lata 167 W/m2; duże lodowce: ok. 220 W/m2), ale rola albedo nie zmienia się.

  3. Dzięki za wyjaśnienie, no tak, zapomniałem o promieniowaniu rozproszonym:( Wstyd:( (dziesięć lat po klimatologii na UAM)

  4. Hejooo ! Właśnię cytuję Twój najnowszy artykuł w pracy magisterskiej ;).

    Pozdrawiam.
    Młody polarnik Paulina W.

  5. Pingback: Raport specjalny IPCC o oceanach i kriosferze 2019 (SROCC) | Glacjoblogia·

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie na Google

Komentujesz korzystając z konta Google. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj /  Zmień )

Połączenie z %s