Dr. Ola Persson en andere MOSAiC-wetenschappers zetten een wetenschappelijk instrument op in de Centrale Noordelijke IJszee. Credit: Daisy Dunne voor Carbon Brief
'S Werelds grootste poolexpeditie is momenteel aan de gang in het Noordpoolgebied. De expeditie van een jaar, bekend als het multidisciplinaire drifting Observatory for the Study of Arctic Climate (Mozaïek), omvat 300 onderzoekers uit 19 landen. Van een schip gevangen in het zee-ijs, nemen wetenschappers metingen die kunnen helpen om klimaatmodellen te transformeren. De wetenschapsschrijver van Carbon Brief Daisy Dunne nam deel aan de expeditie voor de eerste zes weken in het najaar van 2019. Dit is het derde van vier artikelen gericht op de MOSAiC-expeditie.
Voor schepen die dicht bij de noordpool varen, vormen weinig evenementen grotere risico's dan een Arctische storm.
Arctische stormen kunnen extreem hoge windsnelheden ontketenen, die de oceaan opzwellen, waardoor golven enkele meters opzwellen. Dit maakt het leven op zee niet alleen ondraaglijk voor zeilers, maar maakt het navigeren door de Noordpool - en zijn ijsbergen - ook uitdagender.
Sterke wind kan ook door het zee-ijs scheuren, waardoor het uit elkaar valt en in verschillende richtingen beweegt. Een groeiend onderzoeksgebied suggereert dat de impact van stormachtige winden op zee-ijs groter zou kunnen zijn dan eerder werd gedacht - en mogelijk significant voor voorspellingen van toekomstig ijsverlies.
Er is ook nieuw bewijs dat suggereert dat Arctische stormen het weer buiten de polen kunnen beïnvloeden.
"Het korte antwoord is dat er enige invloed is op de middenbreedtegraad van Arctische cyclonen, maar we weten niet met welke regelmaat dat gebeurt," zegt Dr. Ola Persson, een polaire meteoroloog van de National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).
Persson is een van de 600 mensen die deelnemen aan MOSAiC, de grootste onderzoeksexpeditie in de Noordpool ooit geprobeerd. (Carbon Brief is onlangs lid geworden de expeditie voor de eerste zes weken.)
Als onderdeel van de expeditie hebben Persson en zijn collega's een reeks instrumenten opgezet om verschillende aspecten van Arctische stormen te meten - van de snelheid van de winden die ze brengen tot de schaal van hun impact op het zeeijs.
Het verzamelen van dergelijke gegevens kan helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen over Arctische stormen, zoals hoe ze de ijs- en klimaatomstandigheden op de lange termijn kunnen beïnvloeden en hoe ze, als ze überhaupt kunnen veranderen, kunnen veranderen als reactie op klimaatverandering.
Twisted
Arctische stormen ”- ook wel arctische of poolcyclonen genoemd - zijn lagedruksystemen die de Noordelijke IJszee en de nabijgelegen landmassa's aantasten, waaronder Groenland, Noord-Canada en Noord-Eurazië. Bij een poolstorm draait de lucht tegen de klok in.
De onderstaande animatie toont de beweging van Arctische stormen door het noordelijke poolgebied in 2012 - a record-laag jaar voor zeeijs. In de animatie wordt de beweging van oppervlaktewinden weergegeven door kleine pijlen die zijn gekleurd op basis van snelheid.
De beweging van zomerstormen over het Noordpoolgebied in 2012. Credit: NASA / Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio
Arctische stormen kunnen zich zowel in als buiten het poolgebied vormen, zegt Persson. “Sommigen van hen lijken te zijn ontstaan als cyclonen die uit de lagere breedtegraden komen en naar het Noordpoolgebied gaan. Andere Arctische cyclonen lijken zich in het Noordpoolgebied te ontwikkelen. ”
Stormen die hun oorsprong vinden in het Noordpoolgebied kunnen zich vormen wanneer er een storing is in de 'tropopauze"- het deel van de atmosfeer dat fungeert als een grenslaag tussen de troposfeer en de stratosfeer, zegt Persson. "Deze storingen kunnen zeer lang meegaan en, als de omstandigheden goed zijn, lijken ze een cycloon op laag niveau te veroorzaken."
In vergelijking met tropische stormen (bekend als tyfoons or orkanen afhankelijk van waar ze worden gevonden) is er heel weinig onderzoek gedaan naar Arctische stormen, zegt Persson.
Dit komt grotendeels omdat Arctische cyclonen in vergelijking met stormen op de middelste breedte zeer weinig mensen treffen. Echter, snelle zee-ijsafname maakt het noordpoolgebied gemakkelijker te navigeren voor langere periodes van het jaar. Dit heeft op zijn beurt bij beide een zegen opgeleverd commercieel en toerist activiteit in het Noordpoolgebied - waardoor de noodzaak om Arctische stormen te begrijpen urgenter wordt.
Er is ook enig bewijs dat suggereert dat klimaatverandering de Arctische stormen frequenter zou kunnen maken, zegt Professor Jenny Hutchings, een MOSAiC wetenschapper en onderzoeker van zeeijsdynamiek uit Oregon State University. "Er lijkt een toename in cycloonactiviteit te zijn tot aan het Noordpoolgebied," vertelt ze Carbon Brief.
Het gebrek aan historische gegevens over Arctische stormen maakt het echter moeilijk om vast te stellen of er een stijgende trend is, zegt Persson:
“Er is enige suggestie dat Arctische cyclonen nu vaker voorkomen, maar het probleem is dat we niet heel veel metingen van tevoren hebben gedaan. Misschien is de vorige lagere frequentie die we hebben waargenomen te wijten aan het feit dat onze modellen, of onze reconstructies uit het verleden, niet volledig genoeg zijn. "
Een ander aspect van Arctische stormen waar wetenschappers nog geen duidelijk beeld van krijgen, is hun fysieke structuur, zegt Persson:
“Arctische cyclonen lijken een andere structuur te hebben dan midden-breedtegraadcyclonen. Er zijn de afgelopen twee tot vier jaar enkele onderzoeken geweest die suggereren dat ze een verticale structuur hebben meer vergelijkbaar met een orkaan dan naar een mid-breedtegraad storm. "
Tijdens de MOSAiC-expeditie wil hij gegevens verzamelen over de verticale structuur van Arctische stormen. De expeditie is gecentreerd rond de Polarstern, een Duitse ijsbreker die opzettelijk in het zeeijs is ingevroren. Het schip zal passief met het ijs drijven terwijl het het volgende jaar naar het noorden vaart.
Kaart met de route van de Polarstern vanaf zijn vertrek uit Tromso op 20 september 2019 tot ongeveer 85 graden ten noorden in de Centrale Noordelijke IJszee, waar hij zich op 6 oktober 2019 aan een ijsschots hechtte (rood). De rieten pijl illustreert het gebied dat het schip zou kunnen afdrijven tijdens zijn jaarlange reis, die zal eindigen nabij de Fram Straat. Credit: Tom Prater voor Carbon Brief
Om de structuur van Arctische stormen te bestuderen, moeten Persson en zijn collega's wachten tot ze het schip passeren. Ze verzamelen vervolgens gegevens over de stormen met behulp van een reeks instrumenten, waaronder weerballonnen, die veranderingen in de atmosferische temperatuur, druk, vochtigheid en wind vastleggen. Ze zullen ook gespecialiseerde weerradars gebruiken, die radiogolven gebruiken om veranderingen in neerslag en windsnelheid te detecteren.
De reeks instrumenten zal metingen uitvoeren op verschillende hoogten in de atmosfeer tijdens een storm. Door deze informatie samen te voegen, hopen de onderzoekers meer te weten te komen over de verticale structuur van voorbijgaande Arctische stormen.
Juergen Graeser lanceert een weerballon op het helikopterdek van Polarstern. 22 september 2019. Credit: Esther Horvath
Breek het ijs
Naast onderzoek naar de structuur van Arctische stormen, zullen MOSAiC-onderzoekers ook proberen een beeld te krijgen van hoe ze het zee-ijs kunnen beïnvloeden. Persson zegt:
"Wat mensen de afgelopen jaren hebben opgemerkt, is dat wanneer we een hele grote Arctische cycloon hebben, het zee-ijs verdwijnt."
Een dramatisch voorbeeld hiervan vond plaats in 2012, toen het Noordpoolgebied werd getroffen door een krachtige, langzaam bewegende storm in augustus. De cycloon duurde bijna twee weken en bracht zware regen en 30mph slingert.
Dat jaar bereikte het Arctische zee-ijs zijn hoogtepunt laagste niveau officieel. Het is mogelijk dat de storm een rol heeft gespeeld bij het aansturen van de snelle neergang in zee-ijs.
Wetenschappers hebben de hypothese dat de storm het ijsverlies heeft verbeterd door het ijs te laten breken, waardoor het kwetsbaarder werd voor smelten. De stormachtige winden hebben misschien zelfs ijs in warmer water geduwd, waardoor het smelten verder wordt verbeterd, zeggen onderzoekers.
Andere onderzoekers hebben echter betoogd dat de storm slechts een ondergeschikte rol speelde in de recordhoogte.
A studies gepubliceerd in 2013 analyseerde de impact van de storm met behulp van klimaatmodellering. De onderzoekers hebben twee sets simulaties uitgevoerd: een spiegelbeeld van Arctische omstandigheden in 2012 met de storm van augustus inbegrepen en een spiegelbeeld van 2012 zonder de storm.
Uit het onderzoek bleek dat, in beide sets simulaties, Arctisch zee-ijs naar een nieuw recordniveau zakte. In de simulaties inclusief de storm werd het recordniveau echter ongeveer 10 dagen eerder vastgesteld dan in de simulaties zonder de storm.
De bevindingen suggereren dat andere factoren belangrijker waren voor de record-lage ijsomstandigheden in 2012, aldus de onderzoekers. Dat jaar waren de Arctische zomertemperaturen bijvoorbeeld warmer dan gemiddeld en bestond het ijspak grotendeels uit "eerstejaars ijs”- jong ijs dat vatbaarder is voor smelten.
Veranderingen in de omvang van Arctisch zeeijs van minder dan een jaar (lichtblauw) tot ijs van vier jaar en ouder (donkerblauw) in de tijd. Omvang wordt getoond voor dezelfde week (22-28 oktober) van 1985-2019. Gegevensbron: National Snow and Ice Data Center. Grafiek van Carbon Brief met behulp van Highcharts
Hoewel de studie hielp licht te werpen op de cycloon van 2012, blijft de ware impact van Arctische stormen op zeeijs grotendeels onbekend. "We hebben maar één grote storm bekeken," zei co-auteur studeren Dr. Ron Lindsay, van de Universiteit van Washington in 2013. "Als we willen begrijpen hoe stormen de ijsbedekking in de toekomst zullen beïnvloeden, moeten we het effect van stormen in verschillende omstandigheden begrijpen."
Een van de onderzoeksdoelstellingen van de MOSAiC-expeditie is om de impact van Arctische stormen op het zeeijs een jaar lang te bestuderen, onder een breed scala aan omstandigheden.
In een straal van 50 km rond het belangrijkste ijskamp van MOSAiC hebben wetenschappers dat gedaan geïnstalleerd een netwerk van drijvende onderzoeksstations. Deze stations zijn de thuisbasis van een reeks instrumenten die voor het volgende jaar bijna-continue metingen van veranderingen in de atmosfeer, zee-ijs en oceaan zullen uitvoeren.
Een van deze instrumenten, a gigantische metalen slee opgezet door Persson en zijn collega's, zal worden gebruikt om Arctische stormen te bestuderen. De slee is bedekt met verschillende apparaten die veranderingen in de atmosfeer meten.
Het belangrijkste onderdeel van de uitrusting voor het volgen van passerende Arctische stormen is een 'sonische anemometer' - een instrument dat uit de zijkant van de slee steekt en die geluidsgolven gebruikt om veranderingen in windsnelheid en -richting te meten.
Dr. Ola Persson en een collega bevestigen een sonische anemometer aan een wetenschappelijk instrument in de Centrale Noordelijke IJszee. Credit: Daisy Dunne voor Carbon Brief
De slee beschikt ook over een geavanceerd GPS-systeem, waarmee onderzoekers de locatie van de ijsschotsen in realtime kunnen volgen.
Met behulp van deze instrumenten zijn de onderzoekers van plan de snelheid en kracht van winden tijdens stormen te volgen - en of deze winden ervoor zorgen dat het zee-ijs uit elkaar valt en in verschillende richtingen beweegt.
"We gaan hopelijk in staat zijn om de reactie van het ijs tijdens een cycloon in kaart te brengen en te zien of de harde wind veroorzaakt door cyclonen ervoor zorgt dat het ijs divergeert," zegt Hutchings.
Het onderzoek is riskant. Een bijzonder zware storm kan ertoe leiden dat het zee-ijs in tweeën splitst of volledig uit elkaar valt, waardoor de instrumenten van de onderzoekers in de oceaan vallen.
"Dat is iets dat interessant zal zijn om te zien, welke ijsschotsen uiteindelijk overleven - en welke niet," zegt Dr. Thomas Krumpen, een zeeijsonderzoeker van AWI en co-cruiseleider aan boord van de Akademik Fedorov.
De metingen tot het einde van de expeditie in september 2020 zouden hopelijk meer licht kunnen werpen op de impact van Arctische stormen op ijsbedekking.
Stormen op de vlucht
Een reden dat wetenschappers van MOSAiC graag gegevens over Arctische stormen willen verzamelen, is dat er aanwijzingen zijn dat ze de klimaatomstandigheden buiten de polen kunnen beïnvloeden.
Dit komt omdat, onder bepaalde omstandigheden, het poolweer kan ontsnappen uit de poolregio en naar de middelste breedtegraden reikt, zegt Persson.
Een voorbeeld hiervan gebeurde begin 2019, toen delen van de VS en Canada werden getroffen door een extreme koude snap dat de temperaturen naar beneden liet dalen -17C en hieronder.
Een man graaft 's ochtends een rode Chevrolet-auto uit de parkeerplaats op sneeuw. Toronto Canada. 29 januari 2019. Credit: Torontonisch / Alamy Voorraadfoto
Hoewel de wetenschap is nog niet zeker, lijkt het erop dat Arctische stormen zich uit het Noordpoolgebied kunnen verplaatsen naar de middenbreedtegraad wanneer er een storing is in de 'stratosferische polaire vortex”- een lagedruk weersysteem dat ongeveer 50 km boven het noordpoolgebied zit.
Bij verstoring kan de polaire vortex verzwakt raken, waardoor het koude weer dat het gewoonlijk bevat naar de middelste breedtegraden kan stromen. "[Dit] brengt veel koele lucht en zorgt voor veel stormen en sneeuwval", zegt Persson.
Het onderstaande diagram laat zien hoe een verzwakte polaire vortex koud Arctisch weer kan laten ontsnappen uit de noordpool.
De wetenschap achter de polaire vortex. Krediet: NOAA
Hoewel de gemiddelde breedtegraden de afgelopen jaren verschillende opvallende koude breuken hebben gezien, is het nog niet duidelijk of dergelijke gebeurtenissen waarschijnlijker worden, zegt Persson.
Door gegevens te verzamelen over de bewegingen van Arctische stormen in de loop van MOSAiC, hoopt hij een beter inzicht te krijgen in hoe vaak ze uit het Noordpoolgebied reizen. "Het korte antwoord is dat er enige invloed is op de middenbreedtegraden van Arctische cyclonen, maar we weten niet met welke regelmaat dat gebeurt."
Over de auteur
Daisy Dunne was een van de vijf geselecteerde journalisten om te rapporteren over MOSAiC. Haar kosten na het verlaten van Tromso werden gedragen door het Alfred Wegener Instituut, dat de expeditie organiseerde.
Dit artikel is oorspronkelijk verschenen Koolstof Brief
Verwante Boeken
Klimaatverandering: wat iedereen moet weten
door Joseph Romm
De essentiële inleiding over wat de bepalende factor van onze tijd zal zijn, Klimaatverandering: wat iedereen moet weten® is een overzicht van de wetenschap, conflicten en implicaties van onze opwarmende planeet. Van Joseph Romm, Chief Science Advisor voor National Geographic's Jaren van leven gevaarlijk series en een van de "100-mensen van Rolling Stone die Amerika veranderen" Klimaatverandering biedt gebruiksvriendelijke, wetenschappelijk rigoureuze antwoorden op de moeilijkste (en vaak gepolitiseerde) vragen rond wat klimatoloog Lonnie Thompson "een duidelijk en aanwezig gevaar voor de beschaving" heeft geacht. Beschikbaar op Amazon
Climate Change: The Science of Global Warming and Our Energy Future tweede editie
door Jason Smerdon
Deze tweede editie van Klimaatverandering is een toegankelijke en uitgebreide gids voor de wetenschap achter het broeikaseffect. Prachtig geïllustreerd, de tekst is gericht op studenten op verschillende niveaus. Edmond A. Mathez en Jason E. Smerdon geven een brede, informatieve inleiding tot de wetenschap die ten grondslag ligt aan ons begrip van het klimaatsysteem en de effecten van menselijke activiteit op de opwarming van onze planeet. Matthez en Smerdon beschrijven de rollen die de atmosfeer en de oceaan hebben spelen in ons klimaat, introduceren het concept van stralingsbalans en verklaren de klimaatveranderingen die zich in het verleden hebben voorgedaan. Ze beschrijven ook de menselijke activiteiten die het klimaat beïnvloeden, zoals uitstoot van broeikasgassen en aerosolen en ontbossing, evenals de effecten van natuurlijke verschijnselen. Beschikbaar op Amazon
The Science of Climate Change: een hands-on cursus
door Blair Lee, Alina Bachmann
De wetenschap van klimaatverandering: een hands-on cursus maakt gebruik van tekst en achttien hands-on activiteiten de wetenschap van het broeikaseffect en de klimaatverandering uitleggen en onderwijzen, hoe mensen verantwoordelijk zijn en wat kan worden gedaan om het tempo van de opwarming van de aarde en de klimaatverandering te vertragen of te stoppen. Dit boek is een complete, uitgebreide gids voor een essentieel milieuthema. Onderwerpen die in dit boek worden behandeld zijn onder meer: hoe moleculen energie uit de zon overbrengen om de atmosfeer, broeikasgassen, het broeikaseffect, het broeikaseffect, de industriële revolutie, de verbrandingsreactie, feedbacklussen, de relatie tussen weer en klimaat, klimaatverandering, te verwarmen, koolstofputten, uitsterven, koolstofvoetafdruk, recycling en alternatieve energie. Beschikbaar op Amazon
Van de uitgever:
Aankopen op Amazon gaan om de kosten van het brengen van je te bekostigen InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, en ClimateImpactNews.com zonder kosten en zonder adverteerders die je surfgedrag volgen. Zelfs als u op een link klikt maar deze geselecteerde producten niet koopt, betaalt alles wat u bij hetzelfde bezoek op Amazon koopt, een kleine commissie. Er zijn geen extra kosten voor u, dus draag alstublieft bij aan de moeite. Je kan ook gebruik dan deze link te gebruiken op elk gewenst moment voor Amazon, zodat u ons kunt helpen onze inspanningen te ondersteunen.
