Потепление середины ХХ века в Арктике сопровождалось существенно более сильным сокращением площади морских льдов, чем считалось ранее
30.07.2024
Сотрудниками Института физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН и Института географии РАН вместе с коллегами из Геофизического института (Норвегия) и Института физики атмосферы Китайской академии наук создана новая реконструкция сеточных данных по концентрации морских льдов в Арктике в первой половине ХХ века. Новые данные указывают на более сильное сокращение площади морских льдов летом в Арктике, чем в широко используемых сеточных архивах и других реконструкциях (рис. 1). Это предполагает возможность существенных (1-1.5 млн. км2) междесятилетних вариаций площади морских льдов в Арктике в результате естественных колебаний климата.
Новые данные могут быть использованы для анализа изменений климата в Арктике в первой половине ХХ века, а также как граничные условия для моделей общей циркуляции атмосферы и систем реанализа.
Результаты опубликованы в журнале Advances of Atmospheric Sciences (Semenov et al. Arctic sea ice variations in the first half of the 20th century: a new reconstruction based on hydrometeorological data, Adv. Atm. Sci., VOL. 41, 2024, 1483–1495, doi: 10.1007/s00376-024-3320-x). Данные доступны на сайте ИФА РАН и в архивах данных Геофизического центра и ИФА КАН (см. публикацию).
Одно из самых ярких проявлений современных изменений климата — это быстрое сокращение площади арктических морских льдов. С 1970-х гг. в сентябре она уменьшилась примерно в два раза и сейчас составляет менее 4 млн. км2. Благодаря регулярным самолетным наблюдениям с 1950-х гг. и непрерывному спутниковому мониторингу с 1979 г. данные о концентрации морских льдов в Арктике во второй половине ХХ века хорошо известны (хотя некоторая неопределенность существует в 1950-60-х гг.).
Об изменении площади морских льдов в первой половине ХХ века известно крайне мало. Существуют лишь оценки региональных вариаций площади льда в арктических морях в летний период. Зимой и в удаленных от берега регионах Северного Ледовитого океана данные о сплоченности льда отсутствуют вопрос о том, как менялась площадь морских льдов в Арктике в целом, остается открытым. Этот вопрос чрезвычайно важен для понимания долгопериодных изменений регионального и глобального климата, в т.ч. ускоренных изменений климата в Арктике в последние десятилетия.
Первая половина ХХ века в Арктике характеризовалась быстрым потеплением сравнимым с современным на фоне в 4-5 более слабого антропогенного парникового эффекта, чем в современный период. Причины такого потепления до сих пор остаются предметом дискуссий. Если изменения температуры в тот период относительно хорошо известны, до сих пор непонятно сопровождалось ли потепление соответствующим сокращением площади морских льдов. Всего для сравнения доступны данные одной сеточной реконструкция концентрации морских льдов с 1850 г. (SIBT1850, Walsh et al., 2017), основанной на компиляции данных наблюдений с использованием метода аналогов. Наиболее часто для климатического анализа используются данные Центра Гадлея (Великобритания) HadISST1.1 (Walsh et al., 2033).
Наша реконструкция основана на тесной связи пространственно-временной изменчивости концентрации льда с температурой воздуха над сушей, температурой поверхности океана и давлением воздуха. Для этих характеристик существуют достаточно достоверны данные в первой половине ХХ века, что позволяет использовать их как предикторы в регрессионной модели для главных компонент ЭОФ разложения соответствующих полей. Согласно новой реконструкции, в середине ХХ века произошло значительное сокращение площади морских льдов. Аномалия составляла около 0.8 млн. км2 в марте и 1.5 млн. км2 в сентябре. В сентябре аномалия по данным новой реконструкции почти в 3 раза превышает изменения по данным реконструкции SIBT1850. В архиве HadISST1.1 изменения площади льда в первой половине ХХ века практически отсутствуют.
Таким образом, учитывая, что потепление середины ХХ век главным образом связывают с внутренней изменчивостью климата, естественные вариации площади арктических морских льдов на междесятилетнем временном масштабе могут превышать 1.5 млн. км2. Такие изменения сравнимы с современным сокращением площади ледяного покрова на 3 млн. км2 с конца 1970-х гг. Это указывает на важную роль факторов естественной изменчивости морских льдов не только на межгодовом и десятилетнем, но и на междесятилетнем, климатическом, масштабе.
Источник: ИФА РАН
Рис. 1. Изменения площади морских льдов в Арктике в сентябре (млн. км2) по данным новой реконструкции (красная кривая), данных архива HaISST1.1 (Rayner et al., 2003) и данным реконструкции SIBT1850 (Walsh et al., 2017).
Новые данные могут быть использованы для анализа изменений климата в Арктике в первой половине ХХ века, а также как граничные условия для моделей общей циркуляции атмосферы и систем реанализа.
Результаты опубликованы в журнале Advances of Atmospheric Sciences (Semenov et al. Arctic sea ice variations in the first half of the 20th century: a new reconstruction based on hydrometeorological data, Adv. Atm. Sci., VOL. 41, 2024, 1483–1495, doi: 10.1007/s00376-024-3320-x). Данные доступны на сайте ИФА РАН и в архивах данных Геофизического центра и ИФА КАН (см. публикацию).
Одно из самых ярких проявлений современных изменений климата — это быстрое сокращение площади арктических морских льдов. С 1970-х гг. в сентябре она уменьшилась примерно в два раза и сейчас составляет менее 4 млн. км2. Благодаря регулярным самолетным наблюдениям с 1950-х гг. и непрерывному спутниковому мониторингу с 1979 г. данные о концентрации морских льдов в Арктике во второй половине ХХ века хорошо известны (хотя некоторая неопределенность существует в 1950-60-х гг.).
Об изменении площади морских льдов в первой половине ХХ века известно крайне мало. Существуют лишь оценки региональных вариаций площади льда в арктических морях в летний период. Зимой и в удаленных от берега регионах Северного Ледовитого океана данные о сплоченности льда отсутствуют вопрос о том, как менялась площадь морских льдов в Арктике в целом, остается открытым. Этот вопрос чрезвычайно важен для понимания долгопериодных изменений регионального и глобального климата, в т.ч. ускоренных изменений климата в Арктике в последние десятилетия.
Первая половина ХХ века в Арктике характеризовалась быстрым потеплением сравнимым с современным на фоне в 4-5 более слабого антропогенного парникового эффекта, чем в современный период. Причины такого потепления до сих пор остаются предметом дискуссий. Если изменения температуры в тот период относительно хорошо известны, до сих пор непонятно сопровождалось ли потепление соответствующим сокращением площади морских льдов. Всего для сравнения доступны данные одной сеточной реконструкция концентрации морских льдов с 1850 г. (SIBT1850, Walsh et al., 2017), основанной на компиляции данных наблюдений с использованием метода аналогов. Наиболее часто для климатического анализа используются данные Центра Гадлея (Великобритания) HadISST1.1 (Walsh et al., 2033).
Наша реконструкция основана на тесной связи пространственно-временной изменчивости концентрации льда с температурой воздуха над сушей, температурой поверхности океана и давлением воздуха. Для этих характеристик существуют достаточно достоверны данные в первой половине ХХ века, что позволяет использовать их как предикторы в регрессионной модели для главных компонент ЭОФ разложения соответствующих полей. Согласно новой реконструкции, в середине ХХ века произошло значительное сокращение площади морских льдов. Аномалия составляла около 0.8 млн. км2 в марте и 1.5 млн. км2 в сентябре. В сентябре аномалия по данным новой реконструкции почти в 3 раза превышает изменения по данным реконструкции SIBT1850. В архиве HadISST1.1 изменения площади льда в первой половине ХХ века практически отсутствуют.
Таким образом, учитывая, что потепление середины ХХ век главным образом связывают с внутренней изменчивостью климата, естественные вариации площади арктических морских льдов на междесятилетнем временном масштабе могут превышать 1.5 млн. км2. Такие изменения сравнимы с современным сокращением площади ледяного покрова на 3 млн. км2 с конца 1970-х гг. Это указывает на важную роль факторов естественной изменчивости морских льдов не только на межгодовом и десятилетнем, но и на междесятилетнем, климатическом, масштабе.
Источник: ИФА РАН