In de winter van 2015/16, gebeurde er iets dat nog nooit eerder op deze schaal was gezien:eind december, In delen van het noordpoolgebied stegen de temperaturen enkele dagen boven nul graden Celsius. Ten noorden van Svalbard werden temperaturen tot acht graden geregistreerd. Dergelijke hoge temperaturen zijn in de winterhelft van het jaar sinds het begin van de systematische metingen eind jaren zeventig niet meer geregistreerd. Als gevolg van deze ongewone warmte, het zee-ijs begon te smelten.

"We hoorden hierover van de media, " zegt Heini Wernli, Hoogleraar Atmosferische Dynamica aan de ETH Zürich. Het nieuws wekte zijn wetenschappelijke nieuwsgierigheid, en een team onder leiding van zijn toenmalige promovendus Hanin Binder onderzocht de kwestie. In november 2017, ze publiceerden hun analyse van deze uitzonderlijke gebeurtenis in het tijdschrift Geofysische onderzoeksbrieven .

In het, de onderzoekers laten zien hoe deze ongebruikelijke temperaturen zijn ontstaan:drie verschillende luchtstromen ontmoetten elkaar boven de Noordzee tussen Schotland en Zuid-Noorwegen, warme lucht met hoge snelheid naar het noorden vervoeren, alsof het op een "snelweg" is. (zie afbeelding)

Eén luchtstroom is ontstaan ​​in de Sahara en bracht warme lucht nabij het oppervlak mee. Beginnen met, temperatuur van deze lucht was ongeveer 20 graden Celsius. Terwijl het afkoelde op weg naar het noordpoolgebied, het was nog steeds boven nul toen het aankwam. "Het is uiterst zeldzaam voor warme, subtropische lucht aan het oppervlak die tot aan het noordpoolgebied moet worden getransporteerd, ' zegt Bind.

De tweede luchtstroom is ontstaan ​​in het noordpoolgebied zelf, een feit dat de wetenschappers verbaasde. Beginnen met, deze lucht was erg koud. Echter, de luchtmassa - die ook dicht bij de grond lag - bewoog zich langs een gebogen pad naar het zuiden en, terwijl boven de Atlantische Oceaan, werd aanzienlijk opgewarmd door de warmtestroom van de oceaan voordat hij zich bij de subtropische luchtstroom voegde.

De derde warme luchtstroom begon als een koude luchtmassa in de bovenste troposfeer, vanaf een hoogte van meer dan 5 kilometer. Deze luchtmassa's werden van west naar oost vervoerd en daalden af ​​in een stationair hogedrukgebied boven Scandinavië. Compressie verwarmde daarbij de oorspronkelijk koude lucht, voordat het de 'snelweg naar het noordpoolgebied' opging.

Poleward warme lucht transport

Deze snelweg van luchtstromen werd mogelijk gemaakt door een bijzondere constellatie van druksystemen boven Noord-Europa. Gedurende de betreffende periode is intense lagedruksystemen ontwikkelden zich boven IJsland, terwijl zich een extreem stabiel hogedrukgebied boven Scandinavië vormde. Hierdoor ontstond een soort trechter boven de Noordzee, tussen Schotland en Zuid-Noorwegen, die de verschillende luchtstromen kanaliseerde en noordwaarts naar het Noordpoolgebied stuurde.

Deze snelweg duurde ongeveer een week. De druksystemen vervielen en het noordpoolgebied keerde terug naar zijn typische bevroren winterstaat. Echter, de warme periode was voldoende om de dikte van het zee-ijs in delen van het noordpoolgebied met 30 centimeter te verminderen - in een periode waarin ijs meestal dikker en meer verspreid wordt.

"Deze weersomstandigheden en hun effect op het zee-ijs waren echt uitzonderlijk, ", zegt Binder. De onderzoekers konden geen direct verband met de opwarming van de aarde identificeren. "We hebben slechts een enkele gebeurtenis geanalyseerd; we hebben geen onderzoek gedaan naar de klimaataspecten op de lange termijn", benadrukt Binder.

Hogedruksystemen zorgen ervoor dat zee-ijs smelt

Echter, het smelten van Arctisch zee-ijs in de zomer is een ander verhaal. De langetermijntrend is duidelijk:de minimale omvang en dikte van het zee-ijs in de nazomer neemt sinds het einde van de jaren zeventig voortdurend af. Vooral in 2007 en 2012 smolt het zee-ijs enorm, een feit dat klimaatonderzoekers tot nu toe niet volledig hebben kunnen verklaren. Samen met Lukas Papritz van de Universiteit van Bergen, Wernli onderzocht de oorzaken van deze uitschieters. Hun studie is zojuist gepubliceerd in het tijdschrift Natuur Geowetenschappen .

Volgens hun onderzoek de ernstige afsmelting in de bovengenoemde jaren werd veroorzaakt door stabiele hogedruksystemen die zich gedurende de zomermaanden herhaaldelijk vormden. Onder deze wolkenloze weersomstandigheden, het hoge niveau van direct zonlicht - de zon schijnt 24 uur per dag in deze tijd van het jaar - versterkte vooral het smelten van het zee-ijs.

Gebieden met lage druk "injecteren" luchtmassa's in het noordpoolgebied

Deze hogedruksystemen ontwikkelden zich door een instroom van lucht uit gematigde breedtegraden. Lagedruksystemen in de Noord-Atlantische en Noord-Pacifische gebieden, bijvoorbeeld, luchtmassa's "injecteren" in het noordpoolgebied op een hoogte van ongeveer acht kilometer. Dit verhoogde de hoogte van de tropopauze, de grens tussen de troposfeer en de stratosfeer, in de regio van de "injecties". Als resultaat, De luchtdruk aan het oppervlak nam toe en er werd een hogedruksysteem tot stand gebracht. Terwijl het ongeveer tien dagen later weer verdween, een ongewoon hoge hoeveelheid zee-ijs smolt in de tussentijd, en het resterende ijs werd dunner.

Het onderzoek van de klimaatwetenschappers toonde aan dat in de zomers van 2007 en 2012 waarbij deze hogedruksituaties bijzonder vaak voorkwamen, ze leidden om de derde dag tot wolkenvrije omstandigheden. Het hoge niveau van zonnestraling versterkte en versnelde het smelten van het zee-ijs. "Het niveau van zonnestraling is de belangrijkste factor bij het smelten van het ijs in de zomer. In tegenstelling tot de winterafwijking, de "geïnjecteerde" lucht op ongeveer 8 kilometer hoogte vanuit het zuiden is niet warm - met min 60 graden is het ijskoud, ", zegt Wernli. "De luchttemperatuur heeft dan ook weinig invloed op het ijs." het noordwaarts transport van warme, vochtige luchtmassa's aan de rand van de hogedruksystemen verminderen de (warmte)uitstoot, wat het smelten verder intensiveert.

Hun analyse heeft de onderzoekers in staat gesteld om de meteorologische processen te begrijpen die voor het eerst tot significante variaties in het smelten van ijs in de zomer leiden. "Onze resultaten onderstrepen de fundamentele rol die weersystemen op gematigde breedtegraden spelen in afleveringen van bijzonder intense ijssmelt in het noordpoolgebied, ", zegt de ETH-hoogleraar.