Langdurige waarnemingen van oppervlaktetemperaturen tonen een geïntensiveerde opwarming van het oppervlak in Canada, Siberië, Alaska en in de Noordelijke IJszee in verhouding tot de wereldgemiddelde temperatuurstijging. Dit opwarmingspatroon, gewoonlijk aangeduid als arctische versterking, consistent is met computermodellen, simulatie van de reactie op toenemende concentraties broeikasgassen. Echter, de onderliggende fysieke processen voor de geïntensiveerde opwarming blijven nog steeds ongrijpbaar.

Een nieuwe internationale onderzoeksstudie naar de oorzaak van Arctische versterking, deze week gepubliceerd in het tijdschrift Natuur Klimaatverandering laat zien dat lokale broeikasgasconcentraties, en Arctische klimaatfeedbacks wegen zwaarder dan andere processen. Met behulp van complexe computersimulaties, de wetenschappers waren in staat om eerder gesuggereerde hypothesen te weerleggen, dat benadrukte de rol van het transport van warmte van de tropen naar de polen als een van de belangrijkste bijdragen aan de versterkte opwarming in het noordpoolgebied.

"Onze studie toont duidelijk aan dat lokale koolstofdioxideforcering en polaire feedback het meest effectief zijn bij Arctische versterking in vergelijking met andere processen, " zei corresponderende auteur Malte Stuecker, projectleider bij het IBS Center for Climate Physics (ICCP) in Busan, Zuid-Korea.

Toenemende antropogene koolstofdioxide (CO ₂ ) concentraties houden warmte vast in de atmosfeer, wat leidt tot opwarming van het oppervlak. Regionale processen kunnen dit effect dan verder versterken of dempen, waardoor het typische patroon van de opwarming van de aarde ontstaat. In het Arctische gebied, opwarming van het oppervlak vermindert de hoeveelheid sneeuw en zee-ijs, wat op zijn beurt de reflectiviteit van het oppervlak vermindert. Als resultaat, meer zonlicht kan de bovenste lagen van de bodem en de oceaan bereiken, leidt tot versnelde opwarming. Verder, veranderingen in Arctische wolken en van het verticale atmosferische temperatuurprofiel kunnen de opwarming in de poolgebieden versterken.

Naast deze factoren, warmte kan door wind naar het noordpoolgebied worden getransporteerd. "We zien dit proces bijvoorbeeld tijdens El Niño-evenementen. Tropische opwarming, veroorzaakt door El Niño of antropogene broeikasgasemissies, kan wereldwijde verschuivingen in atmosferische weerpatronen veroorzaken, wat kan leiden tot veranderingen in oppervlaktetemperaturen in afgelegen gebieden, zoals het noordpoolgebied, " zei Kyle Armour, co-auteur van de studie en hoogleraar Atmosferische Wetenschappen en Oceanografie aan de Universiteit van Washington.

Bovendien, opwarming van de aarde buiten het Noordpoolgebied zal ook leiden tot een stijging van de temperatuur van de Atlantische Oceaan. Oceaan stromingen, zoals de Golfstroom en de Noord-Atlantische drift kunnen dan de warmere wateren naar de Noordelijke IJszee transporteren, waar ze zee-ijs zouden kunnen smelten en verdere versterking kunnen ervaren als gevolg van lokale processen.

Om te bepalen of tropische opwarming, veranderingen in atmosferische wind en oceaanstromingen dragen bij aan toekomstige Arctische versterking, het team ontwierp een reeks computermodelsimulaties. "Door simulaties te vergelijken met alleen Arctic CO ₂ veranderingen met simulaties die CO . toepassen ₂ wereldwijd, vinden we vergelijkbare Arctische opwarmingspatronen. Deze bevindingen tonen aan dat verre fysieke processen van buiten de poolgebieden geen grote rol spelen, in tegenstelling tot eerdere suggesties, " zegt co-auteur Cecilia Bitz, hoogleraar Atmosferische Wetenschappen aan de Universiteit van Washington.

In de tropen - gevoed door hoge temperaturen en vocht - kan lucht gemakkelijk naar grote hoogten bewegen, wat betekent dat de atmosfeer onstabiel is. In tegenstelling tot, de Arctische atmosfeer is veel stabieler met betrekking tot verticale luchtbeweging. Deze toestand verhoogt de CO ₂ -geïnduceerde opwarming in het noordpoolgebied nabij het oppervlak. In de tropen - vanwege de onstabiele atmosfeer - CO ₂ verwarmt meestal de bovenste atmosfeer en energie gaat gemakkelijk verloren in de ruimte. Dit is het tegenovergestelde van wat er in het noordpoolgebied gebeurt:er ontsnapt minder uitgaande infraroodstraling uit de atmosfeer, wat de opwarming van het oppervlak nog verder versterkt.

"Onze computersimulaties laten zien dat deze veranderingen in het verticale atmosferische temperatuurprofiel in het Noordpoolgebied opwegen tegen andere regionale feedbackfactoren, zoals de vaak geciteerde ijs-albedo-feedback", zegt Malte Stuecker.

De nieuwe bevindingen van deze studie benadrukken het belang van Arctische processen bij het beheersen van het tempo waarin zee-ijs zich terugtrekt in de Noordelijke IJszee. De resultaten zijn ook belangrijk om te begrijpen hoe gevoelig polaire ecosystemen, Arctische permafrost en de Groenlandse ijskap zullen reageren op de opwarming van de aarde.