De Noordpool kreeg in februari 2018 te maken met een extreme hittegolf. De temperatuur op de Noordpool steeg tot het smeltpunt van ijs, wat ongeveer 30 tot 35 graden (17-19 Celsius) boven normaal is. Recente studies geven aan dat de massa van de Arctische gletsjers sinds de jaren 80 aanzienlijk is afgenomen met meer dan 70%. Deze plotselinge klimaatveranderingen hadden niet alleen gevolgen voor de Arctische gebieden, maar ook het water voedsel- en energiezekerheid over de hele wereld. Dit is de reden waarom klimaatwetenschappers over de hele wereld steeds meer aandacht besteden aan dit versnelde opwarmingspatroon, gewoonlijk aangeduid als "Arctische versterking".

Een internationaal team van onderzoekers, waaronder professor Sarah Kang en DoYeon Kim in de School of Urban and Environmental Engineering van UNIST, melden nu dat de lokale concentraties van broeikasgassen toe te schrijven lijken te zijn aan de versterking van het Noordpoolgebied.

Gepubliceerd in het novembernummer van 2018 Natuur Klimaatverandering , hun onderzoek naar de oorzaak van Arctische versterking laat zien dat lokale broeikasgasconcentraties en Arctische klimaatterugkoppelingen opwegen tegen andere processen. Deze studie werd geleid door assistent-projectleider Malte F. Stuecker van het IBS Center for Climate Physics (ICCP) in Busan, Zuid-Korea, met internationale medewerkers, waaronder de Verenigde Staten, Australië en China.

Langdurige waarnemingen van oppervlaktetemperaturen tonen een geïntensiveerde opwarming van het oppervlak in Canada, Siberië, Alaska en de Noordelijke IJszee in verhouding tot de wereldgemiddelde temperatuurstijging. Arctische versterking is consistent met computermodellen die de reactie op toenemende broeikasgasconcentraties simuleren. Echter, de onderliggende fysieke processen voor de geïntensiveerde opwarming blijven ongrijpbaar.

Met behulp van nieuwe computersimulaties, de wetenschappers waren in staat om eerder gesuggereerde hypothesen te weerleggen die de rol van warmtetransport van de tropen naar de polen benadrukten 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, " zegt assistent-projectleider Malte F. Stuecker, de corresponderende auteur van de studie.

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 top van 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, die kunnen 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. Oceaanstromingen zoals de Golfstroom en de Noord-Atlantische drift kunnen dan de warmere wateren naar de Noordelijke IJszee transporteren, waar ze zee-ijs kunnen smelten en verdere versterking kunnen veroorzaken 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, lucht gevoed door hoge temperatuur en vocht kan 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. Door de onstabiele atmosfeer in de tropen, 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 aangehaalde ijs-albedo-feedback, ", zegt Malte Stuecker.

De 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.