Het snel opwarmende Noordpoolgebied is begonnen over te gaan van een overwegend bevroren toestand naar een geheel ander klimaat, volgens een uitgebreide nieuwe studie van Arctische omstandigheden.

Weerpatronen op de hogere breedtegraden varieerden altijd van jaar tot jaar, met meer of minder zee-ijs, koudere of warmere winters, en langere of kortere seizoenen van regen in plaats van sneeuw. Maar het nieuwe onderzoek door wetenschappers van het National Center for Atmospheric Research (NCAR) constateert dat het noordpoolgebied nu zo aanzienlijk is opgewarmd dat de jaar-op-jaar variabiliteit buiten de grenzen van eerdere fluctuaties komt, signalering van de overgang naar een "nieuw Arctisch" klimaatregime.

"De snelheid van verandering is opmerkelijk, " zei NCAR-wetenschapper Laura Landrum, de hoofdauteur van de studie. "Het is een periode van zo'n snelle verandering dat observaties van weerpatronen uit het verleden niet meer laten zien wat je volgend jaar kunt verwachten. Het Noordpoolgebied komt nu al in een heel ander klimaat dan een paar decennia geleden."

In de nieuwe studie Landrum en haar co-auteur, NCAR-wetenschapper Marika Holland, ontdek dat het Arctische zee-ijs de afgelopen decennia zo sterk is gesmolten dat zelfs een ongewoon koud jaar niet langer de hoeveelheid zee-ijs in de zomer zal hebben die pas in het midden van de 20e eeuw bestond. De luchttemperaturen in de herfst en de winter zullen tegen het midden van deze eeuw ook warm genoeg zijn om een ​​statistisch onderscheiden klimaat in te voeren, gevolgd door een seizoensverandering in neerslag die zal resulteren in extra maanden waarin regen zal vallen in plaats van sneeuw.

Voor de studie, Landrum en Holland gebruikten honderden gedetailleerde computersimulaties en observaties van Arctische klimaatomstandigheden. De enorme hoeveelheid gegevens stelde hen in staat om statistisch de klimaatgrenzen van het 'oude noordpoolgebied' te bepalen - of hoeveel variabiliteit er natuurlijk van jaar tot jaar kan optreden - en vervolgens te identificeren wanneer door de mens veroorzaakte opwarming het noordpoolgebied buiten die natuurlijke grenzen zal duwen en naar een nieuw klimaat.

De toekomstprognoses die voor het onderzoek zijn gebruikt, zijn gebaseerd op een high-end scenario voor toekomstige emissies van broeikasgassen, een traject dat bekend staat als RCP 8.5. De papieren notities, echter, dat verminderde uitstoot de omvang van de klimaatverandering in het noordpoolgebied zou verminderen.

Het veranderende klimaat heeft verstrekkende en enorme gevolgen voor ecosystemen, waterbeheer, overstromingsplanning, en infrastructuur.

Het onderzoek werd gefinancierd door de National Science Foundation, die de sponsor van NCAR is, en de National Oceanic and Atmospheric Administration. Het is deze week gepubliceerd in Natuur Klimaatverandering .

Fundamentele verandering

Het hoge noorden warmt sneller op dan gebieden op lagere breedtegraden, wat te wijten is aan een proces dat bekend staat als Arctische amplificatie. Dit komt doordat lichtgekleurd zee-ijs, die warmte terug de ruimte in reflecteert, wordt vervangen door donkerder oceaanwater, die warmte vasthoudt. In aanvulling, relatief warme oceaanwateren worden in de winter niet meer zo goed afgeschermd door de isolerende eigenschappen van dik zee-ijs.

De veranderingen in het Arctische klimaat zijn zo ingrijpend dat de gemiddelde omvang van het zee-ijs in september, wanneer het zijn jaarlijkse minimum bereikt, is sinds het eerste decennium van het satelliettijdperk (1979-88) met 31% gedaald.

Landrum en Holland wilden nagaan of deze achteruitgang aantoont dat het Arctische klimaat fundamenteel is veranderd. Ze wilden ook veranderingen bestuderen in twee andere belangrijke aspecten die indicatief zijn voor de bevroren toestand van het Arctische klimaat:luchttemperaturen in de herfst en winter, en de seizoensgebonden overgang in neerslag van voornamelijk sneeuw naar voornamelijk regen.

Om deze vragen te beantwoorden, ze wendden zich tot meerdere simulaties van vijf van 's werelds toonaangevende klimaatmodellen die zijn gebruikt voor een internationaal onderzoeksproject dat bekend staat als het Coupled Model Intercomparison Project 5, of CMIP5. Het grote aantal simulaties stelde hen in staat om een ​​statistisch significant beeld te krijgen van het Arctische klimaat, waardoor ze de natuurlijke klimaatvariabiliteit van jaar tot jaar kunnen onderscheiden van een overgang naar een nieuw Arctisch klimaat.

De wetenschappers vergeleken de output van het model met observaties, Dit bevestigt dat de modellen het klimaat in het verleden nauwkeurig vastlegden en daarom het toekomstige klimaat op betrouwbare wijze konden simuleren.

Landrum en Holland pasten vervolgens statistische technieken toe om te bepalen wanneer klimaatveranderingen de grenzen van natuurlijke variabiliteit overschreden. Voor deze laatste vraag ze identificeerden een ander klimaat als in opkomst toen het 10-jarige gemiddelde ten minste twee standaarddeviaties verwijderd was van het gemiddelde van het klimaat in het decennium 1950-59.

Met andere woorden, als de omvang van het zee-ijs zo sterk veranderde dat het gemiddelde in, zeggen, de jaren negentig was in 97,7% van alle gevallen lager dan de omvang van het zee-ijs voor enig jaar in de jaren vijftig, toen werden de jaren negentig gedefinieerd als een nieuw klimaat.

Toen ze deze technieken toepasten op de omvang van het zee-ijs, ze ontdekten dat het noordpoolgebied al een nieuw klimaat is binnengegaan. Elk van de vijf modellen toonde aan dat het zee-ijs zo dramatisch terugliep dat er aan het einde van de 20e en het begin van de 21e eeuw een nieuw klimaat voor zee-ijs was ontstaan.

Ergens naar uitkijken, ze ontdekten ook dat het noordpoolgebied de komende decennia grotendeels ijsvrije omstandigheden kan gaan ervaren. Verschillende van de modellen gaven aan dat het noordpoolgebied tegen het einde van de eeuw gedurende 3-10 maanden per jaar grotendeels ijsvrij zou kunnen zijn, gebaseerd op een scenario van hoge uitstoot van broeikasgassen.

In termen van luchttemperaturen, Landrum en Holland richtten zich op herfst en winter, die sterk worden beïnvloed door de zomervermindering van zee-ijs en de daaropvolgende timing van de ijshergroei. Ze ontdekten dat de luchttemperaturen boven de oceaan in de eerste helft of het midden van deze eeuw een nieuw klimaat zullen binnengaan, met luchttemperaturen boven het land die aanzienlijk later in de eeuw opwarmden.

De seizoenscyclus van neerslag zal tegen het midden van de eeuw drastisch veranderen. Als de uitstoot op een hoog niveau blijft, de meeste continentale regio's zullen een toename van het regenseizoen ervaren van 20-60 dagen tegen het midden van de eeuw en 60-90 dagen tegen het einde van de eeuw. In sommige Arctische gebieden, tegen het einde van de eeuw kan er elke maand van het jaar regen vallen.

"Het noordpoolgebied zal waarschijnlijk extremen in zee-ijs ervaren, temperatuur, en neerslag die ver buiten alles ligt wat we eerder hebben meegemaakt, " zei Landrum. "We moeten onze definitie van wat Arctisch klimaat is veranderen."