Dlaczego Arktyka ociepla się tak szybko, i dlaczego jest to tak alarmujące

W sobotę, mieszkańcy Verkhoyansk, Rosja, oznaczony pierwszy dzień lata z 100 stopni Fahrenheita temperatur. Nie żeby mogli się tym cieszyć, tak naprawdę, bo Wierchojańsk leży na Syberii, setki mil od najbliższej plaży. To jest o wiele, wiele goręcej niż miasta wewnątrz koła podbiegunowego zwykle dostać. Te 100 stopni wydaje się być rekordem, znacznie powyżej średniej czerwcowej wysokiej temperatury wynoszącej 68 stopni. Jednak jest prawdopodobne, że mieszkańcy Wierchojańska zobaczą, że ten rekord zostanie pobity jeszcze raz w ich życiu: Arktyka ociepla się dwa razy szybciej niż reszta planety – jeśli nie szybciej – tworząc ekologiczny chaos dla roślin i zwierząt, które zamieszkują północ.

„Wydarzenia w weekend- w ciągu ostatnich kilku tygodni, naprawdę- z falą upałów na Syberii, wszystkie są bezprecedensowe pod względem wielkości skrajnych temperatur”, mówi Sophie Wilkinson, naukowiec zajmujący się pożarami na Uniwersytecie McMaster, który bada północne pożary torfu, które same stały się niezwykle częste w ostatnich latach, gdy temperatury rosną.

Ekstremalne ocieplenie Arktyki, znane jako amplifikacja arktyczna lub amplifikacja polarna, może wynikać z trzech czynników. Po pierwsze, odblaskowość regionu, lub albedo – jak dużo światła odbija się w przestrzeni – zmienia się w miarę ocieplania się świata. „To, co widzieliśmy przez ostatnie 30 lat, to stosunkowo dramatyczne spadki lodu morskiego w okresie letnim” – mówi Isla Myers-Smith, ekolog z Uniwersytetu w Edynburgu zajmująca się zmianami globalnymi, która bada Arktykę.

Ponieważ lód jest biały, odbija energię słoneczną, czyli coś, co już pewnie znasz, jeśli chodzi o utrzymanie chłodu w lecie. Jeśli musiałbyś wybrać kolor koszulki do noszenia podczas wędrówki w gorący dzień, mówi, „większość z nas wybrałaby białą koszulkę, ponieważ będzie ona odbijać ciepło słoneczne od naszych pleców.” Podobnie, Myers-Smith mówi, „Jeśli lód morski topnieje w Arktyce, to usunie tę białą powierzchnię z oceanu, a co będzie narażone jest ten ciemniejszy powierzchni oceanu, który będzie pochłaniać więcej ciepła słonecznego.”

To jest ocieplenie wód regionu, i potencjalnie podnosząc temperatury na lądzie, jak również. Lód morski powraca również później jesienią, ponieważ temperatury dłużej spadają, częściowo dlatego, że ciepło uwięzione w oblodzonym oceanie dłużej się rozprasza. „Nawet jeśli ocean zamarznie w zimie,” mówi Myers-Smith, „jest to cieńsza warstwa, która potencjalnie roztopi się następnego lata, a nie to, co było w przeszłości, czyli ten znacznie większy pakiet lodu morskiego, który pozostał przez całe lato.”

To łączy się z drugim czynnikiem: zmieniającymi się prądami. Prądy oceaniczne zazwyczaj przynoszą cieplejszą wodę z Pacyfiku, a zimniejsza woda wypływa z Arktyki na Atlantyk. Ale te prądy mogą się zmieniać, ponieważ więcej topniejącego lodu jest wstrzykiwanie Ocean Arktyczny z wody słodkiej, która jest mniej gęsta niż słonej wody, a więc pływa nad nim. Brakujący lód wystawia również wody powierzchniowe na większy wiatr, przyspieszając Cyryl Beauforta w Arktyce, który zatrzymuje wodę, którą normalnie wyrzuciłby do Atlantyku. To przyspieszenie miesza się zimniejsze słodkiej wody na powierzchni i cieplejsze słonej wody poniżej, podnoszenie temperatury powierzchni i dalsze topnienie lodu.

Prądy oceaniczne wpływają na pogodę, trzeci czynnik. Dokładniej, napędzają one potężny polarny prąd strumieniowy, który przemieszcza gorące i zimne masy powietrza wokół półkuli północnej. Jest to produkt różnic temperatur między Arktyką a tropikami. Ale w miarę jak Arktyka się ociepla, jet stream teraz dziko faluje na północ i południe. To było wstrzykiwanie Arktyki z ciepłym powietrzem w lecie i USA z wyjątkowo zimnym powietrzem w zimie, jak podczas „wiru polarnego” w styczniu 2019.

„To, co dzieje się teraz na Syberii, to ten system wysokiego ciśnienia i ta ciepła masa powietrza jest przenoszona w górę z południa”, mówi Myers-Smith. „A potem po prostu się tam zatrzymuje i siedzi. W ostatnich latach częściej obserwujemy tego typu wzorce pogodowe.” Posiadanie tego ciepłego powietrza wiszącego nad Arktyką w okresie letnim dalej imperils lodu morskiego, który powinien trwać przez sezon, a także zamrożonej gleby znanej jako wiecznej zmarzliny (więcej na ten temat w sekundę).

Te ciepłe masy powietrza mogą również przybyć w okresie zimowym, z poważnymi konsekwencjami dla ekosystemów Arktyki. Jeśli cały ten śnieg na ziemi zaczyna się topić, a następnie zamarza ponownie, to będzie tworzyć nieprzeniknione warstwy lodu. „Było kilka dość dramatyczne śmierci reniferów i karibu w różnych miejscach, ponieważ masz te grube warstwy lodu i nie mogą kopać przez, aby dostać się do roślin,” mówi Myers-Smith.

I ekologiczne efekty falowania nie kończą się tam. Lód morski ma tendencję do wytwarzania mgły, ponieważ ochładza lokalny klimat i tworzy różnice między temperaturą powietrza i oceanu. Kiedy jest chłodniej, rośliny rosną wolniej. Mgła zmienia również warunki świetlne – jest bardziej rozproszona niż bezpośrednie światło słoneczne. Jeśli mgła jest bardzo gęsta, rośliny nie otrzymują tyle światła. „Ale jeśli mgła jest lżejsza, może to trochę pomóc roślinom, ponieważ rośliny lepiej radzą sobie z fotosyntezą, gdy mają bardziej rozproszone światło” – mówi Myers-Smith. Utrata lodu morskiego, a następnie, będzie miał efekty falowe w całej ziemi, jak również, z ekologicznymi konsekwencjami, że Myers-Smith i jej koledzy są po prostu zaczyna badać.

Co oni znaleźli jest to, że rzeczywiście, Arktyka jest zielenieje jak się ociepla. Posiadanie nowo verdant północ brzmi pięknie, ale w rzeczywistości może być poważnym problemem dla planety. To nie tyle, że inwazyjne gatunki roślin przenoszą się do Arktyki, ale że społeczność rodzimych gatunków się zmienia. Wyższe krzewy rosną obficiej, na przykład, co zatrzymuje więcej śniegu przy ziemi w zimie, więc nie wieje przez tundrę. Ta warstwa izolacyjna może oznaczać, że zimno nie może przeniknąć do gleby, potencjalnie pogłębiając rozmrażanie wiecznej zmarzliny, która uwalnia gazy cieplarniane, które dalej ocieplają planetę.

Gdy ta wieczna zmarzlina rozmarza, może zmienić zasolenie i ogólną chemię wody przepływającej przez środowisko arktyczne. „Te północne gleby, zawierają również ogromne zapasy rtęci, która została zamrożona na długi czas”, mówi David Olefeldt z University of Alberta, który bada wieczną zmarzlinę. „Nie wiemy do jakiego stopnia rtęć zostanie zmobilizowana i będzie w stanie przemieszczać się w dół rzeki, gdzie oczywiście może przedostać się do sieci pokarmowych i ryb, co wpłynie na lokalne społeczności i użytkowanie ziemi.”

Olefeldt i jego koledzy odkrywają, że niektóre wieczne zmarzliny rozmarzają tak szybko, że zapadają się i rzeźbią ogromne dziury w krajobrazie, zjawisko znane jako thermokarst. „Zamienia się ona w gąbczaste mokradła, a nie twardy grunt, co wpływa na mobilność zarówno ludzi, jak i zwierząt” – mówi Olefeldt. „W dużych częściach Arktyki masz stada karibu lub reniferów, które będą miały wpływ, jeśli ziemia straci swoją jędrność.”

Jest jeszcze jeden zwrot: większy wzrost roślin w Arktyce oznacza, że roślinność sekwestruje więcej CO2 poprzez fotosyntezę. Ale ogólnie rzecz biorąc, naukowcy uważają, że to nie równoważy skutków gazów cieplarnianych uwalnianych podczas rozmrażania wiecznej zmarzliny. „Tak, jest więcej węgla w tych roślinach, ponieważ jest więcej krzewów i więcej wzrostu, a mniej gołej ziemi” – mówi Myers-Smith. „Ale przez rozmarzanie wiecznej zmarzliny i inne czynniki tracimy również węgiel z gleby. A ilość, którą tracimy, prawdopodobnie nie jest równoważona przez zwiększony wzrost roślin.”

Innym pytaniem, które Myers-Smith i jej koledzy badają, jest to, co ta zmiana w roślinności może oznaczać dla dzikich gatunków zwierząt. Łosie i bobry, na przykład, polegają na drzewiastych krzewach jako pożywieniu – a w przypadku bobrów, jako materiale budowlanym. „Oba te gatunki były w ostatnich latach częściej widywane w miejscach występowania tundry. Wygląda na to, że przesuwają swoje zasięgi na północ” – mówi Myers-Smith. „Ma to wpływ na dzikie gatunki zwierząt, które zamieszkują ekosystemy tundry. W grę wchodzą więc potencjalnie interesujące interakcje.” Na przykład, bobry mogą konkurować z lokalnymi gatunkami dla żywności, i zmienić przepływ wody w tych siedliskach poprzez budowę tam.

Na szczycie konieczności radzenia sobie z nowymi przybyszami, rodzime gatunki zwierząt Arktyki nie są wyposażone do radzenia sobie z takim paraliżującym ciepłem. „Rodzaj temperatur, które są widząc w Syberii teraz, do 100 stopni Fahrenheita, to jest temperatura, która będzie stres z większości zwierząt arktycznych dość poważnie,” mówi Myers-Smith.

Oddly dość, Arctic rośliny mogą być lepiej wyposażone jeździć na skwierczenie ciepła. Klimat w tej części Syberii jest podobny do części wnętrza Alaski, gdzie mroźne temperatury zimy naturalnie zamieniają się w wyższe temperatury w lecie. „To dość ekstremalne. Bije rekordy, ale nie jest dużo wyższa od maksymalnych temperatur, które prawdopodobnie wystąpiłyby w tym regionie w pewnym momencie” – mówi Myers-Smith. Oznacza to, że rośliny są już prawdopodobnie przystosowane do takich wahań na północy. Wiele z nich ma dość krótkie pędy, więc zimą izolują się od śniegu, a kiedy jest cieplej, nie są narażone na parszywy wiatr. Rośliny liściaste w tym regionie upuszczają liście w zimie, aby uniknąć uszkodzenia, podczas gdy rośliny wiecznie zielone wykorzystać twarde, mięsiste liście, które opierają się zarówno zimno i ciepło.

Ale rośliny stoją niewielkie szanse przeciwko innej konsekwencji ocieplenia Arktyki: torfowe pożary. Torf to gęsty rodzaj gleby wykonany z warstw powoli rozkładającej się materii roślinnej. Kiedy torf wysycha, co coraz częściej ma miejsce na północy, zamienia się w bogate w węgiel paliwo. Wystarczy jedno uderzenie pioruna, by wzniecić tlącą się pożogę, która wnika coraz głębiej w warstwy torfu, rozprzestrzeniając się powoli po całym krajobrazie i podpalając znajdującą się powyżej roślinność. Na każdy hektar płonącego torfu, do atmosfery może wyemitować 200 ton węgla. (Dla porównania, typowy samochód emituje 5 ton rocznie.) Przy tak szybkim ocieplaniu się Arktyki, burze – które tworzą się, gdy ciepłe, wilgotne powietrze unosi się do góry, by spotkać się z zimnym powietrzem powyżej – przesuwają się coraz dalej na północ. Oznacza to, że pioruny uderzają teraz zaledwie kilkaset mil od bieguna północnego.

Co dziwne, te tlące się pożary torfu mogą przezimować, zamieniając się w pożary „zombie”. „Kontynuują spalanie w obrębie profilu gleby przez zimę, nawet jeśli jest śnieg i inne procesy zimowe idą dalej”, mówi Wilkinson, naukowiec zajmujący się dzikimi pożarami na Uniwersytecie McMaster. „A kiedy powierzchnia gleby ponownie wysycha, mają one zdolność do ponownego pojawienia się, stąd pochodzi definicja 'zombie’. I wtedy w zasadzie, zaczynasz na tylnej stopie tam, bo będzie do czynienia z ubiegłorocznych pożarów przed nawet masz nowe zapalenia tego roku.”

I tak niepokojące portret nowej Arktyki jest wyłaniając. Jej lód ochronny ustępuje. Coraz ostrzejsze fale upałów wysuszają więcej roślinności, co napędza więcej masywnych pożarów. Kiedy latem pożary torfu zapłoną od pioruna, mogą przetrwać pod ziemią przez zimę, pojawiając się ponownie w następnym roku. Gatunki zwierząt przemieszczają się. Arktyka staje się coraz bardziej zielona, a to podkreśla smutną rzeczywistość: Północne lądy Ziemi cierpią masywną zmianę.

„To naprawdę jest dość bezprecedensowy czas”, mówi Wilkinson. „Za każdym razem, gdy wydaje nam się, że miało miejsce duże wydarzenie lub duża anomalia, zwykle pojawia się coś, co następuje i przyćmiewa je w następnym roku.”

Więcej wspaniałych historii WIRED

• Możemy chronić gospodarkę przed pandemiami. Dlaczego tego nie zrobiliśmy?
• Retro hakerzy budują lepsze Nintendo Game Boy
• Kraj się otwiera. I’m still on lockdown
• How to clean up your old social media posts
• Walmart employees are out to show its anti-theft AI doesn’t work
• 👁 Is the brain a useful model for AI? Plus: Pobierz najnowsze wiadomości AI
• 🏃🏽♀️ Chcesz najlepsze narzędzia, aby uzyskać zdrowe? Sprawdź nasze wybory zespołu Gear dla najlepszych trackerów fitness, bieganie (w tym buty i skarpetki), i najlepsze słuchawki