På Alaskas norra sluttning, snön smälter tidigare på våren och insnöningsdatumet inträffar senare på hösten, enligt en ny studie av forskare från CIRES och NOAA. Atmosfärisk dynamik och havsisförhållanden ligger bakom denna förlängning av den snöfria säsongen, forskarna fann, och konsekvenserna är långtgående – inklusive fåglar som lägger ägg tidigare och islagda floder som rinner tidigare.

"Tidpunkten för snösmältningen och längden på den snöfria säsongen påverkar vädret väsentligt, permafrosten, och vilda djur – kort sagt, det arktiska terrestra systemet som helhet, sa Christopher Cox, en vetenskapsman med CIRES vid University of Colorado Boulder och NOAA:s Physical Sciences Division i Boulder, Colorado. Studien har godkänts för publicering i Bulletin från American Meteorological Society .

Med fokus på övergångssäsongerna på den norra sluttningen - vårens snösmältning och höstens början av snöpackning - fann forskarna att sedan mitten av 1970-talet, vårsmältningen har skett tidigare, och den första snön har kommit senare. Slutresultatet:en ökning av längden på den snöfria säsongen, med ungefär en vecka per decennium från 1975 till 2016. Från 1975 till 2016, vårens snösmältning har kommit nästan tre dagar tidigare varje decennium, och från 1979-2016, snön har kommit senare, med cirka 4,5 dagar varje decennium.

CIRES och NOAA-forskare och deras kollegor analyserade långtidsobservationer av snötäcke och meteorologi vid NOAA Barrow Atmospheric Baseline Observatory utanför Utqia?vik (tidigare Barrow), Alaska, tillsammans med andra register över miljövariabler i regionen.

Trots naturliga svängningar upp och ner, en ihållande, en långsiktig uppvärmningstrend uppstod:åtta av de 10 tidigaste smältdatumen har inträffat sedan 1990, pekar på inverkan av värmande arktiska temperaturer. 2016 upplevde den tidigaste smältan, den senaste snön på hösten, och den längsta snöfria säsongen på 115 år av rekordhållning – cirka 45 procent längre än genomsnittet under de föregående fyra decennierna.

Forskarna började sedan dissekera sina data för att hitta väderrelaterade faktorer som kan bidra till dessa observerade förändringar. De hittade olika faktorer i arbetet på våren och hösten. Förändringar i flödesmönster för varm Stillahavsluft från söder drev tidigare vårsnösmältning, medan avtagande sommarhavsis hade störst inflytande på senare uppkomst av snöpackning på hösten.

Forskarna fann att storskaliga egenskaper hos atmosfärisk cirkulation - i synnerhet, styrkan och positionen hos Aleutian Low, en semipermanent, subpolärt lågtrycksområde beläget i Alaskabukten nära Aleutian Islands – bestämde till stor del tidpunkten för snösmältningen under våren i Alaska, genom att antingen underlätta eller hämma transporten av varma, fuktig luft in i området.

Omvänt, på hösten, mängden öppet vatten i Beaufort och östra Chukchihavet verkade vara mycket inflytelserik när det gäller att påverka temperaturen vid Utqia?vik och den efterföljande tidpunkten för början av snöpackningen. Omfattningen av öppet vatten i regionen under hösten har ökat markant under de senaste decennierna, en signal som andra studier har kopplat till arktisk förstärkning.

Den snabba expansionen av Norra sluttningens snöfria säsong har fått konsekvenser för vattenresurserna, djurlivets beteende, växtens växtsäsong och mer, forskargruppen rapporterade i den nya tidningen. Till exempel, på Cooper Island nära Utqia?vik, där en koloni av svarta sillgrisslor har övervakats sedan 1975, forskare fann att tidpunkten för sjöfåglarnas äggläggning korrelerar med Utqia?viks snösmältning, så tidigare smältning betyder tidigare äggläggning. Tidpunkten för snösmältningen påverkade också tidpunkten för topputsläpp från North Slope-flodsystemet och början av den vegetativa växtsäsongen, enligt forskarna.

"Det är anmärkningsvärt hur snabbt saker och ting förändras i Arktis och hur den längre snöfria säsongen påverkar så många andra mönster - sillgrisslorna, växtlighet, och flöden av gaser från tundran, sa Diane Stanitski, medförfattare till artikeln och en forskare vid NOAA Earth System Research Laboratory i Boulder, Colorado.

Vårens snösmältningsdatum vid Utqia?vik var sent, den 18 juni, sa huvudförfattaren Cox. Denna sena smältning kom inte in i tidningen, eftersom analyser gjordes då, men de atmosfäriska förhållandena som ledde till den senare smältan överensstämde med fynden i tidningen. Sådan variation understryker behovet av fortsatt övervakning av snötäcket, sa Cox.

Långsiktiga datauppsättningar från regionen hjälper forskare att förstå orsakerna bakom långsiktiga förändringar och förutsäga vad regionen kommer att möta i framtiden. "Denna studie tar ett integrerat tillvägagångssätt som adresserar behovet av att främja arktisk miljöforskning på systemnivå, en utmaning som har erkänts av det breda forskarsamhället som nödvändig för att förbättra förutsägelser om framtida förändringar, sa Cox.