Vintern 2015/16, något hände som aldrig tidigare setts i denna skala:i slutet av december, temperaturerna steg över noll grader Celsius i flera dagar i delar av Arktis. Temperaturer upp till åtta grader registrerades norr om Svalbard. Denna höga temperatur har inte registrerats under vinterhalvåret sedan början av systematiska mätningar i slutet av 1970 -talet. Som ett resultat av denna ovanliga värme, havsisen började smälta.

"Vi hörde om detta från media, säger Heini Wernli, Professor i atmosfärisk dynamik vid ETH Zürich. Nyheten väckte hans vetenskapliga nyfikenhet, och ett team under ledning av hans dåvarande doktorand Hanin Binder undersökte frågan. I november 2017, de publicerade sin analys av denna exceptionella händelse i tidningen Geofysiska forskningsbrev .

I det, forskarna visar hur dessa ovanliga temperaturer uppstod:tre olika luftströmmar möttes över Nordsjön mellan Skottland och södra Norge, bär varm luft norrut i hög hastighet som på en "motorväg". (se illustration)

En luftström har sitt ursprung i Sahara och tog med sig varm luft nära ytan. Till att börja med, temperaturen på denna luft var cirka 20 grader Celsius. Medan det svalnade på väg till Arktis, den var fortfarande över noll när den kom. "Det är extremt sällsynt att det är varmt, nära ytan subtropisk luft som ska transporteras så långt som till Arktis, säger Binder.

Den andra luftströmmen har sitt ursprung i själva Arktis, ett faktum som förvånade forskarna. Till att börja med, denna luft var väldigt kall. Dock, luftmassan - som också låg nära marken - rörde sig söderut längs en krökt bana och, medan över Atlanten, värmdes avsevärt av värmefluxen från havet innan den anslöt sig till den subtropiska luftströmmen.

Den tredje varmluftsströmmen började som en kall luftmassa i övre troposfären, från en höjd över 5 kilometer. Dessa luftmassor fördes från väst till öst och sjönk i ett stationärt högtrycksområde över Skandinavien. Komprimering värmde därigenom den ursprungligen kalla luften, innan den kom in på "motorvägen till Arktis".

Poleward varmluftstransport

Denna motorväg med luftströmmar möjliggjordes av en särskild konstellation av trycksystem över norra Europa. Under den aktuella perioden, intensiva lågtryckssystem utvecklades över Island medan ett extremt stabilt högtrycksområde bildades över Skandinavien. Detta skapade en slags tratt ovanför Nordsjön, mellan Skottland och södra Norge, som kanaliserade de olika luftströmmarna och styrde dem norrut till Arktis.

Denna motorväg varade i ungefär en vecka. Trycksystemet förfallit sedan och Arktis återvände till sitt typiska frysta vintertillstånd. Dock, den varma perioden räckte till för att minska havsisens tjocklek i delar av Arktis med 30 centimeter - under en period då is vanligtvis blir tjockare och mer utbredd.

"Dessa väderförhållanden och deras effekt på havsisen var verkligen exceptionella, "säger Binder. Forskarna kunde inte identifiera en direkt koppling till global uppvärmning." Vi utförde bara en analys av en enda händelse; vi undersökte inte de långsiktiga klimataspekterna ”framhåller Binder.

Högtryckssystem får havsisen att smälta

Dock, smältningen av arktisk havsis under sommaren är en annan historia. Den långsiktiga trenden är tydlig:den minsta omfattningen och tjockleken på havsisen under sensommaren har minskat kontinuerligt sedan slutet av 1970-talet. Havsisen smälte särskilt kraftigt 2007 och 2012 - ett faktum som klimatforskare hittills inte har kunnat förklara helt. Tillsammans med Lukas Papritz från University of Bergen, Wernli undersökte orsakerna till dessa outliers. Deras studie har just publicerats i tidskriften Naturgeovetenskap .

Enligt deras forskning, den kraftiga smältningen under de ovannämnda åren orsakades av stabila högtryckssystem som upprepade gånger bildades under sommarmånaderna. Under dessa molnfria väderförhållanden, den höga nivån av direkt solljus - solen skiner 24 timmar om dygnet vid den här tiden på året - intensifierade särskilt smältningen av havsisen.

Områden med lågt tryck "injicerar" luftmassor i Arktis

Dessa högtryckssystem utvecklades genom en tillströmning av luft från tempererade breddgrader. Lågtryckssystem i nordatlanten och norra Stilla havet, till exempel, "injicera" luftmassor i Arktis på cirka åtta kilometer höjd. Detta höjde tropopausens höjd, gränsen mellan troposfären och stratosfären, i området för "injektionerna". Som ett resultat, ytluftstrycket under steg och ett högtryckssystem upprättades. Medan det försvann igen ungefär tio dagar senare, en ovanligt stor mängd isis smälte under tiden, och återstående is tunnas ut.

Klimatforskarnas undersökning visade att under somrarna 2007 och 2012, under vilka dessa högtryckssituationer inträffade särskilt ofta, de ledde till molnfria förhållanden var tredje dag. Den höga nivån av solstrålning intensifierades och påskyndade smältningen av havsisen. "Nivån av solstrålning är huvudfaktorn för isens smältning på sommaren. Till skillnad från vinteravvikelsen, den "injicerade" luften på cirka 8 kilometers höjd från söder är inte varm-med minus 60 grader är det iskallt, "säger Wernli." Lufttemperaturen har därför mycket liten effekt på isen. "Dessutom har den nordliga transporten av varm, fuktiga luftmassor vid kanten av högtryckssystemen minskar (värme) utsläpp, vilket ytterligare intensifierar smältningen.

Deras analys har gjort det möjligt för forskarna att förstå de meteorologiska processerna som leder till betydande variationer i issmältning för sommaren för första gången. "Våra resultat understryker den grundläggande roll som vädersystem på tempererade breddgrader spelar i episoder med särskilt intensiv issmältning i Arktis, säger ETH -professorn.