Extrema havsvågor med förödande inverkan på kustsamhällen och infrastruktur i Arktis kan bli större på grund av klimatförändringar, enligt en ny studie.

Den nya forskningsprojekten beräknar att den årliga maximala våghöjden kommer att bli upp till två till tre gånger högre än vad den nu är längs kustlinjerna i områden i Arktis som längs Beauforthavet. Den nya studien i AGU:s Journal of Geophysical Research:Oceans antyder att vågor kan bli upp till 2 meter (6,6 fot) högre än nuvarande våghöjder i slutet av århundradet.

Dessutom, extrema våghändelser som brukade inträffa en gång vart 20:e år kan öka till att inträffa vartannat till vart femte år i genomsnitt, enligt studien. Med andra ord, frekvensen av sådana extrema kustöversvämningar kan öka med en faktor 4 till 10 i slutet av detta århundrade.

"Det ökar risken för översvämningar och erosion. Det ökar drastiskt nästan överallt, sa Mercè Casas-Prat, en forskare vid Environment and Climate Change Canadas (ECCC) Climate Research Division och huvudförfattaren till den nya studien. "Detta kan ha en direkt inverkan på de samhällen som bor nära strandlinjen."

Klimatförändringar i Arktis

Jordens nordligaste regioner är en hotspot för global uppvärmning, med vissa områden som upplever upp till tre gånger så hög uppvärmning som resten av världen, sa Casas-Prat. Men forskarna saknar information om hur effekterna kan se ut.

Casas-Prat och hennes medförfattare Xiaolan Wang, även med ECCC, ville undersöka hur den globala uppvärmningen kan påverka extrema havsvågor i Arktis. Casas-Prat sa att vissa samhällen i norr redan rapporterar accelererad erosion i vissa områden och ökade byggnadsskador på grund av extrema vågor. En försämring av dessa havsförhållanden kommer att ha en direkt inverkan på kustsamhällen, energiinfrastruktur, frakt, och även ekosystem och vilda djur.

Mycket av Arktis är fruset under större delen av året, men det värmande klimatet bidrar till ökande perioder med öppet vatten, vilket kan bli ett problem när extrema vågor räknas in i ekvationen.

I den nya studien, forskarna samlade fem uppsättningar multimodellsimuleringar av oceaniska och atmosfäriska förhållanden som ytvindar, som genererar vågor, samt havsis för RCP8.5-scenariot, ett framtidsscenario som vanligtvis används i klimatförändringsprognoser som förutsätter låga ansträngningar för att minska utsläppen. Sedan körde de simuleringar av vågförhållanden under två perioder, från 1979 till 2005 (historiskt), sedan från 2081 till 2100 (framtid). Med hjälp av ensemblen av multimodellsimuleringar, de kunde bedöma osäkerheten i förändringarna i de extrema arktiska vågorna på grund av den osäkerhet som finns i de fem använda klimatmodellerna.

Ett av deras främsta fynd var en projicerad anmärkningsvärd våghöjdsökning mellan dessa två perioder på nästan varje plats i Arktis.

Bland de hårdast drabbade områdena fanns i Grönlandshavet, som ligger mellan Grönland och den norska skärgården Svalbard. Studien fann att maximala årliga våghöjder där kunde öka med så mycket som 6 meter (19,7 fot).

Casas-Prat sa att modellerna uppvisar en viss osäkerhet om hur mycket våghöjder kan förändras, men hon är övertygad om att det kommer att bli en ökning. Forskarnas förutsägelser visade också att i slutet av århundradet, tidpunkten för de högsta vågorna kan också ändras.

"I slutet av århundradet, maxvärdet kommer i genomsnitt att komma senare på året och även vara mer extremt, " sa Casas-Prat.

Inverkan på samhällen

Juda Cohen, en klimatolog vid Massachusetts Institute of Technology som inte var involverad i Casas-Prats forskning, sade att dessa vågor kan vara särskilt förödande för kustområden som aldrig tidigare har upplevt öppet vatten.

"De viktigaste slutsatserna av artikeln är att vågorna kommer att öka i höjd i den arktiska regionen och att de arktiska kusterna löper större risk för erosion och översvämningar är ganska okomplicerade, ", sade han. "Vi ser redan dessa ökade risker längs arktiska kuster med skador på kustlinjestrukturer som tidigare aldrig skadades."

Forskarna undersökte ett kustområde längs Beauforthavet i norra Alaska och Kanada, som rymmer ett antal samhällen såväl som energiinfrastruktur, och fann även anmärkningsvärda våghöjdsökningar där.

Eftersom större vågor kan leda till ökade risker för översvämningar och skador på kustnära infrastruktur, samhällen och utvecklingen i detta område kan påverkas av dessa vågor. Översvämningar kan också påverka tillgången på färskvatten i vissa områden, eftersom storm- och vågsvallar kan komma in i sötvattenslaguner som samhällen är beroende av.

"När mer och mer is smälter och mer av den arktiska havsytan blir exponerad för vinden, vågorna kommer att öka i höjd eftersom våghöjden är beroende av avståndet vinden blåser över öppet vatten, " sa Cohen.

I en annan ny studie publicerad i AGU:s tidskrift Geofysiska forskningsbrev , Casas-Prat och Wang undersökte bidraget från havsis reträtt på de förväntade ökningarna av extrema våghöjder i Arktis. De fann att ytvindar ensamma inte kan förklara förändringarna i de regionala maximala våghöjderna.

"Havsis reträtt spelar en viktig roll, inte bara genom att öka det avstånd över vilket vinden kan blåsa och generera vågor utan också genom att öka chansen för starka vindar att uppstå över vidgare isfria vatten, " sa Casas-Prat.

Ökade vågor kan också öka hastigheten på isbrytningen. Förlusten av is på grund av vågor kan påverka djur som isbjörnar som jagar sälar på polarisen samt ett antal andra varelser som är beroende av is. Det kan också påverka sjöfartsrutter i framtiden.

"Vågor måste definitivt beaktas som en viktig faktor för att säkerställa att dessa rutter är säkra, " sa Casas-Prat.