Hiểu tác động của việc thay đổi bão Bắc Cực Tiến sĩ Ola Persson và các nhà khoa học MOSAiC khác đã thiết lập một công cụ khoa học ở Trung Bắc Băng Dương. Tín dụng: Daisy Dunne cho Carbon Brief

Cuộc thám hiểm nghiên cứu vùng cực lớn nhất thế giới hiện đang được tiến hành ở Bắc Cực. Cuộc thám hiểm kéo dài một năm, được gọi là Đài quan sát trôi dạt đa ngành cho nghiên cứu về khí hậu Bắc cực (MOSAiC), liên quan đến 300 nhà nghiên cứu từ 19 quốc gia. Từ một con tàu bị mắc kẹt trong băng biển, các nhà khoa học đang thực hiện các phép đo có thể giúp biến đổi các mô hình khí hậu. Nhà văn khoa học của Carbon Brief Daisy Dunne đã tham gia cuộc thám hiểm trong sáu tuần đầu tiên vào mùa thu năm 2019. Đây là lần thứ ba trong bốn bài viết tập trung vào cuộc thám hiểm MOSAiC.

Đối với các tàu thuyền gần cực bắc, một số sự kiện có rủi ro lớn hơn một cơn bão Bắc Cực. 

Các cơn bão ở Bắc Cực có thể tạo ra những cơn gió cực lớn, làm khuấy động đại dương, khiến sóng dâng cao vài mét. Điều này không chỉ khiến cuộc sống trên biển trở nên khó chịu đối với các thủy thủ mà còn khiến việc điều hướng Bắc Cực - và các tảng băng trôi của nó - trở nên khó khăn hơn.

Gió mạnh cũng có thể xé toạc băng biển, khiến nó bị vỡ ra và di chuyển theo các hướng khác nhau. Một lĩnh vực nghiên cứu đang phát triển cho thấy tác động của gió bão lên băng biển có thể lớn hơn những gì đã nghĩ trước đây - và có khả năng quan trọng đối với các dự báo về lượng băng mất đi trong tương lai.


đồ họa đăng ký nội tâm


Cũng có bằng chứng mới cho thấy rằng bão Bắc Cực có thể ảnh hưởng đến thời tiết cách xa các cực.

Câu trả lời ngắn gọn là có một số tác động đến các vĩ độ trung bình từ lốc xoáy Bắc cực, nhưng chúng ta không biết điều gì xảy ra thường xuyên Bác sĩ Ola Persson, một nhà khí tượng học vùng cực từ Cơ quan Khí quyển và Đại dương Quốc gia (NOAA).

Persson là một trong 600 người tham gia MOSAiC, cuộc thám hiểm nghiên cứu lớn nhất ở Bắc Cực từng cố gắng. (Tóm tắt carbon mới tham gia cuộc thám hiểm trong sáu tuần đầu tiên.)

Là một phần của cuộc thám hiểm, Persson và các đồng nghiệp của mình đã thiết lập một loạt các công cụ để đo lường các khía cạnh khác nhau của cơn bão Bắc Cực - từ tốc độ của những cơn gió mà chúng mang đến quy mô tác động của chúng trên băng biển.

Thu thập dữ liệu như vậy có thể giúp trả lời các câu hỏi chính về bão Bắc Cực, chẳng hạn như làm thế nào chúng có thể ảnh hưởng đến điều kiện khí hậu và băng dài hạn và làm thế nào, nếu có thể, chúng có thể thay đổi để ứng phó với biến đổi khí hậu.

Xoắn

Bão Bắc Cực ”- còn được gọi là Bắc Cực hoặc lốc xoáy địa cực - là hệ thống áp suất thấp ảnh hưởng đến Bắc Băng Dương và các vùng đất lân cận của nó, bao gồm Greenland, bắc Canada và bắc Âu Á. Trong một cơn bão ở Bắc Cực, không khí xoắn ngược chiều kim đồng hồ.

Hình ảnh động dưới đây cho thấy sự di chuyển của các cơn bão Bắc Cực trên khắp vùng cực bắc năm 2012 - a kỷ lục thấp đối với băng biển. Trong hình ảnh động, chuyển động của gió bề mặt được thể hiện bằng các mũi tên nhỏ được tô màu theo vận tốc.

Sự di chuyển của những cơn bão mùa hè trên khắp Bắc Cực vào năm 2012. Tín dụng: Trung tâm khoa học trực quan vũ trụ của NASA / Goddard

Những cơn bão ở Bắc cực có thể hình thành cả trong và ngoài vùng cực, Persson nói. Một số trong số chúng dường như bắt nguồn từ lốc xoáy đến từ các vĩ độ thấp hơn và di chuyển vào Bắc Cực. Các cơn bão khác ở Bắc Cực dường như phát triển ở khu vực Bắc Cực.

Bão bắt nguồn từ Bắc Cực có thể hình thành khi có sự xáo trộn ở vùngđương nhiệt đớiPersson - một phần của bầu khí quyển hoạt động như một lớp ranh giới giữa tầng đối lưu và tầng bình lưu, Persson nói. Những rối loạn này có thể tồn tại rất lâu và, nếu điều kiện phù hợp, chúng dường như tạo ra một cơn bão cấp thấp.

So với bão nhiệt đới (được gọi là bão or cơn bão tùy thuộc vào nơi chúng được tìm thấy) đã có rất ít nghiên cứu về các cơn bão ở Bắc Cực, Persson nói.

Điều này phần lớn là do, so với các cơn bão ở giữa vĩ độ, lốc xoáy Bắc cực ảnh hưởng đến rất ít người. Tuy nhiên, suy giảm băng biển nhanh chóng đang làm cho Bắc Cực dễ dàng điều hướng trong thời gian dài hơn trong năm. Điều này đến lượt nó đã gây ra một lợi ích trong cả hai thương giadu khách hoạt động ở Bắc Cực - làm cho nhu cầu hiểu về bão Bắc Cực trở nên cấp bách hơn.

Cũng có một số bằng chứng cho thấy biến đổi khí hậu có thể khiến bão Bắc Cực xảy ra thường xuyên hơn, nói Giáo sư Jenny Hutchings, một nhà khoa học và nhà nghiên cứu MOSAiC về động lực học băng biển từ Oregon State University. Có vẻ như có sự gia tăng hoạt động lốc xoáy đến Bắc Cực, cô ấy nói với Carbon Brief.

Tuy nhiên, việc thiếu dữ liệu lịch sử về các cơn bão ở Bắc Cực khiến cho việc xác định xem có xu hướng ngày càng tăng hay không, Persson nói:

Có một số ý kiến ​​cho rằng lốc xoáy Bắc cực có thể thường xuyên hơn bây giờ, nhưng vấn đề là chúng ta không có nhiều phép đo từ trước. Có thể tần số thấp hơn trước đây mà chúng tôi quan sát được là do thực tế là các mô hình của chúng tôi hoặc các bản dựng lại của chúng tôi trong quá khứ không hoàn chỉnh đủ.

Một khía cạnh khác của các cơn bão Bắc Cực mà các nhà khoa học vẫn chưa có được một bức tranh rõ ràng là cấu trúc vật lý của chúng, Persson nói:

Lốc xoáy Bắc Cực dường như có cấu trúc khác với lốc xoáy giữa vĩ độ. Đã có một số nghiên cứu trong hai đến bốn năm qua cho thấy rằng chúng có cấu trúc thẳng đứng tương tự như một cơn bão so với một cơn bão giữa vĩ độ.

Trong chuyến thám hiểm MOSAiC, anh ta nhắm đến việc thu thập dữ liệu về cấu trúc dọc của các cơn bão Bắc Cực. Đoàn thám hiểm tập trung quanh Polarstern, một tàu phá băng của Đức đã bị cố tình đóng băng vào băng biển. Tàu sẽ trôi dạt một cách thụ động với băng khi nó di chuyển về phía bắc trong năm tới.

Hiểu tác động của việc thay đổi bão Bắc Cực

Bản đồ cho thấy tuyến đường của Polarstern từ khi khởi hành từ Tromso vào ngày 20 tháng 2019 năm 85 đến khoảng 6 độ bắc ở Trung Bắc Băng Dương, nơi nó gắn liền với một tảng băng vào ngày 2019 tháng XNUMX năm XNUMX (màu đỏ). Mũi tên tranh minh họa khu vực mà con tàu có thể trôi dạt trên hành trình dài cả năm của nó, sẽ kết thúc gần eo biển Fram. Tín dụng: Tom Prater cho Carbon Brief

Để nghiên cứu cấu trúc của các cơn bão Bắc Cực, Persson và các đồng nghiệp của mình sẽ cần chờ chúng đi qua con tàu. Sau đó, họ sẽ thu thập dữ liệu về các cơn bão bằng cách sử dụng một loạt các thiết bị, bao gồm bóng bay thời tiết, nắm bắt những thay đổi về nhiệt độ, áp suất, độ ẩm và gió. Họ cũng sẽ sử dụng các radar thời tiết chuyên dụng, sử dụng sóng radio để phát hiện những thay đổi về lượng mưa và tốc độ gió.

Mảng dụng cụ sẽ thực hiện các phép đo ở các độ cao khác nhau trong bầu khí quyển trong một cơn bão. Bằng cách chắp nối thông tin này, các nhà nghiên cứu hy vọng sẽ tìm hiểu thêm về cấu trúc thẳng đứng của các cơn bão Bắc Cực.

Hiểu tác động của việc thay đổi bão Bắc Cực Juergen Graeser phóng một khinh khí cầu trên boong trực thăng của Polarstern. Ngày 22 tháng 2019 năm XNUMX. Tín dụng: Esther Horvath

Phá băng

Cùng với việc điều tra cấu trúc của các cơn bão Bắc Cực, các nhà nghiên cứu MOSAiC cũng sẽ cố gắng có được một bức tranh về cách chúng có thể tác động đến băng biển. Persson nói:

Những gì mọi người đã chú ý trong vài năm qua là khi chúng ta có một cơn bão Bắc cực lớn, băng biển biến mất.

Một ví dụ ấn tượng về điều này xảy ra trong 2012, khi Bắc Cực bị một cơn bão mạnh, di chuyển chậm vào tháng Tám. Lốc xoáy kéo dài gần hai tuần, mang theo mưa lớn và 30mph gió.

Năm đó, băng biển Bắc Cực đạt đến Cấp độ thấp nhất trong hồ sơ. Có thể cơn bão đã đóng một vai trò trong việc thúc đẩy sự suy thoái nhanh chóng trong băng biển.

Các nhà khoa học đã đưa ra giả thuyết rằng cơn bão đã tăng cường mất băng bằng cách làm cho băng bị vỡ ra, khiến nó dễ bị tan chảy hơn. Các nhà nghiên cứu cho biết, gió bão thậm chí có thể đẩy băng vào vùng nước ấm hơn, làm tăng thêm sự tan chảy.

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu khác đã lập luận rằng cơn bão chỉ đóng một vai trò nhỏ trong mức thấp kỷ lục.

A nghiên cứu xuất bản năm 2013 đã phân tích tác động của cơn bão bằng mô hình khí hậu. Các nhà nghiên cứu đã thực hiện hai bộ mô phỏng: một điều kiện phản chiếu Bắc cực vào năm 2012 với cơn bão tháng 2012 và một điều kiện phản ánh năm XNUMX không có bão.

Nghiên cứu cho thấy, trong cả hai bộ mô phỏng, băng biển Bắc Cực đã giảm xuống mức thấp kỷ lục mới. Tuy nhiên, trong các mô phỏng bao gồm bão, mức thấp kỷ lục được thiết lập sớm hơn khoảng 10 ngày so với các mô phỏng không có bão.

Các nhà nghiên cứu cho biết, các phát hiện cho thấy các yếu tố khác quan trọng hơn đối với điều kiện băng giá thấp kỷ lục vào năm 2012. Ví dụ, năm đó, nhiệt độ mùa hè ở Bắc Cực ấm hơn mức trung bình và lớp băng bao gồm phần lớn là “băng năm đầuMùi - băng trẻ dễ bị tan chảy.

Những thay đổi về phạm vi băng biển Bắc Cực có tuổi đời dưới một năm (xanh nhạt) so với băng từ bốn tuổi trở lên (xanh đậm) theo thời gian. Mức độ được hiển thị trong cùng một tuần (22-28 tháng 1985) từ 2019-XNUMX. Nguồn dữ liệu: Trung tâm dữ liệu băng tuyết quốc gia. Biểu đồ bằng Carbon Brief sử dụng Highcharts

Trong khi nghiên cứu giúp làm sáng tỏ cơn bão năm 2012, tác động thực sự của cơn bão Bắc Cực đối với băng biển vẫn chưa được biết rõ. Chúng tôi chỉ nhìn vào một cơn bão lớn nói đồng tác giả nghiên cứu Bác sĩ Ron Lindsay, từ Đại học Washington vào năm 2013. Nếu chúng ta muốn hiểu bão sẽ ảnh hưởng như thế nào đến lớp băng trong tương lai, chúng ta cần hiểu ảnh hưởng của bão trong các điều kiện khác nhau.

Một trong những mục tiêu nghiên cứu của đoàn thám hiểm MOSAiC là nghiên cứu tác động của bão Bắc Cực trên băng biển trong cả năm, trong một loạt các điều kiện.

Trong bán kính 50km quanh trại băng chính của MOSAiC, các nhà khoa học đã cài đặt một mạng lưới các trạm nghiên cứu nổi. Các trạm này là nhà của một loạt các công cụ, trong năm tới, sẽ thực hiện các phép đo gần như liên tục về sự thay đổi của khí quyển, băng biển và đại dương.

Một trong những nhạc cụ này, một kim loại khổng lồ được thiết lập bởi Persson và các đồng nghiệp của ông, sẽ được sử dụng để nghiên cứu các cơn bão ở Bắc Cực. Các tạ được bao phủ bởi các mảnh khác nhau của thiết bị đo lường sự thay đổi trong khí quyển.

Bộ dụng cụ quan trọng nhất để theo dõi các cơn bão Bắc Cực đi qua là “máy đo gió âm” - một dụng cụ nhô ra từ thành xe trượt sử dụng sóng âm để đo những thay đổi đối với tốc độ và hướng gió.

Hiểu tác động của việc thay đổi bão Bắc Cực Tiến sĩ Ola Persson và một đồng nghiệp gắn máy đo tốc độ âm thanh vào một dụng cụ khoa học ở Trung Bắc Băng Dương. Tín dụng: Daisy Dunne cho Carbon Brief

Sledge cũng có hệ thống GPS tiên tiến, cho phép các nhà nghiên cứu theo dõi vị trí của các tảng băng trong thời gian thực.

Sử dụng các thiết bị này, các nhà nghiên cứu có kế hoạch theo dõi tốc độ và sức mạnh của gió trong các cơn bão - và liệu những cơn gió này có khiến băng biển vỡ ra và di chuyển theo các hướng khác nhau hay không.

Hy vọng chúng ta sẽ có thể vạch ra phản ứng của băng trong cơn bão và xem liệu những cơn gió mạnh do lốc xoáy mang lại có khiến băng bị phân tán hay không, Hutchings nói.

Các nghiên cứu là rủi ro. Một cơn bão đặc biệt nghiêm trọng có thể khiến băng biển bị chia làm hai hoặc vỡ hoàn toàn, khiến các dụng cụ của các nhà nghiên cứu rơi xuống đại dương.

Đó là thứ gì đó sẽ rất thú vị để xem, cuối cùng tảng băng nào tồn tại - và cái nào không, Tiến sĩ Thomas Krumpen, một nhà nghiên cứu băng trên biển từ AWI và lãnh đạo đồng hành trình trên tàu Akademik Fedorov.

Các phép đo được thực hiện cho đến khi kết thúc cuộc thám hiểm vào tháng 2020 năm XNUMX có thể hy vọng sẽ làm sáng tỏ hơn về tác động của các cơn bão Bắc Cực trên lớp băng.

Bão đang chạy

Một lý do mà các nhà khoa học MOSAiC rất muốn thu thập dữ liệu về các cơn bão ở Bắc Cực là một số bằng chứng cho thấy rằng chúng có thể ảnh hưởng đến điều kiện khí hậu cách xa các cực.

Điều này là do, trong một số điều kiện nhất định, dường như thời tiết ở Bắc Cực có thể thoát khỏi vùng cực và tiến xuống các vĩ độ trung bình, Persson nói.

Một ví dụ về điều này xảy ra vào đầu năm 2019, khi một phần của Hoa Kỳ và Canada bị tấn công bởi một cực lạnh khiến nhiệt độ giảm mạnh -17C và dưới đây.

Hiểu rõ các tác động của việc thay đổi bão Bắc Cực Một người đàn ông đào chiếc xe Chevrolet màu đỏ từ bãi đậu xe vào buổi sáng. Toronto Canada. 29 tháng 2019 năm XNUMX. Tín dụng: Torontonia / Alamy Kho ảnh

Thông qua khoa học chưa chắc chắn, dường như các cơn bão ở Bắc Cực có thể di chuyển ra khỏi Bắc Cực và vào giữa vĩ độ khi có sự xáo trộn ở sôngxoáy cực địa tầng”- một hệ thống thời tiết áp suất thấp nằm cách Bắc Cực khoảng 50 km.

Khi bị xáo trộn, xoáy cực có thể trở nên suy yếu - cho phép thời tiết lạnh giá mà nó thường có tràn ra các vĩ độ trung bình. Persson nói: “[Điều này] mang lại nhiều không khí mát mẻ và tạo ra nhiều cơn bão và tuyết rơi.

Biểu đồ dưới đây cho thấy làm thế nào một cơn lốc cực suy yếu có thể cho phép thời tiết Bắc cực lạnh thoát ra khỏi cực bắc.

Hiểu tác động của việc thay đổi bão Bắc Cực Khoa học đằng sau xoáy cực. Tín dụng: NOAA

Mặc dù các vĩ độ trung bình đã nhìn thấy một số cơn rét đáng chú ý trong những năm gần đây, nhưng vẫn chưa rõ liệu những sự kiện như vậy có trở nên có khả năng hơn hay không, Persson nói.

Bằng cách thu thập dữ liệu về các chuyển động của bão Bắc Cực trong quá trình MOSAiC, anh hy vọng sẽ hiểu rõ hơn về tần suất chúng di chuyển ra khỏi Bắc Cực. Câu trả lời ngắn gọn là có một số tác động đến các vĩ độ trung bình từ lốc xoáy Bắc cực, nhưng chúng ta không biết điều gì xảy ra thường xuyên.

Giới thiệu về Tác giả

Daisy Dunne là một trong năm nhà báo được chọn để đưa tin về MOSAiC. Chi phí của cô khi rời Tromso được Viện Alfred Wegener chi trả, tổ chức cuộc thám hiểm.

Bài viết này ban đầu xuất hiện Cacbon Brief

Sách liên quan

Biến đổi khí hậu: Mọi người cần biết điều gì

bởi Joseph Romm
0190866101Nguyên tắc cơ bản về vấn đề sẽ là gì trong thời đại chúng ta, Biến đổi khí hậu: Mọi người cần biết gì® là một cái nhìn tổng quan rõ ràng về khoa học, xung đột và ý nghĩa của hành tinh nóng lên của chúng ta. Từ Joseph Romm, Cố vấn trưởng Khoa học cho National Geographic Số năm sống nguy hiểm loạt và một trong những "100 người đang thay đổi nước Mỹ" của Rolling Stone Khí hậu thay đổi đưa ra những câu trả lời khoa học, thân thiện với người dùng cho những câu hỏi khó nhất (và thường bị chính trị hóa) xung quanh những gì nhà khí hậu học Lonnie Thompson đã coi là "mối nguy hiểm rõ ràng và hiện tại đối với nền văn minh." Có sẵn trên Amazon

Biến đổi khí hậu: Khoa học về sự nóng lên toàn cầu và tương lai năng lượng của chúng tôi phiên bản thứ hai

của Jason Smerdon
0231172834Phiên bản thứ hai này của Khí hậu thay đổi là một hướng dẫn dễ tiếp cận và toàn diện cho khoa học đằng sau sự nóng lên toàn cầu. Minh họa một cách tinh tế, văn bản hướng đến sinh viên ở nhiều cấp độ khác nhau. Edmond A. Mathez và Jason E. Smerdon giới thiệu rộng rãi, nhiều thông tin về khoa học làm nền tảng cho sự hiểu biết của chúng ta về hệ thống khí hậu và tác động của hoạt động của con người lên sự nóng lên của hành tinh chúng ta.Mathez và Smerdon mô tả vai trò của khí quyển và đại dương chơi trong khí hậu của chúng tôi, giới thiệu khái niệm cân bằng bức xạ và giải thích những thay đổi khí hậu xảy ra trong quá khứ. Họ cũng nêu chi tiết các hoạt động của con người ảnh hưởng đến khí hậu, như khí thải nhà kính và khí thải và nạn phá rừng, cũng như ảnh hưởng của các hiện tượng tự nhiên.  Có sẵn trên Amazon

Khoa học về biến đổi khí hậu: Một khóa học thực hành

bởi Blair Lee, Alina Bachmann
194747300XKhoa học về biến đổi khí hậu: Một khóa học thực hành sử dụng văn bản và mười tám hoạt động thực hành để giải thích và dạy về khoa học về sự nóng lên toàn cầu và biến đổi khí hậu, cách con người chịu trách nhiệm và những gì có thể được thực hiện để làm chậm hoặc ngăn chặn tốc độ nóng lên toàn cầu và biến đổi khí hậu. Cuốn sách này là một hướng dẫn đầy đủ, toàn diện cho một chủ đề môi trường thiết yếu. Các chủ đề trong cuốn sách này bao gồm: cách các phân tử truyền năng lượng từ mặt trời để làm ấm khí quyển, khí nhà kính, hiệu ứng nhà kính, sự nóng lên toàn cầu, Cách mạng công nghiệp, phản ứng đốt cháy, vòng phản hồi, mối quan hệ giữa thời tiết và khí hậu, biến đổi khí hậu, bể carbon, sự tuyệt chủng, dấu chân carbon, tái chế và năng lượng thay thế. Có sẵn trên Amazon

Từ Nhà xuất bản:
Mua hàng trên Amazon để giảm chi phí mang lại cho bạn InsideSelf.comelf.com, MightyNatural.com, ClimateImpactNews.com miễn phí và không có nhà quảng cáo theo dõi thói quen duyệt web của bạn. Ngay cả khi bạn nhấp vào một liên kết nhưng không mua các sản phẩm được chọn này, bất kỳ thứ gì khác bạn mua trong cùng một lượt truy cập trên Amazon đều trả cho chúng tôi một khoản hoa hồng nhỏ. Không có chi phí bổ sung cho bạn, vì vậy hãy đóng góp cho nỗ lực. Bạn cũng có thể sử dụng liên kết này sử dụng cho Amazon bất cứ lúc nào để bạn có thể giúp hỗ trợ những nỗ lực của chúng tôi.