Новий кліматичний індекс ALBSA допомагає прогнозувати танення льоду

Дослідники з Національного управління океанічних та атмосферних досліджень США розробили новий кліматичний індекс під назвою ALBSA, який допомагає прогнозувати терміни танення снігу та морського льоду в арктичних регіонах. Індекс отримав назву від поєднання двох ключових атмосферних утворень — Алеутського мінімуму та антициклону моря Бофорта.

Кристофер Кокс та його колеги з NOAA створили цей індекс як індикатор термінів танення снігу в Тихоокеанській Арктиці на північному схилі Аляски. Розрахунок індексу базується на чотирьох точках з набору даних реаналізу NCEP/NCAR, використовуючи значення геопотенційної висоти на рівні 850 мілібар. Координати цих точок охоплюють ключові регіони: північну точку на 75° північної широти та 170° західної довготи, південну на 50° північної широти та 170° західної довготи, східну на 55° північної широти та 150° західної довготи, та західну на 55° північної широти та 200° західної довготи.

Формула розрахунку ALBSA виглядає як різниця між східно-західним та північно-південним градієнтами геопотенційної висоти. Цей підхід дозволяє порівнювати інтенсивність Алеутського мінімуму низького тиску та центру високого тиску моря Бофорта, що має вирішальне значення для розуміння циркуляційних патернів повітря в північній частині Тихого океану та Арктиці.

Механізм впливу індексу на кліматичні процеси пов'язаний з переносом морського повітря з регіону Алеутського мінімуму до арктичного регіону моря Бофорта. Коли повітря переміщується з Алеутських островів до моря Бофорта, воно прогріває територію, що призводить до раннього танення снігу на північному схилі Аляски. Дослідники проілюстрували цей процес на прикладі 2002 року, коли спостерігалося раннє танення снігу в травні.

Типовий циркуляційний патерн для років з раннім таненням снігу та льоду характеризується рухом повітря з регіону Алеутського мінімуму на схід, а потім поворотом на північ через Берингову протоку до Чукотського та Бофортового морів. Середня аномалія геопотенційної висоти ALBSA на рівні 850 мілібар у травні 2002 року становила близько 69 метрів, а для всієї весни з березня по червень — 91,1 метра.

Для порівняння дослідники розглянули 1988 рік, коли танення снігу було пізнім і розпочалося лише в червні. Основною характеристикою пізніх років є присутність антициклону моря Бофорта, який штовхає холодне арктичне повітря до північного схилу, затримуючи танення. У червні 1988 року аномалія геопотенційної висоти ALBSA на рівні 850 мілібар становила 7,9 метра, а для всієї весни — мінус 90,3 метра. Це означає, що різниця між північчю та півднем була значно більшою за різницю між сходом та заходом у геопотенційній висоті.

Подібно до багатьох інших кліматичних коливань, індекс ALBSA демонструє позитивну тенденцію в останні десятиліття. Це означає, що антициклон моря Бофорта слабшає, спричиняючи потепління північного схилу. У 2002 році весна мала раннє танення без антициклону моря Бофорта. Травнева аномалія ALBSA становила плюс 68,9 метра, а середня весняна аномалія ALBSA — плюс 91,1 метра, танення відбулося 23 травня. У 1988 році танення було дуже пізнім, 18 червня, а середня весняна аномалія ALBSA становила мінус 90,3 метра. Та весна мала сильний антициклон моря Бофорта, який тримав північний схил Аляски холодним протягом тривалішого періоду.

Кореляція між ALBSA та температурним рядом HadCRUT5 виявилася слабкою, а тренди не збігаються. Однак індекс досить добре корелює з Північнотихоокеанським індексом NPI. Обидва індекси демонструють позитивну тенденцію з 1980-х років, хоча їхня кореляція не є ідеальною.

ALBSA корелює з таненням снігу в північній Аляски та початком танення морського льоду в прилеглих морях. Він також відображає частину мінливості Північнотихоокеанського індексу. Терміни танення снігу та морського льоду мають важливе значення через контраст альбедо — відбивної здатності поверхні. Альбедо льоду та снігу дуже високе, тоді як альбедо талої води дуже низьке.

Цей контраст створює значну різницю в поглинанні сонячної радіації та результуючій швидкості прогрівання поверхні та нижньої тропосфери, коли сонце повертається на полярне небо навесні. Вимірювання поглиненої енергії на північному схилі Аляски показали, що раннє танення, наприклад 13 травня 2016 року, може поглинати на 30 відсотків або більше сонячної енергії порівняно з пізнім таненням, наприклад 18 червня 2017 року. Крім того, коли морський лід тане, це дозволяє теплу, захопленому під льодом, вивільнятися в атмосферу.

Шостий оціночний звіт Міжурядової групи з питань зміни клімату не згадує ALBSA або Північнотихоокеанський індекс і не обговорює, чи відтворюються вони в кліматичних моделях CMIP6. Однак, враховуючи, що моделі не відтворюють добре Північноатлантичне коливання або Арктичне коливання, а також Алеутський мінімум, дослідники припускають, що ALBSA також не відтворюється добре моделями.

Тихоокеанське десятирічне коливання обговорюється в звіті і пов'язане як з Північнотихоокеанським індексом, так і з ALBSA. Це коливання дуже погано відтворюється в кліматичних моделях CMIP6. Звіт часто називає Тихоокеанське десятирічне коливання як PDV і стверджує, що оскільки моделі CMIP6 не можуть його дублювати, воно має бути випадковою внутрішньою мінливістю, незважаючи на те, що коливання є статистично значущими.

Логічно, що ALBSA впливає на патерн потепління та охолодження Northern Hemisphere, але він не корелює добре з температурним рядом HadCRUT5. Розробка та впровадження індексу ALBSA представляє важливий крок у розумінні складних взаємодій між атмосферними циркуляційними патернами та кліматичними процесами в арктичних регіонах, особливо в контексті прогнозування термінів танення снігу та льоду.