Arctische cyclonen als ontbrekende schakel in modellen voor het afnemen van zee-ijs
Nieuw onderzoek onthult de rol van Arctische cyclonen in de afname van zee-ijs
Een nieuwe studie, gepubliceerd in Communications Earth & Environment, biedt mogelijk inzicht in de ondervoorspelling van de afname van zee-ijs en de vorming van Arctische cyclonen. Het onderzoek, geleid door Steven Cavallo, professor aan de School of Meteorology van de Universiteit van Oklahoma, kan leiden tot nauwkeurigere weer- en klimaatmodellen en een betere voorspelling van Arctische cyclonen.
Sinds 1979 is de oppervlakte van het Arctische zee-ijs, een term die het gebied van de Arctische Oceaan beschrijft dat bedekt is met ijs, met 40% verminderd in de late zomer. Wereldwijde klimaatmodellen hebben deze afname consequent onderschat. De studie onderzoekt wat Cavallo en zijn co-auteurs “zeer snelle zee-ijsmis evenementen” of VRILE’s noemen. De afname van het zee-ijs sinds 1979 is het resultaat van talrijke VRILE’s die individueel optreden in perioden van 5 tot 18 dagen.
Cavallo’s publicatie suggereert dat Arctische cyclonen daar ten minste gedeeltelijk verantwoordelijk voor zijn. Arctische cyclonen zijn weersverschijnselen die moeilijk te voorspellen zijn en nog moeilijker in modellen te verwerken. Hoewel de exacte mechanismen waarom deze cyclonen de ijsafname kunnen versnellen nog niet volledig begrepen zijn, stelt Cavallo twee theorieën voor. De eerste is de interactie van turbulente zeeën met ijs.
“Als de winden sterk worden en het ijs dun genoeg is, kan [de cyklon] golven creëren die de grotere ijsplaten breken. Door deze op te splitsen in kleinere ijsplaten versnelt het smelten; dit kan op een zeer snelle tijdschaal gebeuren,” zegt hij.
De tweede theorie is dat opwellings, de menging van warmer water onder het zeeoppervlak met koelere waters aan de oppervlakte, de temperaturen verhoogt die helpen om het jongere, dunnere ijs van onderen snel te doen smelten.
Observaties van deze evenementen en hun effecten zijn moeilijk uit te voeren. Schepen vermijden voorspelde stormen, en een vliegtuig kan niet dicht genoeg bij het oceaanoppervlak in een Arctische cyklon vliegen om gegevens te verzamelen over opwellings of de interacties tussen golf en ijs.
De oppervlakte van het Arctische zee-ijs op 19 september 2023 was 4,23 miljoen vierkante kilometer, wat het zesde kleinste zomerminimum ooit maakt. De oranje lijn toont de gemiddelde oppervlakte van 1981 tot 2010 voor die dag.
Cavallo zegt dat ze hebben ontdekt dat cyclonen zich op de juiste plaats moeten bevinden om een dergelijke drastische verandering in de zee-ijshoeveelheid te veroorzaken, en ze moeten optreden over een gebied met dun ijs dat meestal niet ouder is dan een jaar.
Het onderzoek suggereert ook een verband tussen Arctische cyclonen en tropopaus-polaire wervelingen, of circulatie in de bovenste troposfeer boven de poolgebieden.
Cavallo merkt op dat tropopaus-polaire wervelingen soms maanden aanwezig zijn voordat een Arctische cyklon zich vormt, terwijl Arctische cyclonen meestal slechts enkele dagen van tevoren worden voorspeld. Doordat de wervelingen zo ver van tevoren aanwezig zijn, kunnen ze leiden tot betere voorspellingen van cyclonen. Dit zou voordelig zijn voor bewoners in gebieden zoals Alaska, Noord-Canada en Groenland, en de scheepvaartindustrie helpen, die steeds meer gebruik maakt van de Arctic nu het ijs blijft afnemen.
“Nu we denken dat deze processen zich voordoen, is de vraag hoe we die informatie in de modellen kunnen krijgen, zodat we betere voorspellingen kunnen doen,” zegt Cavallo. “Het is een moeilijke taak.”
Cavallo stelt dat de bredere wetenschappelijke gemeenschap nog steeds onzeker is wanneer het Arctische gebied ijsvrij zal worden, maar dat het dreigende gebrek aan ijs significante gevolgen kan hebben voor de grootschalige atmosferische dynamiek in het noordelijk halfrond.
“We proberen nog steeds precies uit te zoeken hoe veranderingen in zee-ijs de extreme weersomstandigheden die momenteel plaatsvinden, zullen beïnvloeden.”
