Woda Atlantycka w Morzach Nordyckich - właściwości, zmienność, znaczenie klimatyczne. Waldemar Walczowski

Transkrypt

1 VIII Doroczna Konferencja Naukowa INSTYTUTU OCEANOLOGII PAN W SOPOCIE Sopot, 15 lutego 2011 Woda Atlantycka w Morzach Nordyckich - właściwości, zmienność, znaczenie klimatyczne Waldemar Walczowski

2 Badania w Arktyce Struktura Prądu Zachodniospitsbergeńskiego Zmienność właściwości Wody Atlantyckiej (AW) Transformacja Wody Atlantyckiej Dywergencja ciepła i objętości AW Wpływ AW na atmosferę Wpływ AW na kriosferę Wnioski Plany IOPAN na przyszłość

3

4 Rejsy Arex sekcji ~200 stacji CTD ~200 profili LADCP Holowana CTD przekroje wysokiej rozdzielczości Badania fiordów Zachodniego Spitsbergenu

5

6

7 Mimo, że obecnie naukowcy bardziej doceniają siłę i zmienność globalnej cyrkulacji oceanicznej, jej rola klimatyczna jest ciągle głęboko dyskutowana. Czy jest ona pasywnym odbiorcą wymuszania atmosferycznego i co za tym idzie konsekwencjami zmian klimatu, czy jest aktywnym udziałowcem zmiany? IPCC AR4

8 Jak zmiany właściwości Wody Atlantyckiej wpływają na klimat Arktyki? zmiany w czasie (zmienność) zmiany w przestrzeni (transformacja) Co powoduje zmienność właściwości Wody Atlantyckiej? Jakie są główne mechanizmy transformacji Wody Atlantyckiej?

9 Schemat Globalnej Cyrkulacji Termohalinowej Kuhlbrodt, 2007

10 NAC North Atlantic Current NwAC Norwegian-Atlantic Current NwASC Norwegian Atlantic Slope Current WSC West Spitsbergen Current 1.8 Sv 40 TW 1.8 Sv 48 TW 1 Sv 25 TW 3.5 Sv 124 TW 3.2 Sv 127 TW

11 Rozkład temperatury na 100 dbar Lato

12 Temperatura i prądy barolkinowe na 100 dbar

13 Temperatura i prądy barolkinowe na 100 dbar

14 Temperatura i prądy barolkinowe na 100 dbar

15 Temperatura i prądy barolkinowe na 100 dbar

16 Temperatura i prądy barolkinowe na 100 dbar

17 Temperatura i prądy barolkinowe na 100 dbar

18 Temperatura i prądy barolkinowe na 100 dbar

19 Temperatura i prądy barolkinowe na 100 dbar

20 Temperatura i prądy barolkinowe na 100 dbar

21 Temperatura i prądy barolkinowe na 100 dbar

22 Temperatura i prądy barolkinowe na 100 dbar

23 Temperatura i zasolenie AW na równoleżniku N

24 Temperatura i zasolenie AW na równoleżniku N

25 Temperatura i zasolenie AW na równoleżniku N

26 Temperatura i zasolenie na przekroju N. Wykres Hovmoellera

27 Południkowa zmienność właściwości AW Średnia z sezonów letnich Transformacja Wody Atlantyckiej znacząco wpływa na klimat Arktyki

28 Średnia ilość ciepła (GJ/m 2 ) zgromadzona w warstwie AW ( ) Domena Atlantycka traci ~4.3 GJ ciepła z każdym metrem propagacji AW na północ

29 Dywergencja ciepła i objętości niesionych przez WSC (obliczenia geostroficzne) Strumienie ciepła do atmosfery: 68 W/m^2 w części południowej 129W/m^2 w części północnej Ciepło transportowane przez WSC na północ od równoleżnika rozdziela się: 22% na północ, do Oceanu Arktycznego przez Cieśninę Fram 25% do atmosfery 53% na zachód, do Morza Grenlandzkiego.

30 AW temperatura na przekroju N (Lipiec) Jak zmiany temperatury AW wpływają na rejon Svalbardu?

31 AW temperatura na przekroju N (Lipiec) i średnia roczna temperatura z Polskiej Bazy Polarnej w Hornsundzie

32 Współczynnik korelacji pomiędzy średnią temperaturą AW na przekroju N (Czerwiec) i 2-miesięczną średnią temperaturą powietrza w Hornsundzie Zmiany temperatury AW wyprzedzają zmiany temperatury powietrza

33

34 SST i pokrywa lodowa w kwietniu 2008

35 Koncentracja lodu morskiego, dane SSMI 01 Września 2005

36 Koncentracja lodu morskiego, dane SSMI 01 Września 2002

37 Temperatura na sekcji N (Lipiec) i średnia Styczeń- Marzec powierzchnia wolna od lodu na północ od Svalbardu

38 Korelacja pomiędzy temperaturą AW i powierzchnią wolną od lodu dla okresu Styczeń-Marzec Zaznaczono poziom ufności 95%

39 Wnioski Obserwowana jest znaczna zmienność właściwości Wody Atlantyckiej; Wyniki sugerują 5-7 letni cykl zmian; W latach nastąpił bezprecedensowy wzrost temperatury i zasolenia AW; W tym czasie uaktywniła się zachodnia gałąź WSC; Wzrost prędkości prądów baroklinowych w tym okresie; Wzrost temperatury nastąpił zarówno wskutek adwekcji cieplejszej wody z południa jak i wzrostu prędkości prądów; Zachodzi znacząca transformacja AW podczas jej adwekcji na północ; 25% niesionego ciepła oddawane jest do atmosfery; Zachodzi korelacja pomiędzy temperaturą AW i temperaturą powietrza ; Sygnał AW wyprzedza zmiany temperatury powietrza; Zachodzi korelacja pomiędzy temperaturą AW i zimową pokrywą lodową na północ od Svalbardu.

40 Science 28 January 2011: Vol. 331 no pp DOI: /science Report Enhanced Modern Heat Transfer to the Arctic by Warm Atlantic Water 1.Robert F. Spielhagen 1, 2,*, 2.Kirstin Werner 2, 3.Steffen Aagaard Sørensen 3, 4.Katarzyna Zamelczyk 3, 5.Evguenia Kandiano 2, 6.Gereon Budeus 4, 7.Katrine Husum 3, 8.Thomas M. Marchitto 5, and 9.Morten Hald 3 Fig. 3 Planktic foraminiferal data and temperature reconstructions of upper Atlantic Water in the eastern Fram Strait over the past ~2100 years from sediment core MSM5/ R F Spielhagen et al. Science 2011;331: Published by AAAS

41 Plany Kontynuacja letnich rejsów R/V Oceania; Intensyfikacja obserwacji w Hornsundzie; Wprowadzanie nowych technologii: Wykorzystanie pływaków ARGO; Wykorzystanie mooringow w Hornsundzie; Mooringi w Sørkapp Current Użycie gliderów w Hornsundzie? (projekt SIOS); Pomiary przy pomocy mooringów MMP;

42 2009 deployment September 16th, :22 UTC Geographical location N, E Recovery in 2010 September 16th, :03 UTC Re-deployment In 2010 September 16th, :03 UTC New geographical location N, E

43

44

45 MMP wstępne wyniki

46 MMP wstępne wyniki Temperatura na 150 i 500 m

47 MMP wstępne wyniki Prądy na 300 m

48

49