Den globala uppvärmningen är en ständigt aktuell fråga, med omfattande initiativ för att minska utsläppen och motverka de värsta scenarierna i den internationella klimatpanelens prognoser om en uppvärmning på 3,2°C fram till 2100 (jämfört med förindustriella nivåer). De nuvarande mätningarna visar på en uppvärmning på 1,1°C över hela jorden, men polarområdena upplever en ökad uppvärmning av ytan jämfört med resten av planeten.
Kvantifiering av denna förstärkning av uppvärmningen i Arktis (>65°N) jämfört med globala medelvärden, och mekanismerna bakom detta, är föremål för ny forskning som publiceras i Nature Geoscience.
Dr. Wenyu Zhou, från Pacific Northwest National Laboratory i USA, och hans kollegor har undersökt tidigare rapporter om arktiska förstärkningsfaktorer på två till fyra sedan 1979 och kommit fram till att en faktor på tre är mer sannolik, baserat på jordens naturliga variabilitet som modulerar temperaturförändringen.
”Naturlig variabilitet är som brus”, förklarar Dr. Zhou. ”Även i avsaknad av yttre påverkan (t.ex. förändringar i växthusgaser) kan klimatsystemets tillstånd variera på grund av den kopplade dynamiken mellan hav, atmosfär och land. Sådan variabilitet kan förekomma på olika tidsskalor (mellanår, dekad, multidekad) beroende på motsvarande ”läge”.
”Den observerade arktiska förstärkningen består således av två delar – den del som orsakas av yttre påverkan och den del som beror på naturlig variabilitet (vilket leder till den tidsmässiga anomalin i graden av arktisk förstärkning).
”Den alarmerande fyrfaldiga arktiska förstärkningen under de senaste decennierna utmanar våra tidigare övertygelser och återges sällan av klimatmodeller”, säger Dr. Zhou.
”Det är fortfarande svårt att avgöra om denna avvikelse återspeglar en tillfällig avvikelse på grund av naturlig variabilitet eller ett påtvingat tillstånd av arktisk uppvärmning som systematiskt underskattas av modellerna.”
För att undersöka detta jämförde forskargruppen observationsdata med modellsimuleringar och fann att skillnaden i förstärkningsfaktor mellan de två kunde förklaras av naturlig variabilitet, särskilt vissa havs- och klimatmönster som är förknippade med regionen. Detta inkluderar den interdecadala stillahavsoscillationen och det interna läget i Arktis.
Modellering av förstärkning av uppvärmningen av Arktis baserat på faktorer för naturlig variabilitet, såsom yttemperatur (a), geopotentiell höjd (b), fuktflöde och långvågig strålning (c) och havsisens koncentration (d). Kredit: Zhou et al. 2024.
Interdecadal Pacific Oscillation är ett 20 till 30-årigt mönster av klimat- och oceanografiska förändringar över båda halvkloten i Stilla havet där positiva faser innebär uppvärmning i öster och nedkylning i väster, vilket byts ut under negativa faser.
Den negativa fasen är viktigast eftersom den är kopplad till en högre frekvens av La Niña-händelser (passadvindar pressar varmt vatten mot Asien vilket resulterar i uppvällning av kallt, näringsrikt vatten längs den amerikanska kusten, vilket ofta ökar allvarlighetsgraden under orkansäsongen här), och har visat sig ha haft en reducerande effekt på uppvärmningen av Arktis sedan 2000.
Samtidigt har det interna läget i Arktis visat sig ha förstärkt uppvärmningen sedan 2005. Detta hänger samman med positiva faser som leder till uppvärmning över Karahavet, där anticyklonala klimatmönster för med sig fukt till området som gör att långvågig strålning absorberas och värmer ytan, vilket leder till att havsisen smälter.
En kraftig minskning av havsisen resulterar i is-albedo-återkopplingar som leder till ytterligare uppvärmning. Denna process uppstår på grund av att smältande havsis minskar mängden ”vit” reflekterande yta för inkommande solstrålning, vilket i stället ökar ytan på det relativt ”mörka” havet som absorberar strålning, vilket värmer upp den omgivande miljön och orsakar ytterligare smältning av havsis som fortsätter en okontrollerad återkopplingsslinga.
Under studieperioderna 1970-2004 och 1980-2014 fastställdes den arktiska förstärkningen till 2,09 respektive 3,98 utifrån observationsdata, vilket ändrades till 2,28 respektive 3,33 när den interdecadala stillahavsoscillationen togs bort, och sedan till 2,85 respektive 2,94 efter att effekten av det interna läget i Arktis hade tagits bort.
Följaktligen identifieras en konsekvent förstärkningsfaktor på tre, vilket matchar den som används i Coupled Model Intercomparison Projects (CMIP6), vilket stöder dess tillförlitlighet för att förutsäga framtida klimatförändringar.
”Här ger vi tydliga bevis för att den fyrfaldiga arktiska förstärkningen som tidigare rapporterats är en anomali som orsakas av dominerande lägen av naturlig variabilitet och graden av tvingad förstärkning är konsekvent runt tre under hela den historiska perioden.”
Denna forskning är viktig eftersom den belyser känsligheten i modellering av klimatförändringar och de slutsatser som dras för att förutsäga framtida mönster för global uppvärmning. Att ta hänsyn till naturlig variabilitet och identifiera en förstärkningsfaktor på tre istället för fyra innebär att framtida begränsningsstrategier kanske inte behöver vara så allvarliga under de kommande decennierna.
Dr. Zhou och hans kollegor menar att det interna läget i Arktis sannolikt kommer att övergå till en negativ fas och den interdecadala Stillahavsoscillationen till en positiv fas under de kommande decennierna, vilket skulle leda till en minskning av den arktiska förstärkningsfaktorn, kanske till och med så låg som två.
Ytterligare information: Wenyu Zhou et al, Steady threefold Arctic amplification of externally forced warming masked by natural variability, Nature Geoscience (2024). DOI: 10.1038/s41561-024-01441-1
