オラパーソン博士と他のMOSAiC科学者は、中央北極海に科学機器を設置しました。 クレジット：Daisy Dunne for Carbon Brief

北極圏では現在、世界最大の極地調査遠征が進行中です。 北極気候研究のための学際的な漂流天文台として知られている一年の遠征（モザイク）、300か国から19人の研究者が参加しています。 科学者たちは、海氷に閉じ込められた船から、気候モデルの変換に役立つ測定値を取得しています。 Carbon Briefのサイエンスライター デイジーダン 2019年秋の最初のXNUMX週間の遠征に参加しました。これは、MOSAiC遠征に焦点を当てたXNUMXつの記事のXNUMX番目です。

北極の近くを航行する船の場合、北極嵐よりも大きなリスクをもたらすイベントはほとんどありません。 

北極の嵐は非常に強い風を放ち、それが海をかき乱し、波を数メートル膨らませます。 これは、海での生活を船員にとって耐え難いものにするだけでなく、北極圏とその氷山を航行することをより困難にします。

強風も海氷を引き裂き、海氷をバラバラにしてさまざまな方向に移動させる可能性があります。 成長している研究分野は、海氷に対する嵐の風の影響が以前に考えられていたよりも大きくなる可能性があり、将来の氷の喪失の予測にとって潜在的に重要であることを示唆しています。

北極の嵐が極から離れた天候に影響を与えている可能性を示唆する新たな証拠もあります。

「簡単な答えは、北極低気圧の中緯度にある程度の影響があるということですが、どのような規則性が発生するかはわかりません」 オラ・パーソン博士、国立海洋大気庁の極地気象学者（NOAA).

Perssonは、これまでに試みられた最大の北極圏調査遠征であるMOSAiCに参加している600人のうちのXNUMX人です。 （カーボンブリーフ 最近参加しました 最初のXNUMX週間の遠征。）

遠征の一環として、パーソンと彼の同僚は、北極嵐のさまざまな側面を測定するための一連の機器をセットアップしました。風の速度から海氷への影響の規模まで。

そのようなデータを収集することは、北極嵐に関する長期的な氷や気候条件への影響や、気候変動に応じて変化する可能性があるなど、重要な質問に答えるのに役立ちます。

ツイスト

「北極の嵐」（北極または極地のサイクロンとも呼ばれる）は、北極海と、グリーンランド、カナダ北部、ユーラシア北部などの近隣の大地に影響を与える低圧システムです。 北極の嵐では、空気は反時計回りに渦巻く。

下のアニメーションは、2012年の北極圏を横切る北極圏の嵐の動きを示しています。 海氷の記録的な低年。 アニメーションでは、地表風の動きは、速度に応じて色付けされた小さな矢印で表されます。

2012年の北極圏での夏の嵐の動き。クレジット：NASA / Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio

北極の嵐は、極域内外で発生する可能性がある、とPerssonは言います。 「それらの一部は、低緯度から北極圏に移動するサイクロンとして発生しているようです。 他の北極サイクロンは北極地域で発達しているようです。」

北極で発生した嵐は、「トロポーズ」–対流圏と成層圏の間の境界層として機能する大気の一部、とパーソンは言います。 「これらの外乱は非常に長命であり、条件が正しければ、低レベルの低気圧を誘発するようです。」

熱帯性暴風雨と比較して 台風 or ハリケーン 北極圏の暴風雨に関する研究はほとんど行われていないと、パーソンは言います。

これは主に、中緯度の嵐と比較して、北極低気圧が非常に少ない人に影響するためです。 しかしながら、 急速な海氷の減少 北極圏をXNUMX年のより長い期間ナビゲートしやすくしています。 これは、両方に恩恵をもたらしました コマーシャル & ツーリスト 北極圏での活動–北極圏の暴風雨をより緊急に理解する必要性。

また、気候変動が北極の嵐をより頻繁にしている可能性があることを示唆するいくつかの証拠もあります ジェニー・ハッチングス教授、MOSAiCの科学者であり、海氷力学の研究者 オレゴン州立大学。 「北極まではサイクロンの活動が増加しているようです」と彼女はCarbon Briefに語ります。

しかし、北極の嵐に関する過去のデータが不足しているため、増加傾向があるかどうかを確認することは困難です。

「北極低気圧が現在より頻繁に発生しているかもしれないという示唆がいくつかありますが、問題は以前から多くの測定値がないことです。 私たちが観測した以前の低頻度は、私たちのモデル、または過去の再構築が十分に完了していないという事実によるかもしれません。

科学者がまだ明確に把握していない北極嵐のもうXNUMXつの側面は、物理的な構造です、とPerssonは言います。

「北極のサイクロンは、中緯度のサイクロンとは異なる構造を持っているようです。 過去XNUMX年からXNUMX年の間にいくつかの研究があり、それらは ハリケーンに似ている 中緯度の嵐よりも。」

MOSAiC遠征中、彼は北極嵐の垂直構造に関するデータを収集することを目指しています。 遠征は、意図的に海氷に凍結されたドイツの砕氷船ポーラースターンを中心に行われます。 船は、翌年にわたって北に移動するにつれて、氷とともに受動的にドリフトします。

20年2019月85日のトロムソからの出発から北極海中央部の北約6度までのポーラーシュテルンのルートを示す地図.2019年XNUMX月XNUMX日に流氷に付着しました（赤）。 thatきの矢印は、船がXNUMX年の航海で漂流する可能性のあるエリアを示しており、フラム海峡近くで終了します。 クレジット：Carbon BriefのTom Prater

北極嵐の構造を研究するために、パーソンと彼の同僚は、彼らが船を通り過ぎるのを待つ必要があります。 その後、気象観測用の気球を含む一連の機器を使用して、嵐のデータを収集し、大気の温度、気圧、湿度、風の変化をキャプチャします。 また、電波を使用して降水量と風速の変化を検出する専用の気象レーダーも使用します。

一連の計器は、嵐の間、大気中のさまざまな高さで測定を行います。 この情報をつなぎ合わせることで、研究者は、通過する北極嵐の垂直構造についてより多くを学びたいと考えています。

ユルゲン・グレイザーは、ポーラースタンのヘリコプター甲板で気象観測気球を発射します。 22年2019月XNUMX日。クレジット：Esther Horvath

氷を砕きます

北極圏の嵐の構造を調査するだけでなく、MOSAiCの研究者は、海氷にどのように影響を与える可能性があるのか​​を把握しようとします。 Perssonの発言：

「ここ数年で人々が気付いたのは、本当に大きな北極サイクロンがあると、海氷が消えることです。」

これの劇的な例は 2012、XNUMX月に北極圏が強力でゆっくりとした嵐に見舞われたとき。 サイクロンはほぼXNUMX週間続き、大雨と 30mph 風。

その年、北極海の氷は 最低レベル 記録上。 嵐が海氷の急速な下降を促進する役割を果たした可能性があります。

科学者たちは、嵐が氷をばらばらにし、氷を溶けやすくすることで氷の損失を高めたと仮定しました。 嵐の風が氷をより暖かい水に押し込み、さらに融解を促進した可能性がある、と研究者は述べています。

しかし、他の研究者たちは、この嵐は記録的な低さではあまり重要ではないと主張しました。

A 研究 2013年に公開された論文では、気候モデリングを使用して嵐の影響を分析しました。 研究者は2012セットのシミュレーションを実行しました。2012つはXNUMX月の嵐を含むXNUMX年の北極条件のミラーリング、もうXNUMXつは嵐のないXNUMX年条件のミラーリングです。

研究では、両方のシミュレーションで、北極海の海氷が過去最低の記録に落ちたことがわかりました。 ただし、暴風雨を含むシミュレーションでは、暴風雨のないシミュレーションよりも約10日早く記録的な低値が設定されました。

調査結果は、他の要因が2012年に見られた記録的な低氷の状態にとってより重要であったことを示唆している、と研究者達は言った。 たとえば、その年、北極圏の夏の気温は平均よりも暖かく、アイスパックは主に「初年度の氷” –溶けやすい若い氷。

北極海の海氷の22年未満（水色）から28年以上の氷（経年）への変化。 範囲は、1985〜2019年の同じ週（XNUMX月XNUMX〜XNUMX日）に表示されます。 データソース：国立雪氷データセンター。 Highchartsを使用したCarbon Briefによるチャート

この研究は2012年のサイクロンに光を当てるのに役立ちましたが、北極の嵐が海氷に及ぼす真の影響はほとんどわかっていません。 「XNUMXつの大きな嵐だけを見ました」 と 研究の共著者 ロン・リンゼイ博士、 から ワシントン大学 2013年。「嵐が将来の氷の被覆にどのように影響するかを理解したい場合、さまざまな条件での嵐の影響を理解する必要があります。」

MOSAiC遠征の研究目的のXNUMXつは、広範囲の条件下で、北極の嵐が海氷に与える影響をXNUMX年全体にわたって調査することです。

MOSAiCのメインアイスキャンプ周辺の半径50 kmで、科学者は インストール 浮遊研究ステーションのネットワーク。 これらの観測所には、来年、大気、海氷、海洋の変化をほぼ連続的に測定する一連の機器があります。

これらの楽器のXNUMXつ、 巨大な金属そり パーソンと彼の同僚によるセットアップは、北極の嵐の研究に使用されます。 そりは、大気の変化を測定するさまざまな機器で覆われています。

北極圏の嵐の通過を監視するためのキットの最も重要な部分は、「音波風速計」です。これは、音波を使用して風速と風向の変化を測定する、そりの側面から突き出た機器です。

オラ・パーソン博士と同僚​​は、中央北極海の科学機器に音響風速計を取り付けます。 クレジット：Daisy Dunne for Carbon Brief

そりは、研究者が流氷の位置をリアルタイムで追跡できる高度なGPSシステムも備えています。

これらの機器を使用して、研究者は嵐の間の風の速度と強さを監視することを計画しています–そしてこれらの風が海氷をバラバラにして異なる方向に移動させるかどうか。

「サイクロン中の氷の反応をマップし、サイクロンによってもたらされる強風が氷を発散させるかどうかを確認できるようになることを期待しています」とHutchings氏は言います。

研究は危険です。 特に激しい嵐は、海氷がXNUMXつに分裂したり、完全にばらばらになり、研究者の機器が海に落ちてしまう可能性があります。

「これは興味深いものです。最終的にどの流氷が生き残りますか？ トーマス・クルンペン博士、AWIの海氷研究者であり、Akademik Fedorovの共同航海リーダー。

2020年XNUMX月の遠征の終わりまでに行われた測定は、北極の嵐が氷の覆いに与える影響についてより多くの光を当てることができれば幸いです。

実行中の嵐

MOSAiCの科学者が北極の嵐に関するデータを収集したい理由のXNUMXつは、極から離れた気候条件に影響を及ぼす可能性があることを示唆する証拠があることです。

これは、特定の条件下では、北極の天候が極地から逃れ、中緯度に到達する可能性があるためであると、パーソンは言います。

この例は2019年の初めに発生し、米国とカナダの一部が 極端なコールドスナップ 気温が急落した -17C 以下。

ある朝、男が駐車場の雪から赤いシボレー車を掘り出します。 カナダのトロント。 29年2019月XNUMX日。クレジット： トロントニア語 /アラミーストックフォト

しかし、 科学はまだ定かではありません、北極圏の嵐が北極圏から中緯度に移動し、「成層圏極渦」–北極圏の約50km上に位置する低気圧気象システム。

乱されると、極渦が弱くなる可能性があります。これにより、通常含まれている寒い天候が中緯度に流出する可能性があります。 「[これは]たくさんの冷たい空気をもたらし、たくさんの嵐と降雪を引き起こします」とパーソンは言います。

下の図は、北極の寒さが北極から脱出できるように極渦が弱くなっていることを示しています。

極渦の背後にある科学。 クレジット：NOAA

中緯度では近年、いくつかの注目すべき寒波が見られますが、そのようなイベントがより起こりやすくなるかどうかはまだ明確ではありません、とペルソンは言います。

MOSAiCの過程で北極圏の嵐の動きに関するデータを収集することにより、彼は北極圏から嵐がどのくらいの頻度で移動するかをよりよく理解したいと考えています。 「短い答えは、北極の低気圧の中緯度に何らかの影響があるということですが、どのような規則性が発生するのかはわかりません。」

著者について

デイジーダンは、MOSAiCについて報告するために選ばれたXNUMX人のジャーナリストのXNUMX人でした。 トロムソを離れた後の彼女の費用は、遠征を組織したアルフレッドウェゲナー研究所によって賄われていました。

この記事は元々 カーボンブリーf

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