Amplificação polar
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História
Um estudo baseado em observação relacionado à amplificação do Ártico foi publicado em 1969 por Mikhail Budyko, e a conclusão do estudo foi resumida como "a perda de gelo do mar afeta as temperaturas do Ártico através do feedback da superfície de albedo". No mesmo ano, um modelo semelhante foi publicado por William D. Sellers. Ambos os estudos atraíram atenção significativa, pois sugeriram a possibilidade de um feedback positivo descontrolado no sistema climático global. Em 1975, Manabe e Wetherald publicaram o primeiro modelo de circulação geral um tanto plausível que analisou os efeitos de um aumento de gases de efeito estufa. Embora confinado a menos de um terço do globo, com um oceano "pântano" e apenas superfície terrestre em altas latitudes, ele mostrou um aquecimento do Ártico mais rápido que os trópicos (como todos os modelos subsequentes).
Amplificação
Mecanismos de amplificação
Os feedbacks associados ao gelo do mar e à cobertura de neve são amplamente citados como uma das principais causas da recente amplificação polar terrestre. Esses feedbacks são particularmente observados na amplificação polar local, embora trabalhos recentes tenham mostrado que o feedback da taxa de lapso provavelmente é igualmente importante para o feedback do gelo-albedão para a amplificação do Ártico. Apoiando essa idéia, a amplificação em larga escala também é observada em mundos modelo sem gelo ou neve. Parece surgir tanto de uma intensificação (possivelmente transitória) do transporte de calor em direção ao pólo quanto mais diretamente das alterações no saldo da radiação líquida local. O balanço da radiação local é crucial porque uma diminuição geral na radiação de ondas longas de saída produzirá um aumento relativo maior na radiação líquida perto dos pólos do que perto do equador. Assim, entre o feedback da taxa de lapso e as alterações no saldo da radiação local, grande parte da amplificação polar pode ser atribuída a alterações na radiação de ondas longas de saída. Isso é especialmente verdadeiro para o Ártico, enquanto o terreno elevado na Antártica limita a influência do feedback da taxa de lapso.
Alguns exemplos de feedbacks do sistema climático considerados para contribuir para a recente amplificação polar incluem a redução da cobertura de neve e do gelo do mar, mudanças na circulação atmosférica e oceânica, a presença de fuligem antropogênica no ambiente do Ártico e aumentos na cobertura de nuvens e no vapor de água. A força de CO2 também foi atribuída à amplificação polar. A maioria dos estudos conecta alterações no gelo do mar à amplificação polar. A extensão do gelo e a espessura afetam a amplificação polar. Os modelos climáticos com extensão de gelo marinho de linha de base menor e cobertura de gelo marinho mais fina exibem amplificação polar mais forte. Alguns modelos de clima moderno exibem amplificação no Ártico sem mudanças na cobertura de neve e gelo.
Os processos individuais que contribuem para o aquecimento polar são críticos para entender a sensibilidade climática. O aquecimento polar também afeta muitos ecossistemas, incluindo ecossistemas marinhos e terrestres, sistemas climáticos e populações humanas. Esses impactos da amplificação polar levaram a pesquisas contínuas diante do aquecimento global.
Circulação oceânica
Estima -se que 70% da energia eólica global é transferida para o oceano e ocorre dentro da corrente circumpolar antártica (ACC). Eventualmente, a ressurgência devido ao estresse do vento transporta águas frias da Antártica através da corrente da superfície do Atlântico, enquanto os aquecem sobre o equador e para o ambiente do Ártico. Isso é observado especialmente em altas latitudes. Assim, o aquecimento no Ártico depende da eficiência do transporte global do oceano e desempenha um papel no efeito polar e a isca.
A diminuição do oxigênio e a baixa ph durante a La Niña são processos que se correlacionam com a diminuição da produção primária e um fluxo mais pronunciado do pólo das correntes oceânicas. Foi proposto que o mecanismo de aumento das anomalias da temperatura do ar da superfície do Ártico durante os períodos de La Niña do ENSO possa ser atribuído ao mecanismo de aquecimento do Ártico Tropicamente excitado (equipe), quando as ondas de Rossby se propagam mais no polo, levando à dinâmica das ondas e um aumento na desaceleração radiação infra-vermelha.
Fator de amplificação
A amplificação polar é quantificada em termos de um fator de amplificação polar, geralmente definido como a proporção de alguma mudança na temperatura polar e uma mudança correspondente em uma temperatura média mais ampla:
P A F = Δ T p Δ T ¯ {\displaystyle {PAF}={\Delta {T}_{p} \over \Delta {\overline {T}}}}
,onde Δ t p {\ displayStyle \ delta {t} _ {p}} é uma mudança na temperatura polar e Δ t ¯ {\ displaystyle \ delta {\ overline {t}}} é, por exemplo, uma mudança correspondente em um temperatura média global.
As implementações comuns definem a temperatura muda diretamente à medida que as anomalias na temperatura do ar superficial em relação a um intervalo de referência recente (normalmente 30 anos). Outros usaram a proporção das variações da temperatura do ar da superfície em um intervalo prolongado.
Fase de amplificação
Observa-se que o aquecimento do Ártico e da Antártica geralmente segue de fase devido à força orbital, resultando no chamado efeito polar polar.
Amplificação polar paleoclima
Os ciclos glaciais / interglaciais do Pleistoceno fornecem extensa evidência paleoclima de amplificação polar, tanto do Ártico quanto da Antártica. Em particular, o aumento da temperatura desde o último glacial máximo de 20.000 anos atrás oferece uma imagem clara. Os registros de temperatura do proxy do Ártico (Groenlândia) e da Antártica indicam fatores de amplificação polar na ordem de 2.0.
Amplificação recente do Ártico
Os mecanismos sugeridos que levam à amplificação observada do Ártico incluem o declínio do gelo do mar do Ártico (a água aberta reflete menos luz solar que o gelo do mar), o transporte de calor atmosférico do equador para o Ártico e o feedback da taxa de lapso.
Jennifer Francis disse à Scientific American em 2017: "Muito mais vapor de água está sendo transportado para o norte por grandes balanços no fluxo de jato. Isso é importante porque o vapor de água é um gás de efeito estufa, como dióxido de carbono e metano. Prende o calor na atmosfera. O vapor também condensa como gotículas que conhecemos como nuvens, que trazem mais calor. O vapor é uma grande parte da história da amplificação - uma grande razão pela qual o Ártico está se aquecendo mais rápido do que em qualquer outro lugar ".
Alguns estudos vincularam rapidamente as temperaturas do Ártico e, assim Outros estudos não suportam uma conexão entre perda de gelo marinho e extremos de latitude média. Em particular, uma hipótese liga a amplificação polar ao clima extremo, alterando a corrente de jato polar. No entanto, um estudo de 2013 observou que eventos extremos, em particular associados ao gelo do mar e ao declínio da cobertura de neve, ainda não foram observados por tempo suficiente para distinguir a variabilidade climática natural dos impactos relacionados às recentes mudanças climáticas. Ainda existe controvérsia sobre a relação entre a amplificação polar em relação à perda de gelo marinho e extremos latitudinais.
Estudos publicados em 2017 e 2018 identificaram padrões de estagnação de ondas de Rossby, na corrente de jato do hemisfério norte, causaram eventos climáticos extremos quase estacionários, como as ondas de calor européias de 2018, a onda de calor européia de 2003, onda de calor russa de 2010, 2010 no Paquistão inundações - Esses eventos foram associados ao aquecimento global, o rápido aquecimento do Ártico.
De acordo com um estudo de 2009, a oscilação multi-decadal do Atlântico (AMO) está altamente correlacionada com as alterações na temperatura do Ártico, sugerindo que a circulação termohalina do Oceano Atlântico está ligado à variabilidade da temperatura no Ártico em uma escala de tempo multi-decadal. Um estudo em 2014 concluiu que a amplificação do Ártico diminuiu significativamente a variabilidade da temperatura da estação fria sobre o hemisfério norte nas últimas décadas. O ar do Ártico frio invade as latitudes mais baixas mais que mais rapidamente hoje durante o outono e o inverno, uma tendência projetada para continuar no futuro, exceto durante o verão, questionando assim se os invernos trarão mais extremos frios. De acordo com um estudo de 2015, com base na modelagem de computadores de aerossóis na atmosfera, até 0,5 graus Celsius do aquecimento observado no Ártico entre 1980 e 2005 é devido a reduções de aerossol na Europa.