Czy mozna wyjasnic „wielkie ocieplenie” na Spitsbergenie w latach 1918-1940?

Arnd Bernaerts, Germany

 

Ostatnie podsumowanie dotyczace ocieplenia arktycznego w latach 20 i 30 XX. wieku w:

• Naturalne wahania są komponentem układu klimatycznego (Johannessen 2004)

• Najbardziej prawdopodobnym powodem jest różnorodność naturalna (Bengtsson, et al., 2004)

• Ocieplenie jest częściowo spowodowane przez słońce (Daly,  2004)

• Okres ciepła z lat 30 XX w. nie zbiegał się z fazą dodatnią Północnoatlantyckiej Oscylacji (Polyakov et al., 2004)

Ostatnie zestawienie IPCC (IPCC 2007) nie przywiązuje większej wagi do poprzedniego stwierdzenia i podsumowuje ocieplenie arktyczne w następujący sposób:

Średnie temperatury arktyczne wzrosły prawie dwukrotnie w stosunku do wskaźnika wzrostu temp. na ziemi w ciągu ostatnich 100 lat. Temperatury arktyczne mają dużą różnorodność dekadową, a okres ocieplenia został również zaobserwowany od 1925 do 1945 r.

Minął wiek od rozpoczęcia ocieplenia arktycznego, które przypada na początek 1920 r., ale nauka ciągle nie jest w stanie dostarczyć wyjaśnień dotyczących powodów ocieplenia i jego genezy. To badanie ma na celu  wyjaśnienie powodów ocieplenia arktycznego na początku zeszłego wieku. Jednak jest to tylko referat konferencyjny, a więc tylko zwięzłe streszczenie bardziej szczegółowej pracy dostępnej w całości na  http://www.arcticwarming.com.

Czego dotyczy dyskusja?

Zaprezentuję, że czas i miejsce pierwszego zaobserwowanego ocieplenia arktycznego z początku XX wieku mogą być określone bardzo precyzyjnie. Udowodnię, nie tylko to że fenomen ocieplenia rozpoczął się na Spitsbergenie, ale także to że ocieplenie nastąpiło w przeciągu zaledwie kilku miesięcy, w 1918 roku. Dlatego też najbardziej dramatyczny wzrost temperatury powietrza został zanotowany w zimie na przełomie 1918 i 1919 roku i temperatura ta utrzymała się jedynie do około 1922 r. Przez bardzo krótki okres czasu, od zimy na przeł. 1915 i 1916 do zimy 1921/22,  temperatury wzrosły o ok. 10° C i nigdy nie wróciły do stanu sprzed roku 1918/19, a nawet rosły na najniższym poziomie aż do ok. 1940 r.

Daleko bardziej znaczącym aspektem jest położenie Spitsbergena. Z jednej strony, ogromna część masy wód docierających do Spitsbergena albo minęła zachodnie wybrzeże Szkocji, bądź też dotarła od Morza Północnego co mogło mieć dramatyczne konsekwencje w 1918 r. Te obszary wodne wokół Wielkiej Brytanii podlegały znacznym ograniczeniom spowodowanym przez morskie działania wojenne w czasie I. Wojny Światowej, chociaż odległośc ok. 2000 km pomiędzy tymi dwoma miejscami nie jest zbyt znacząca. Prądy oceaniczne zaniosły wody z obszarów pól bitewnych w kierunku północnym  w region Spitsbergena w przeciągu zaledwie kilku tygodni lub miesięcy. Raz zmieniona kompozycja wody morskiej, taką pozostała.

Ważne dla tych badań jest to, że tylko obejmuje tylko porę zimową: nie tylko ze względu na fakt, że jedynie w okresie zimy odnotowano dramatyczny wzrost temperatur, ale także dlatego, że obejmuje okres w którym słońce jest nieobecne lub jego bezpośredni wpływ jest znikomy.

Poniższe badanie:

• po pierwsze wykaże, że czas i miejsce występowania ocieplenia arktycznego może być ustalony bardzo precyzyjnie, a mianowicie na Spitsbergenie, zimą na przełomie 1918 i 1819 roku; a także
• pokaże, iż morskie działania wojenne prowadzone czasie I. Wojny Światowej są poważnym wydarzeniem, które mogło spowodować ten fenomen; jak również
• udowodni że potwierdzenie lub zaprzeczenie tego wstępnie uznanego dowodu leży w kwestii społeczności naukowców.

A jednak odkąd zaczęto rejestrować obserwacje meteorologiczne, a jest to okres ostatnich 200 lat, ani jeden podobny fenomen nie został zaobserwowany- ani przed ani po 1918 r. A zatem, żadne inne zdarzenie klimatyczne jak tylko mające miejsce pod koniec I Wojny Światowej ocieplenie arktyczne, może pomóc lepiej zrozumieć procesy klimatyczne. 

Rozwinięcie zasięgu oraz wcześniejszej analizy.

Podstawa rozwinięcia.

Jeszcze do niedawna, systematyczne zbieranie danych oceanicznych nie istniało. Wyjątkiem było częste sprawdzanie temperatury powierzchni morza przez okręty kupieckie. Jednak te pomiary były bardzo przypadkowe, bardzo wybiórcze i niewystarczające. Analiza oceanicznych warunków atmosferycznych oraz zmian musi być w dużej mierze oparta na obserwacjach temperatury powietrza. Na Spitsbergenie, pierwsze stałe rejestrowanie serii danych temperatur zaczęło się w 1912 r. W innych miejscach od rejonu Morza Północnego np. Północnej  Grenlandii, Jan Mayen i Wyspy Niedźwiedziej, pomiary pogody pochodzą z lat 20. XX w. W rzeczywistości niewiele jest rzetelnych danych dotyczących obszaru polarnego za pierwszy kwartał zeszłego wieku i oparte są one na kilku pojedynczych wyprawach i interpretacjach drugorzędnych obserwacji.

Jeśli chodzi o fakty dotyczące rozwoju temperatur wysoko na Półkuli Północnej, ponadproporcjonalny wzrost w regionie polarnym jest w pełni przyjęty i niekwestionowany. Temperatura wzrasta dwa do trzech razy więcej niż średnia temperatura ziemi w ciągu ostatniego wieku co pokazują wszystkie dostępne wykresy temperatur. Wykresy i tabele nie wskazują jednak w sposób jasny  co jest celem i co oznacza statystyczne nagromadzenie danych. Poniższe zastosowanie danych temperatur odnosi się do zagadnień geograficznych powierzchni ziemi lub zagadnień sezonowych. Wygląda to następująco:

Geograficzne: (A) Lokalne: Spitsbergen, szerokość geograficzna północna ok. 80 stopni; (B)Regionalne: region arktyczny/polarny wyżej ni 60 stopni na północ; (C)Globalne: Półkula Północna; (D) Globalne Półkula Północna i Południowa, zgodnie z którymi ta średnia statystyczna może być niezauważalna, gdyż nie dostarcza żadnych wskazówek dotyczących ocieplenia Spitsbergena..

Powierzchnia ziemi: (A) Obserwacja temperatury oparta na lądzie. Biorąc pod uwagę dane temperatury powietrza na Spitsbergenie można zauważyć, że pod względem rozległej i stałej pokrywy lodowej, wyspa jest częściowo podobna do miejsc w środku kontynentu. Jednak ze względu na fakt że południowe skrzydło wyspy jest otwarte do morza, a najbliższy ląd znajduje się prawie 1000 km dalej, ten południowy sektor podlega silnym wpływom oceanicznym; (B) temperatury powietrza przy powierzchni morza, które nie ogrywają ważnej roli w tym badaniu, gdyż nie istnieją w żadnej sensownej ilości i czasie jeśli chodzi o badany okres.

Pora roku lub określone miesiące: (A) Temperatury okresowe są szczególnie interesujące ponieważ regiony polarne na wyższych szerokościach są wybitnym przykładem jak znaczny wpływ słońca zmniejsza się w okresie zimowym sięgając Morza Północnego i Bałtyku (obydwa powyżej 50 stopni na północ).(B) Średnie miesięczne dane są narzędziem  adekwatnym do pomiaru okresowych temperatur. Ich zastosowanie ma sens w wyjątkowych sytuacjach. Taką sytuacją wyjątkową jest Spitsbergen.

W naszych wysiłkach zmierzających do wyjaśnienia wielkiego ocieplenia na Spitsbergenie i przyczyn tego ocieplenia, ważną rolę odgrywa seria temperatur powietrza. Skupiając się na pewnych aspektach takich jak położenie i czas można ujawnić źródło ocieplenia.

Rezultaty niedawnych badań naukowych i tych sprzed II Wojny Światowej

Stanowisko naukowe w sprawie wyjaśnienia fenomenu ocieplenia arktycznego występującego 90 lat temu, zostało zaprezentowane we wstępie powyżej. Interesującym więc może być prześledzenie do jakiego stopnia ten fenomen został omówiony prze II. Wojną Światową.

Jednym z pierwszych naukowców który zwrócił uwagę na niezwykły rozwój temperatur w Zielonej Zatoce stacji Spitsbergen był norweski naukowiec B.J Birkeland, a było to w 1930 r. Był bardzo zaskoczony swoim odkryciem, a kończąc swój zwięzły esej wypowiada zdanie: „Podsumowując chciałbym podkreślić że odchylenie średniej prowadzi do wysokich liczb prawdopodobnie najwyższych do tej pory znanych na ziemi. Kilka lat później w 1936 r. kilku autorów szerzej opisało odkrycie Birkeland’a.

(A) Johansson (1936) skoncentrował się na znaczeniu plam na słońcu. Lecz pewne analityczne rozważanie jest mimo wszystko interesujące. Na przykład: (a) W 1919 statystyczne średnie przekraczają wartość zero, innymi słowy wszystkie poprzednie lata były zimniejsze a wszystkie późniejsze są cieplejsze; (b) Pomiędzy 1917 a 1938 r. wzrost w okresie letnim wynosi 0.9 ° C w ciągu 10 lat, natomiast w zimie 8.3 ° C, w styczniu jest to wzrost rzędu 11 ° C; (c) Wydaje się że zmiany nadciągają z północy; (d) Główny wniosek Johanssona jest taki, że zwiększenie cyrkulacji powietrza (15 %), w latach 1896 -1915,  stopniowo zmieniło prąd oraz stan lodu, zmieniając tym samym granice pomiędzy klimatem arktycznego prądu zatokowego, a rzeczywistym klimatem arktycznym  na północy.

(B) Scherhag (1936/8) odnosi się do pracy Birkelanda z 1930 r. Zakładając, że wszystkie analizy ocieplenia  muszą się rozpocząć obserwacją fenomenu Spitsbergena. Wynika to z tego że tylko tam zanotowano wzrost temperatury –po raz pierwszy w zimie na przełomie 1918 i 1919 r. (Scherhag 1939); (a) Nastąpił wzrost temperatur prądu zatokowego szczególnie znaczny na Morzu Barentsa oraz Morzu Wschodnio-Grenlandzkim. (b) Niezwykły wzrost temperatur zimowych na Grenlandii (Scherhag, Nordeuropa, 1936) został spowodowany znacznym wycofaniem się granicy lodu i ogromnym wzrostem cyrkulacji atmosferycznej (Scherhag, 1936). (c) Scherhag  (1937) twierdzi że gruntowne badanie zmian temperatury  na całej północnej części globu w latach 1921-1930 potwierdziło, że największa część badanego obszaru była istotnie znacznie cieplejsza w ciągu dekady w latach 1921-1930. (d) Scherhag podkreśla, że: „ taki typ zmian klimatycznych jakie mogą być teraz obserwowane na Spitsbergenie i wzdłuż zachodniego wybrzeża Grenlandii z pewnością nie zostały ograniczone do małego obszaru, ale mają wymiar światowy”(Scherhag 1937). (e) W swojej późniejszej pracy, Scherhag nie przywiązuje większej wagi do naturalnych okoliczności na Spitsbergenie na początku lat 20. XX w. Przyznaje on jedynie iż rozmiary wzrostu temperatury są niewątpliwie największe na Arktyce (Scherhag, 1939).

(C) Brooks (1938) (a) Odgałęzienie północnoatlantyckiego prądu na Spitsbergenie urosło w siłę, a warstwa zimnej wody na powierzchni Oceanu Arktycznego uległa zmniejszeniu z 200 do 100 metrów. (b) Przypisywanie ostatniego okresu ciepłych zim nasileniu cyrkulacji atmosferycznych (wzmianka Scherhag’a) powoduje tylko pogłębienie problemu, gdyż zmiany w cyrkulacji ciągle muszą być brane pod uwagę. (c) Zakwestionowane może być również to, że cyrkulacja atmosferyczna jest zależna od różnic w temperaturze  pomiędzy wysokimi
a niskimi szerokościami, stąd wydaje się być osłabiana a nie umacniana przez ocieplenie arktyczne. (d) Bez względu na mechanizm, wzrost temperatury nastąpił przedwcześnie i miał przyczynę. Mimo to wyobrażalne jest to, że  powstał spontanicznie w nieustającym kalejdoskopie chwilowych dystrybucji ciśnienia.

(D) Manley (1944): (a) Temperatura w Norwegii, zwłaszcza na północy, w ostatnich latach  z pewnością  wzrosła dużo bardziej niż w którymkolwiek okresie w przeciągu dwóch ostatnich stuleci. (b) Bardziej energiczne cyrkulacje atmosferyczne w regionie Morza Norweskiego wyjaśniałyby obserwowane fakty, a mianowicie wycofywanie się ograniczeń lodowych, wzrost częstotliwości raczej południowo-zachodnich niż południowo-wschodnich wiatrów na północy Norwegii oraz stały wyraźny wzrost temperatur zimowych,  które osiągnęły największe rozmiary na północy Półwyspu Skandynawskiego. 

Wszystkie dokumenty sprzed II Wojny Światowej potwierdzają nagły wzrost temperatur w regionie Północnego Atlantyku na początku lat 20. XX w ale za mało uwagi poświęcają położeniu Spitsbergena, wyspy na środku ogromnego obszaru morskiego oblodzonego na północy ale również na południowych brzegach Morza Norweskiego. Poprzednicz dzisiejszych klimatologów omówili to zagadnienie bardzo dokładnie i w sposób, który nie różni się bardzo od dzisiejszego. 

Analiza ocieplenia Spitsbergena na większym obszarze

 

„Rzez jasna, warunkiem koniecznym do ocieplenia arktycznego jest zmiana  atmosferycznej cyrkulacji na większą skalę.” (Bengtsson 2004) Powyższa konkluzja nie wydaje się być zbyt pomocna w wyjaśnieniu i zrozumieniu ocieplenia wysoko na północy, jednak potrzebna jest głębsza analiza pierwszego pojawienia się i intensywności zmian temperatury. Z tego powodu należy podkreślić, że aby „podgrzać” niewielki archipelag położony 80° na północ, potrzebne musiałoby być ciepło wstrzyknięte do atmosfery pomiędzy 135° szerokości geograficznej południowo-wschodniej  a 270° długości geograficznej zachodniej w stosunku do Spitsbrgena. Są to zazwyczaj tereny wolne od lodu w ciągu roku należące do Morza Barentsa, Norweskiego i Grenlandzkiego. Źródło ocieplenia pochodziło z wewnętrznych procesów struktury wody lub było pod wpływem większej ilości ciepłej wody pochodzącej z prądu Zatoki Atlantyckiej. Wyżej wspomniany prąd dotarł z prądem norweskim oraz prądem zachodniego Spitsbergena, uformowanym przez wody płynące od prądu zatokowego po tym jak ten minął szereg: Islandia – Faroe – Szkocja. Ukształtowały go wody Morza Północnego, deszcz kontynentalny spływający z lądu oraz woda z topnienia.

Scenariusz 1 – Znaczna część wody atlantyckiej przepływa przez prądy w kierunku dorzecza Oceanu Arktycznego. W rzeczywistości, z powodu dużego zasolenia wody atlantyckiej oraz procesu chłodzenia, woda gęstnieje i spada nad grzbietem (o głębokości 600 m poniżej poziomu morza) w dorzeczu arktycznym. Zanim prąd od Spitsbergena dotrze do grzbietu –ok.  80° na północ- woda na głębokości 20 m ma zasolenie ok. 35 na milę i temperaturę do 7° C (Knies, 1996)

Scenariusz 2 – Prąd Północnoprzylądkowy, który zaopatruje Morze Barentsa wodami atlantyckimi, mógł się na dłuższą metę przyczynić do ocieplenia. Ogólnie mówiąc, woda atlantycka „znika” na wschodzie Przylądka Północnego i Spitsbergena. Zamiast tego, prąd wody polarnej wpływa z północnego wschodu i częściowo łączy się z prądem Spitsbergena na  południu. Według Wagnera (1940) średnia temperatur wody w Morzu Barentsa wzrosła o 1.8° C od przełomu 1912/18 do przełomu 1919/28. Niełatwo jest ocenić w jakim stopniu Morze Barentsa o głębokości 500m mogło przyczynić się do „Poważnego Ocieplenia”. Przypuszczalnie w niezbyt dużym stopniu, zwłaszcza w 1918 r., chociaż granica lodu na Morzu Barentsa cofnęła się znacznie w 1919 r. (Wagner, 1940). Tak czy inaczej, całkowite odnowienie ogromnej ilości wody w Morzu Barentsa odbywa się co cztery lata (Schokalsky 1936). Tym samym, Morze Barentsa wymagałoby stałego napływu wody, która może jedynie pochodzić z kierunku południowego, a która powinna utrzymywać ocieplenie.


Scenariusz 3 – Po zachodniej stronie Spitsbrena woda morska ma temperaturę 5° C i zasolenie od 34.90 do 35.00 mg. Znaczna cześć ciepłej wody w Zatoce Atlantyckiej, która dotarła do Spitsbergena płynie w lewo w kierunku południowo-zachodnim w położenie 75-77° na północ i albo płynie tak jak prąd grenlandzki na dół do Nowej Finlandii i z powrotem  przez Atlantyk lub kieruje się na dół do ogromnego dopływu Morza Grenlandzkiego o głębokości 2000 m lub więcej (maksymalnie ok. 3500 m). Możliwym jest też że woda ta krąży we wierzchniej warstwie. Woda ta mogła przyczynić się do długoterminowego ocieplenia w późniejszym okresie czasu.

Scenariusz 4 – Na czwartym miejscu jest dorzecze Morza Norweskiego głębokości 3000 m . Cała wschodnia cześć europejskiego Północnego Atlantyku – Morze Północne – jest zasobem wody dla Zatoki Atlantyckiej i sięga głębokości 800 m. Ten ogromny zbiornik wodny ma dużą zdolność zatrzymywania ciepła. Jakikolwiek wzrost temperatury, zwiększenie ilości ciepłej wody bądź też funkcjonowania miałoby natychmiastowe odzwierciedlenie w temperaturach na Spitsbergenie, Europie lub gdziekolwiek indziej na Półkuli Północnej. Co więcej, choc głęboka woda tego dopływu powstaje na północ od Jan Mayen, może być w wyjątkowych przypadkach ogrzewana przez wody Atlantyku. Warunkiem jest jednak to żeby woda została zepchnięta na niższe głębokości po minięciu Wysp Szetlandzkich, Wyspy Faroe i grzbietu Islandii (ok. 50 m.) 

Oceniając Scenariusze można stwierdzić że trzy z czterech wyżej wspomnianych sektorów wody mogły powodować wzrost temperatury w 1918 r. Jeśli chodzi o późniejszą zmianę w klimacie, która miała miejsce pomiędzy 1918 a 1939 r., Morze Norweskie z pewnością było głównym (jeśli nie jedynym) czynnikiem wspomagającym, z powodu swojej zdolności zatrzymywania ciepła lub utrzymania ciepłej wody prądu zatokowego, bądź też obydwu. 

 

 

 

 

 

 

 

 

Szczegóły ocieplenia.

Ocean Arktyczny. Według Johannessena 2004, najbardziej wyraźny obszar ocieplenia w latach 1920-1939 to teren od wschodniego wybrzeża Grenlandii Północnej (60° na zachód) do Wyspy Severnaya Zemla (100° na wschód)o odległości 1200 km każdy. Porównując położenie i zakres obszaru ocieplenia w granicach szerszego regionu polarnego, można dokonać wyraźnego rozróżnienia. Wyraźny obszar ocieplenia zajmuje jedynie ok. 1/3 terenu arktycznego, a mianowicie północne części Morza Grenlandzkiego, Norweskiego i Morza Barentsa.

Grenlandia. Powszechnie przyjętym jest fakt że Grenlandia przeszła przez okres znacznego ocieplenia. Dowiedzione jest to w pracy badawczej R. Scherhaga (Scherhag, 1936) która wskazuje że temperatura wzrosła ponad 3° C w latach 1921- 1930. Ocieplenie wschodniej Grenlandii po roku 1920, może być powiązane z odkryciami Bjerknesa (Bjerknes 1959) w 1958r. według których prąd Labradorski wykazał energiczny trend rosnący mający początek w roku 1920. Pewnym jest to że znaczne ocieplenie Grenlandii miało miejsce po I. Wojnie Światowej. Co więcej, okres ocieplenia Grenlandii ograniczał się do ok. jednej dekady. Wątpliwości podlega okres lat 1920-1930/32. Bjerkness (1959) ocenia dane temperatury wody morskiej na Północnym Atlantyku w sposób następujący: „57° szerokości geograficznej północnej wykazuje trend niewielkiego wzrostu temperatury morskiej. Właściwie ta zmiana wyniknęła z krótkiego ale silnego trendu wzrostowego w latach 20. XX w. ale w zasadzie trwała jedynie w latach 1920-1930 na wodach Grenlandii.    

Europa. Trend ocieplenia po I. Wojnie Światowej różni się od Grenlandii ponieważ temperatury rosły bardzo powoli ale miarowo od zimy 1918/19 do zimy 1939/40. Posunęło się to tak daleko, że jesień  1938 razem z rokiem 1772, 2000 oraz 2006 była najcieplejsza w przeciągu ostatnich 500 lat (Xoplaki 2006). Temperatury letnie również znacznie wzrosły, o 1° C. W rzeczywistości wzrosty temperatury jesiennej w latach 30. XX w. były lokalne, zaobserwowane jedynie w Skandynawii oraz zachodniej części „morskiej” Rosji. (Polyako 2004). Żaden inny kontynentalny region Półkuli Północnej nie doświadczył podobnego trendu wzrostowego. Zapisy danych Stanów Zjednoczonych doświadczających skromnego ocieplenia do 1933 r., wskazują na spadek temperatur od tamtego czasu.

 

 

Czy Spitsbergen jest jedynym ogrzanym miejscem?

Na pytanie czy na Spitsbergenie może być cieplejsze miejsce, możemy z pewnością odpowiedzieć „tak”. Informacje zawarte powyżej potwierdzają tę odpowiedź. Po dokonaniu podsumowania styczniowych i lutowych różnic temperatur pomiędzy zimami 1913/14 a 1919/20 (tj. ok. +15 ° C) lub od zimy 1916/17 do zimy 1919/20 (ok. +22 ° C). Rezultaty są niezwykłe i pokazują że przełom nastąpił w roku 1918, a dokładniej w zimie na przełomie 1918 a 1919. Jest to podkreślone poprzez dokonanie porównania danych zanotowanych od 1912, przed zakończeniem I Wojny Światowej (ok. -4,3 ° C) oraz później (ok. +3,8 ° C) włączając zimę na przełomie 1925 i 1926.

Zauważono również że temp. wody morskiej osiągnęły niezwykłe wymiary: od +7° C do +8° C na zachodnim wybrzeżu Spitsbergena w czasie lata 1918 roku (Weikmann, 1942). W zimie na przełomie 1918/19 wystąpiły znaczne zmiany temperatur. W listopadzie i grudniu 1918 nastąpiły długie okresy z temperaturami bliskimi zeru (ok. 26 dni z temperaturą niższą niż 5 ° C), 4 dni z temp. powyżej zera w listopadzie i 7 dni w grudniu. W styczniu 1919 roku przez 14 dni temp. nie spadły do -5° C a przez 5 dni nie było zupełnie mrozu. Przy średnich miesięcznych temperaturach -7,5 ° C i +8° C morze dostarczyło dużo ciepła do powietrza. Jednak w okresie od lutego do kwietnia w roku 1919, temp. spadły dużo poniżej średniej a duża pokrywa lodowa wycofała się daleko w morze. Lecz nie wpłynęło to na znaczne ocieplenie, które zaczęło się kilka miesięcy wcześniej.

Wszystkie informacje potwierdzają że fenomen ocieplenia może być z dużą precyzją umiejscowiony na Spitsbergenie, a czas można określić z dokładnością do kilku miesięcy. Po dokonaniu pomiarów stwierdzono, że tak precyzyjne dane nie mogą odnosić się do żadnego innego miejsca na ziemi. Ponieważ w tym okresie nigdzie nie nastąpił równoczesny skok temp, można z pewnością stwierdzić iż Spitsbergen jest pierwszym miejscem gdzie na początku XX w. rozpoczęło się ocieplenie arktyczne. 

CO BYŁO POWODEM OCIEPLENIA ARKTYCZNEGO NA SPIITSBERGENIE?

Prawdopodobny mechanizm ocieplenia.

Po określeniu położenia i okresu gwałtownego ocieplenia arktycznego najciekawszym pytaniem jakie może być zadane jest: co wywołało lub mogło wywołać ten klimatyczny fenomen? Ani ostatnie stwierdzenie Johannessena (2004), że ocieplenie z pierwszej części XX w. było prawdopodobnie naturalnym fenomenem, ani też Bengtssona (2004), który zakłada, że anomalie klimatyczne wynikały prawdopodobnie z napływu ciepłej wody do Morza Barentsa, nie są zbytnio pomocne. Bliżej zagadnienia jest Polakov (2004), który podsumowuje:

• ta różnorodność wydaje się pochodzić z Północnego Atlantyku i prawdopodobnie jest wywołana przez powolne zmiany cyrkulacji termohalinowej ocean.
• jednak zapisy SAT pokazują silniejszą wielo-dekadową różnorodność w regionie polarnym niż na niższych szerokościach
• może to sugerować że źródło różnorodności prawdopodobnie leży w złożonych interakcjach pomiędzy Oceanem Arktycznym a Północnym Atlantykiem. 

Chociaż wszystkie trzy prace badawcze dochodzą do pewnych wniosków, żadna z nich nie przedstawia jasnego wyjaśnienia. C.E.P. Brooks (1938) nie zgadza się ze stwierdzeniem R. Scherhaga z 1936 roku, że wzrost cyrkulacji atmosferycznej był powodem ocieplenia Sptsbergena, gdyż należy wziąć pod uwagę zmiany w cyrkulacji.

Stwierdzenie Polyakova, że zmienność mogła być wywołana „przez wolne zmiany w cyrkulacji termohalinowej oceanu”, zupełnie pomija fakt, że musiała nastąpic nagła i dramatyczna zmiana we wnętrzu oceanu.

Trudno się również zgodzić ze stwierdzeniem iż „zmienność może mieć korzenie w złożonych oddziaływaniach  na siebie Oceanu Arktycznego i Północnego Atlantyku.” Problem pojawia się przy słowie „oddziaływania”, ponieważ nadrzędną relacją pomiędzy dwoma oceanami jest jednokierunkowy transport ciepłej wody do dorzecza Oceanu Arktycznego. Prąd Zachodniospitsbergeński transportuje ciepłe wody Atlantyku na północ przez Cieśninę Fram do Oceanu Arktycznego, a w odwrotnym kierunku Prąd Wschodniogrenlandzki transportuje bardzo zimną świeżą wodę i lód morski w kierunku południowym. W rzeczywistości im większe oddziaływanie w tym czasie, tym mniej znaczące byłoby ocieplanie Spitsbergena.

 

 

Kończąc należy podkreślic, że gwałtowny fenomen ocieplenia nie dotyczy obszarów morskich od północno- zachodniego, północnego do północno-wschodniego Spitsbergena (80° N) z prostego powodu – obszary te były na stałe pokryte lodem morskim, co zapobiegałoby ewentualnym bardzo gwałtownym skokom temperatury w okresie zimowym roku 1918/19 oraz w późniejszych zimach aż do ok. 1922 roku.

 

Oceaniczne możliwości – oceaniczny wpływ

 

To co ciągle poddawane jest dyskusji, to źródło zimowego ocieplenia na Spitsbergenie oraz rola jaką odegrał Prąd Norweski i Spitsbergeński. Kiedy Prąd Spitsbergeński dociera do szelfu Spitsbergena (ok. 79° N), rozdziela się na dwie części i mija Spitsbergen od zachodu i wschodu aby w końcu pogrążyć się w Oceanie Arktycznym. Przychodząca woda jest stosunkowo ciepła (6-8° C) i słona (35,1-35,3 %). Jej średnia prędkość to ok. 30 cm/sek. -1 .

Po tym jak ciepły prąd dotrze do obszaru Spitsbergena, przechodzi on  serię bardzo złożonych procesów. Żadne oceaniczne systemy obserwacyjne nie istniały w tym miejscu pod koniec lat 10. XX w. więc jakiekolwiek teoretyczne analizy przyniosłyby jedynie wymierne rezultaty. Spowodowane jest to tym, że jest zbyt wiele komponentów w procesie transformacji ciepłej wody atlantyckiej w zimną wodę Oceanu Arktycznego. Głównymi komponentami na powierzchni morza są temp powietrza, wiatr, fale, lód morski, ruchy lodu oraz woda deszczowa i powstała w wyniku topnienia. Poniżej powierzchni  morza istnieją jedynie dwa komponenty które mogą reprezentować nadrzędne siły dynamiki oceanu: temp wody morskiej i jej stopień zasolenia. Trzeci główny komponent – gęstość – jest czynnikiem znaczącym jedynie na dużo większych głębokościach. 

 

 

 

Temperatura wody i zasolenie wewnętrznej dynamiki oceanu wytwarza siły w każdej wodzie oceanicznej na całym świecie, więc ta kwestia jest szczególnie ważna jeśli chodzi o Prąd Spitsbergeński. Nie ma drugiego tak „wrażliwego” miejsca. Bardzo ciepła i słona woda wpływa do niezwykle zimnego środowiska. Niemniej jednak główne zasady dynamiki oceanu są proste:

• ciepła woda jest lżejsza niż woda zimna.
• słona woda jest cięższa niż woda mniej zasolona .

Te dwa komponenty umożliwiają niezliczone wariacje, a obszary morskie wokół Spitsbergena mają zwiększony zakres zmienności.

Kończąc, należy wziąć pod uwagę „pojemność” oraz fakt, że najbardziej podkreśla się zimowe ocieplenie Spitbergena. W zimie bardziej oczywista jest rola oceanu w dostarczaniu ciepła do atmosfery. Właśnie w tym momencie ważne staje się zagadnienie „pojemności”. Zaledwie trzymetrowa warstwa morza przy powierzchni zatrzymuje średnio tyle samo ciepła co cały słup powietrza o wysokości 10 000 m.  Można to wyjaśnić „jednostopniowym obrazem”. Jeśli jeden stopień ciepła zostanie usunięty z górnej trzymetrowej warstwy morza, cała atmosfera powyżej ogrzeje się o jeden stopień. Jest to zależność, która podkreśla to jak ważne jest przeniesienie ciepłej atlantyckiej wody w region polarny.

Należy jedynie zwrócić uwagę na ciekawe wykresy przedstawiające pokrywę lodową w kwietniu 1918 i 1919, które pokazują, że im bliżej końca sezonu zimowego obszar otwartego morza ogranicza się do zaledwie 10-20 %. Sektor z którego wysokie temp. zimowe mogły być uwolnione z otwartego morza jest sektorem SW Spitsbergena i jest to sektor gdzie Prąd Zachodniospitsbergeński transportuje ciepłą słoną wodę Atlantyku w kierunku pokrytego lodem basenu Oceanu Arktycznego. 

Gwałtowne ocieplenie na Spitsbergenie po zimie 1918/19 mogło być spowodowane tylko przez jedną wyraźną siłę: morze, które w tym wypadku potrzebowało dodatkowego mechanizmu tłoczenia, a mianowicie ciepłej atlantyckiej wody lub dużej zmiany w „dynamice” zbiornika wodnego Morza Północnego. Można śmiało stwierdzić że obszary morskie wokół Spitsbergena w połączeniu z Zachodniospitsbergeńskim Prądem wpływającym do basenu Oceanu Arktycznego były jedyną siłą napędową gwałtownego ocieplenia arktycznego na początku XX w.

 

 

CZY  II WOJNA ŚWIATOWA MOGŁA MIEC WPŁYW NA OCIEPLENIE SPITSBERGENA?

Jakie są możliwe potencjalne siły?

W okolicach zimy 1918/19 wszystko w naturze toczyło się swoim własnym biegiem. Żadne „naturalne” zdarzenie, o którym wspomina Johannessen (2004), mogące mieć wpływ na zwyczaje natury nie zostało zaobserwowane w okolicach Spitsbergena, czy gdziekolwiek indziej na świecie. Nie nastąpiło żadne znaczące trzęsienie ziemi, nie było erupcji potężnego wulkanu, tsunami, czy plamy słoneczne.  Nie spadł też ogromny meteoryt. Jak pokazała wcześniejsza analiza nie było też punktu zapalnego w atmosferze, z którego ciepłe powietrze mogło być przenoszone na Spitsbergen powodując tak znaczne ocieplenie i pozostając fenomenem przez tak długi czas. Jak dotąd jedyną konkluzją jest to, że obszary morskie wokół Spitsbergena musiały ulec dramatycznym zmianom w gwałtowny i niespodziewany sposób.

Co więcej jest oczywistym że zdarzenie na Spitsbergenie było, rozsądnie pojmując, „nienaturalne”, jako że nauka nigdy więcej nie zanotowała podobnej sytuacji. Ponownie cytując Birkelanda, ten wzrost był prawdopodobnie największym dotąd znanym na ziemi. Jako że nie było nadzwyczajnego wydarzenia w kosmosie, atmosferze czy zwykłym zachowaniu oceanu, które mogło powodować ten wyjątkowy fenomen, jedyne co przychodzi na myśl to siła nigdy nie występująca wcześniej: I. Wojna Światowa. Od sierpnia 1914 do listopada 1918, kiedy zaczęło się przejawiać duże ocieplenie Spitsbergena, 
niezwykle niszczycielskie siły wystąpiły w powietrzu, na lądzie i na morzu w Europie.

Szacowana siła bitwy morskiej

I Wojna Światowa w niszczycielski sposób wpłynęła zarówno na ludzi jak i środowisko, ale nic nie zmieniło zwyczajów natury tak jak zrobiła to bitwa morska.

To stwierdzenie wypływa z rozumowania, że oceany razem ze słońcem wyznaczają na krótki, średni lub długi czas status atmosfery. Autor tego referatu przedstawił  i przedyskutował tę sprawę w wielu publikacjach od 1992 r. (Bernaerts). Wpływ morskich działań wojennych na środowisko oceaniczne jest jak dotąd niepowtarzalny, ponieważ zawiera dwa główne aspekty: jeden to taki, który jest niszczycielski dla ludzi, statków i materiałów i drugi, ten który zmienia temperaturę i zasolenie mórz -miejsce działań wojennych. 

Drugi aspekt z pewnością nie jest jedynym, który mógł mieć znaczący wpływ na wnętrze mórz, ale jest przypuszczalnie najważniejszy. Warstwy powierzchniowe morza o głębokości 50 m i płytkie morza (jak Morze Północne) są wysoce złożonymi jednostkami ulegającymi stałym zmianom pod wpływem pory roku, wiatru, deszczu, wody rzecznej, wody powstającej w wyniku topnienia, lodu itp. Ogromne masy wody w morzach Europy Zachodniej zostały „przewrócone do góry nogami”. Prąd Norweski transportuje te wody na północ, do Spitsbergena. Temperatura i zasolenie struktury wody z pewnością zmieniły jej skład

Jak blisko Spitsbergena była wojna morska?

Bitwa morka w czasie I Wojny Światowej koncentrowała się głównie na morzach wokół Wielkiej Brytanii. Odległość pomiędzy Spitsbergenem a głównym polem bitewnym na morzu wynosiła ok. 2000 km. Lecz ta odległość nie jest zbyt znacząca w tym wypadku. Prądy przemieszczające się przez Morze Norweskie i wzdłuż wybrzeża Norwegii zawierają wodę z Prądu Zatokowego, kontynentalną wodę deszczową i tę powstałą w wyniku topnienia oraz wodę z Morza Norweskiego.  

• Temperatura dopływu Prądu Północnoatlantyckiego przekracza 6° C, a zasolenie wynosi więcej niż 35. Przybrzeżny Prąd Norweski przypływa do wybrzeża Norwegii w górnych 50-100 m kolumny wody o niższych temp niż dopływ Atlantyku i niższym zasoleniu wody-mniej niż 34,8.

• Średnia prędkość prądu przybrzeżnego ma zakres 0,7 – 1 km/godz (max 115 cm/s), podczas gdy, im dalej od wybrzeża,  prędkość wody w Zatoce Atlantyckiej mieści się w zakresie 07-2,2 km /godz. (maks. 85 cm/s) i nawet pod wpływem wiatru północno-wschodniego średnia prędkość szacowana jest na 1 km/godz.

Podczas gdy prąd w dopływie Atlantyku potrzebuje trochę czasu by pokonać odległość pomiędzy Szkocją/Szetlandami a Spitsbergenem (ok. 1500 km), transport wody powierzchniowej daleko na północ może się odbyć w przeciągu kilku tygodni lub miesięcy. Wspomniany wyżej czas pokazuje „związek” pomiędzy I Wojną Światową i ociepleniem Spitsbergena, co zostanie wyjaśnione później.

Potencjał siły w bitwie morskiej w czasie I Wojny Światowej

Czas trwania i straty w okrętach. Chociaż I Wojna Światowa zaczęła się w sierpniu 1914 r., bitwa morska zaczęła się na poważnie dopiero dwa lata później kiedy wprowadzono do użytku nową broń: miny morskie, ładunki głębinowe, nowoczesne łodzie podwodne i samoloty. Do tego czasu, morskie działania wojenne osiągnęły stopień destrukcji, o którym nikt by nie pomyślał jeszcze dwa lata wcześniej. Sytuacja stała się dramatyczna kiedy niemieckie okręty wojenne zniszczyły więcej statków niż Wielka Brytania mogła wybudować na początku 1917 r. W kwietniu 1917 r. niemieckie okręty wojenne zniszczyły taką samą ilość statków ile wynosiła poprzednia roczna ilość tj. ok. 850 000 ton.  W kwietniu 1917 r. Wielka Brytania razem z sojusznikami traciła 10 okrętów każdego dnia. W roku 1917 niemieckie okręty wojenne zatopiły 6 200 000 ton, co oznacza ok. 4000 statków, a w czasie miesięcy wojennych roku 1918 następne 2 500 000 tonażu statków. Ogólne straty tonażu statków sojuszników w czasie I Wojny Światowej to ok. 12 000 000 ton, czyli  5 200 okrętów. Ogólne straty sojuszników razem z okrętami morskimi państw Osi (statki wojenne, krążowniki, niszczyciele, łodzie podwodne i inne statki wojenne) w ilości 650 tj. 1 200 000 ton.

Scenariusz użycia broni-wzburzenie mórz. Scenariusz użycia broni wprowadzony od 1916 r. jest zbyt złożony by dokonać pełnej oceny. Wiele cyfr jest trudno oszacować. Nastąpił, na przykład, duży rozwój sił powietrznych. Coraz więcej samolotów było używanych do bombardowania i atakowania misji znad morza. Ale spekulacją byłaby  próba wskazania liczby bomb, która spadła i wybuchła pod lub nad powierzchnią morza. To samo odnosi się do uruchomionych torped czy dziesiątki tysięcy ładunków głębinowych zrzucanych na łodzie podwodne. Bardziej szczegółowe informacje dotyczą min morskich, które były masowo podkładane w wodzie, jak tylko stały się dostępne w 1916 r. W sumie rozmieszczono ok. 200 000 min morskich. Dużo większy wpływ na wzburzenie morza na dużą skalę miały statki znane pod nazwą trałowce, które monitorowały morza dzień i noc w celu znalezienia i zniszczenia min. Wielka Brytania miała więcej niż 700 operacyjnych trałowców; Niemcy w podobnej ilości.

Wzburzenie morza. Działania wojenne są zazwyczaj oceniane pod względem kosztów i uszkodzeń żołnierzy, ludności, budynków, przemysłu, materiałów itp. Nigdy nie interesowano się masami wody, które zostały „wywrócone do góry nogami”, co miało miejsce na dużą skalę. Choć w wielu wypadkach woda morska mogła pozostać niezmieniona, temperatura i struktura zasolenia w zakresie od jednego do wielu tuzinów metrów wody powierzchniowej była zmieniana przez wszystkie działania wojenne bądź to broń, zatopione statki czy podłożone miny. Wojna morska wymiarów I. Wojny Światowej oznacza, że wiele tysięcy okrętów jest  nawigowanych dzień i noc w celu obrony, walki czy misji szkoleniowych. Statki wojenne miały długość dziesięciu metrów i osiągały prędkość 30 węzłów/godz. (ok. 60 km/godz.). Co więcej, wiele innych czynników powinno być przynajmniej wspomnianych. Większość zatopionych statków transportowało różnorodny ładunek i wszystkie miały na pokładzie sprzęt i zapasy. Całkowita liczba mogła wahać się w granicach 10-15 milionów ton. Nigdy nie oszacowano ile ładunku zostało przetransportowane przez prądy w pobliże obszaru Arktyki oraz, jak morze czy lód morski oddziaływały z tym ładunkiem na siebie.

Związek pomiędzy bitwą morską i ociepleniem arktycznym.

 

Bitwa morska trwająca w latach 1914-1918 może być uważane za najbardziej wyczerpujące pojedyncze wydarzenie, które poprzez różnorodne działania i środki zmieniło strukturę wody morskiej wokół Wielkiej Brytanii. W poprzednich częściach udowodniono, że fenomen ocieplenia miał miejsce na Spitsbergenie. Te dwa wydarzenia są ściśle związane ze sobą jeśli chodzi o czas i aktualny system łączący ich położenia. Żadne inne okoliczności  tak bliskich relacji nie został zaobserwowany przed zarówno przed jak i po I. Wojnie Światowej. Ten przypadek jest w rzeczywistości dowodem na to, że bitwa morska mogła spowodować ocieplenie.

Podsumowanie

Dla wielu klimatologów, ocieplenie arktyczne pozostaje „jedną z najbardziej zagadkowych anomalii klimatycznych XX w.” (Bendtsson 2004). Pomimo to, fenomen ten nie jest aż tak zagadkowy, jak to zostało wspomniane powyżej. Dochodzenie mogło potwierdzić że jedynie morza z okolic Spitsbergena mogły wytworzyć gwałtowny wzrost obserwowanej temp powietrza oraz wskazać dokładny czas, a mianowicie zimę 1918/19. Czas ten pozostaje w bliskiej relacji z działaniami wojennymi na morzu w Europie.

 

Co więcej dochodzenie mogło pokazać, że istnieje duże prawdopodobieństwo związku pomiędzy ociepleniem arktycznym a bitwą morską w Europie w latach 1914-1918. Spowodowane jest to faktem że system prądów morskich i działania wojenne dosłownie rozdarły obszary morskie w regionie Spitsbergena. Jeśli bitwa morska I. Wojny Światowej pojawiłaby się w regionie Spitsbergena w podobnych rozmiarach jak ta mająca miejsce na wodach Wielkiej Brytanii, bezsprzeczny byłby związek pomiędzy ociepleniem arktycznym i bitwą morską.

 

Bibliografia

Bengtsson, L., Vladimir A. Semenov, Ola M. Johannessen, The Early Twentieth-Century Warming in the Arctic—A Possible Mechanism, Journal of Climate, October 2004, page 4045-4057.

Bernaerts, A., see: ‘Previous Essays’, www.oceanclimate.de.

Birkeland, B.J.; ‘Temperaturvariationen auf Spitzbergen’, Meteorologische Zeitschrift, Juni 1930, p. 234-236.

Bjerkness, J; ‘The Recent Warming of the North Atlantic’; in: Bolin, Bert, ‚The Atmosphere and Sea in Motion’, Oxford 1959, p. 65ff.

Brooks, C.E.P; ‘The Warming Artic’, in: The Meteorological Magazine, Vol. 73, March 1938, pp. 29-31.

Daly, J., 2004; http://www.john-daly.com/; See section: ‘Global Mean Temperature' - Disputed Data’, stating: “The pre-1940 warming is widely regarded to have been caused by the warming sun during the earlier part of the 20th century.”

IPCC - Climate Change 2007, WG I: The Physical Science Basis; Summary for Policymakers; as formally approved at the 10th Session of Working Group I of the IPCC, Paris, February 2007.

Johannessen, O. M., L Bengtsson, M. W. Miles, S. I. Kuzmina, V. A. Semenov, G. V. Alekseev,  A. P. Nagurnyi, V. F. Zakharov, L. Bobylev, L. H. Pettersson, K. Hasselmann and H. P. Cattle. 2004.  Arctic climate change – Observed and modeled temperature and sea ice variability; Nansen Environmental and Remote Sensing Center, Report No. 218, Bergen 2002; and: Tellus 56A, 2004, p. 328 –341, Correction, p. 559-560.

Johannsson, O.V.; ‘Die Temperaturverhältnisse Spitzbergens (Svalbard)’, in: Annalen der Hydrographischen Meteorologie, 1936, pp. 81-96.

Knies, Jochen; ‚Die Bedeutung des noerdlichen Auslaeufers des Golfstroms fuer unser Klima: Der Westspitzbergenstrom’, in: DGM-Mitteilungen 2/1996, p. 32f.

Manley, Gordon; ‚Some recent contributions to the study of climatic change’, in: Quarterly Journal of Met. Soc., Vol. 73, 1944, p. 197-219.

Polyakov, I.V.; G. V. Alekseev, L. A. Timokhov, U. S. Bhatt, R. L. Colony, H. L. Simmons, D. Walsh, J. E. Walsh, V. F. Zakharov, 2004, Variability of the intermediate Atlantic Water of the Arctic Ocean over the last 100 years, Journal of Climate,  Vol.17, No. 23, pp.485-449

Scherhag, R. (Nordeuropa), ‘Eine bemerkenswerte Klimaveränderung über Nordeuropa’, in: Annalen der Hydrographischen Meteorologie, 1936, pp. 96-100.

Scherhag, R. (25 Jahre); Die Zunahme der atmosphaerischen Zirkulation in den letzten 25 Jahren’, Annalen der Hydrographie & Maritime Meteorologie., 1936, p. 397ff, Tafel 58.

Scherhag, R., ‚Die Erwaermung der Arktis’, in: Cons. Intern. Expl. Mer. Rap. Proc.- Verb., Copenhagen, 12, 1937, p. 263-276.

Scherhag, R., Die Erwärmung des Polargebiets, Annalen der Hydrographie, LXVII.,1939, p.57-67.

Scherhag, R. (Milderung).; ‘Die gegenwaertige Milderung der Winter und ihre Ursachen’, in: Annalen der Hydrographie und Maritimen Meteorologie, Juni 1939, pp. 292-302.

Schokalsky, J.; ‚Recent Russian researches in the Arctic Sea and the in mountains of Central Asia’, in: The Scottish Geographical Magazine, Vol. 52, No.2, March 1936, p. 73-84.

Wagner, Arthur; ‘Klimaaenderungen und Klimaschwankungen’, Braunschweig, 1940, p. 50.

Weickmann, L.; ‚Die Erwaermung der Arktis’, Berlin, 1942.

Xoplaki, Elena; “August 2006 is Warmest of Over More Than Half a Millennium”, “www.scitizen.com” on Dec. 23, 2006.