Arktis som Norra halvklotets AC under sommaren.

Avsmältningen av Arktis ismassa beskrivs vanligen och korrekt i termer av hur mycket värmeenergi som krävs. Jag funderar på hur den fungerar som luftkonditionering under sommaren i våra trakter. Läs eller skumma igenom citatet nedan så blir det lättare att följa mitt resonemang.

It takes energy to melt sea ice. How much energy? The energy required to melt the 16,400 Km3 of ice that are lost every year (1979-2010 average) from April to September as part of the natural annual cycle is about 5 x 1021 Joules. For comparison, the U.S. Energy consumption for 2009 (www.eia.gov/totalenergy) was about 1 x 1020 J. So it takes about the 50 times the annual U.S. energy consumption to melt this much ice every year. This energy comes from the change in the distribution of solar radiation as the earth rotates around the sun.

To melt the additional 280 km3 of sea ice, the amount we have have been losing on an annual basis based on PIOMAS calculations, it takes roughly 8.6 x 1019 J or 86% of U.S. energy consumption.

http://psc.apl.uw.edu/research/projects/arctic-sea-ice-volume-anomaly/
Under perioden 1980 – 2020 (40 år) sjönk isvolymen från 25.000 km3 till 13.000 km3. I citatet ovan utgår man från 280 km3 per år.

Isen i Arktis omsätts säsongmässigt, 16,400 km3 smälter och nästan allt återfryser varje år. ‘Nästan’ är ett försiktigt ord, i siffror blir underskottet i genomsnitt 280 km3 per år. Det motsvarar värmeenergin 8.6 x 1019 J [1] eller 86% of USA:s årliga energiförbrukning.

Runt Jorden på cirka 10 km höjd rör sig jetströmmar i hög hastighet. De fungerar ungefär som de luftslussar varuhusen tidigare använde i entréerna när det var kallt. Jetströmmen skiljer polarkyla från värme närmare ekvatorn. En del av temperaturskillnaden utgör också dess drivkraft, Corioliseffekten [2] gör att jetströmmen rör sig i huvudsak tvärs mot tryckdifferensen.

Skärmbilden är tagen 210731 strax efter 14.00. Länken visar hur det ser ut när du klickar på den. Grafiken gäller på den höjd där lufttrycket är ungefär 1/4 av det vid havsytan, cirka 10-11 km upp. https://earth.nullschool.net/#2021/07/31/0300Z/wind/isobaric/250hPa/orthographic=4.15,87.44,393/loc=7.543,51.565

När temperaturskillnaden minskar gör drivet det också. Det blir lite som att cykla långsamt, man vinglar medan jetströmmen bildar vågor, meandrar. Ibland kommer jetströmmen i resonans med sig själv runt Jorden och vågorna ‘fastnar’. Vädret kan då bli väldigt stabilt under lång tid, likt den hetta och torka som hemsökt den amerikanska västkusten de senaste veckorna.

Då ‘sommaruttagen‘ överstiger ‘vinterinsättningarna‘ minskar på sikt den Arktiska köldreserven, polarjetströmmen påverkas negativt. Det ökar sannolikheten för låsningar i vädersystemen och vi (Jorden) upplever oftare extremare väder i form av hetta, torka, köld, vindar och regn. Lite som vädret varit sedan årsskiftet.


[1] 1 Joule (J) motsvarar 1 Ws (1Watt under 1 sekund). För den som är van vid kalorier (egentligen kcal, alltså 1000 cal) i samband med mat så motsvarar de 4184 J

[2] ”Luften inuti högtryckssystem roterar i en sådan riktning att corioliskraften riktas radiellt inåt och nästan balanseras av den utåt radiellt riktade tryckgradienten. Som ett resultat, färdas luften medurs runt högtryck på norra halvklotet och moturs på södra halvklotet. Luft inuti lågtryckssystem roterar i motsatt riktning, så att corioliskraften är riktad radiellt utåt och nästan balanserar en inåt radiellt riktad tryckgradient.” https://sv.wikipedia.org/wiki/Corioliseffekten

Den Arktiska isen blir allt yngre

Den Arktiska havsisen är i ständig rörelse med säsongsberoende avsmältning och tillväxt. Dess yta har minskat, men viktigare ändå är att andelen ”gammelis” (äldre än en säsong och därmed tjockare) stadigt minskar.

När man observerar isen från satelliter blir detta tydligt. Videon visar i detalj utvecklingen från 1984 till 2019.

Ibland är vädret varmt, ibland kallt.

Den kyla vi nu (slutet Februari – början Mars 2021) upplever på ovanliga latituder beror sannolikt inte på en annalkande istid utan svagare polarjetströmmar. Vanligen håller den ”frysdörren” runt Arktis stängd men som det nu är glappar den. Resultatet blir att den Arktiska ismassan under vintern blir något ”okallare” och tål den efterföljande sommarvärmen sämre. Arktiska Oceanens istäcke blir mindre och sommartid kommer allt större yta att förlora sin reflekterande [1] yta och ersätts med öppet vatten som girigt tar till sig värmestrålning.

En så kort beskrivning är lätt att greppa men förenklingar är längre från ”sanningen” än de som innefattar fler parametrar.

Jetströmmar på hög höjd (>> 10 – 15 km) löper i huvudsak mot öster och drivs av temperaturdifferensen mellan arktisk kyla och värme närmare ekvatorn. Under sommarhalvåret dominerar värmen söderut, jetströmmen och den åtföljande polarfronten (det jag kallade ”frysdörren” här ovan) drar sig norröver.

https://earth.nullschool.net/#current/wind/isobaric/10hPa/orthographic=-345.59,91.91,404

När temperaturdifferensen minskar blir jetströmmen långsammare och likt en långsam cyklist börjar den ”vingla”, bilda vågor. Ibland kommer dessa vågor i resonans (ett helt antal vågor som ligger i fas runt Jorden) vilket gör dem förhållandevis stationära.

När en sådan stationär våg transporterar ner kalla vindar över Sverige (eller Texas som det var för några veckor sedan) kommer varm luft att strömma in över Arktis via någon annan våg. Nettosumman blir att Arktis över tid värms upp.

Arktiska Oceanens volym av flytande is ​för varje månad 1979 - 2017.
Arktiska Oceanens volym av flytande is för varje månad 1979 – 2017.

En konsekvens av ett varmare [2] Arktis är att ”köldcentrum” gradvis flyttas närmare Grönland när havsisen smälter undan. Polarjetströmmen får sin huvudsakliga riktning av Corioliseffekten [3] som centrerar runt Jordens rotationsaxel.

Framöver får vi räkna med att dessa två faktorer kommer i viss konflikt med varandra och polarjetströmmen redan från start är ”vågig”. Sannolikt kommer därför vädret i våra trakter att kännetecknas av större variationer i både temperatur, nederbörd och vind.

På lägre höjd påverkas atmosfären av värme från hav och mark inklusive bergskedjor, till och med enskilda berg. Jetströmmen skiktas därför i höjdled och på lägre höjd [4] splittras de i mindre delar som ger lokal påverkan, det vi kallar väder.

Även detta är starkt förenklat och gör inte anspråk på att vara ”sant”, framför allt inte i det korta väderperspektivet.


[1] Albedo är ett mått på reflektionsförmåga. Vit snö har högt albedo (0.4 – 0.95) medan vatten har lågt (mitt på dagen 0.03 – 0.1, morgon och kväll 0.1 – 1). Som jämförelse har Månen 0.07 – 0.12, ungefär som sliten asfalt.

[2] Värme (och kyla) är beroende av temperatur men orden är ändå inte ekvivalenta. Temperatur i en gas, vätska eller fast materia är ett medelvärde av enskilda atomers/molekylers kinetiska (rörelse-) energi. Värme, å andra sidan, är summan av alla atomers/molekylers kinetiska energi.

[3] https://sv.wikipedia.org/wiki/Corioliseffekten

[4] Atmosfär och hav lagrar och fördelar värme. Detta sker som vindar och strömmar i alla fyra dimensioner (tid är en dimension!)

2020: Arktis näst minsta isarea efter 2012

This year’s Arctic sea ice cover shrank to the second lowest extent since modern record-keeping began in the late 1970s.

Källa: https://climate.nasa.gov/news/3023/2020-arctic-sea-ice-minimum-at-second-lowest-on-record

Isutbredningen innefattar områden med minst 15% is. Ytterkanten av isytan på bilden nedan är alltså ända upp till 85% vatten! Om ytan stadigt krymper år efter år finns goda skäl att även isens massa minskar.

Den färgade linjen markerar medianen [1] för minsta isutbredning under 1981 – 2010

Arctic sea ice reached its annual summer minimum extent on Sept. 15, the second lowest minimum on record. Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center

“It was just really warm in the Arctic this year, and the melt seasons have been starting earlier and earlier,” said Nathan Kurtz, a sea ice scientist at NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. “The earlier the melt season starts, the more ice you generally lose.”

Thin ice also melts quicker than thicker floes. Dramatic drops in sea ice extent in 2007 and 2012, along with generally declining summer extent, has led to fewer regions of thick, multi-year ice that has built up over multiple winters. In addition, a recent study showed that warmer water from the Atlantic Ocean, which is typically deep below the colder Arctic waters, is creeping up closer to the bottom of the sea ice and warming it from below.


OBS: Då jag använder en gratisversion av WordPress kommer det att finnas annonser som snyltar på mina bloggar och läsare.

[1] Medianen är ett värde där halva antalet observationer ligger över och andra halvan under.

Related link: https://nsidc.org/arcticseaicenews/2020/09/arctic-sea-ice-decline-stalls-out-at-second-lowest-minimum/