Wszystkie trendy prowadzą do zera

Zmiana ilości lodu w Arktyce jest jednym z najbardziej widocznych i trudnym do podważenia objawem postępującego globalnego ocieplenia. Najłatwiej jest mierzyć powierzchnię pokrywy lodowej, którą można oszacować ze zdjęć satelitarnych. Regularne obliczenia objętości lodu jest znacznie trudniej osiągnąć. Jest tak z prostego powodu, że potrzebne do tego dane są ograniczone ze względu na koszty i czas potrzebny do ich zebrania.

Skonstruowany przez naukowców model PIOMAS (Pan-Arctic Ice Ocean Modeling and Assimilation System), zawiera najlepsze dostępne dane trendów objętości lodu w Morzu Arktycznym. Model uwzględnia wpływ cyrkulacji oceanicznych i czynników atmosferycznych takich jak prędkość wiatru, temperatura powietrza i zachmurzenie, oraz wszystkie inne dostępne pomiary. PIOMAS jest stale weryfikowany poprzez porównywanie z dostępnymi pomiarami robionymi z powierzchni lodu, z boi pomiarowych, łodzi podwodnych i satelitów. Poniższy rysunek pokazuje aktualne wyniki opublikowane przez Polar Science Center, University of Washington, USA.

Anomalie (odchylenia od średniej) masy lodu Arktyki w latach 1979-2011 na postawie PIOMAS (uaktualniony 2 maja 2011). Jednostki osi pionowej są w tysiącach kilometrów sześciennych. Trend liniowy (oznaczony linią niebieską) wynosi -3,6 tys. km3 na dziesięć lat. Kolory szare pokazują jedno i dwa standartowe odchylenia od trendu liniowego. http://psc.apl.washington.edu/wordpress/wp-content/uploads/schweiger/ice_volume/BPIOMASIceVolumeAnomalyCurrent.png

Łatwo zauważyć, że masa lodu w Arktyce spada i że tempo topnienia uległo w ostatniej dekadzie przyśpieszeniu. Według Polar Science Center całkowita objętość lodu waha się pomiędzy ok. 28,6 tys. km3 (maksimum w kwietniu) a 13,4 tys km3 (we wrześniu). Używając tych liczb i trendu liniowego można obliczyć, że za 37 lat okręty będą miały okresowo (we wrześniu) otwarty szlak żeglugi prowadzący przez biegun północny, a za 80 lat lody Arktyki ulegną całkowitemu stopnieniu.
Jednak korzystając z trendu liniowego zakładamy, że tempo topnienia lodu w przyszłości będzie mniej więcej takie, jak dotychczas, co jest wielkim uproszczeniem. Na lekcjach fizyki w szkole średniej uczono nas, że powierzchnie jasne dobrze odbijają promienie słoneczne, a im są ciemniejsze tym więcej energii słonecznej pochłaniają. Kurczenie się obszaru lodu (który odbija dużą część promieniowania) oznacza, że ilość energii słonecznej absorbowanej przez otwarte wody Oeanu Arktycznego z roku na rok wzrasta. Ta dodatkowa energia z kolei wywołuje dodatkowe topnienie. Dane pomiarowe już pokazują bardzo wyraźnie ten efekt.
Drugi rysunek (ze strony Arctic Sea Ice Blog) pokazuje bardziej szczegółową, miesięczną analizę danych z modelu PIOMAS. Na przykład purpurowa gruba linia na górze wykresu pokazuje objętość lodu w kwietniu (arktyczne maksimum), a czerwona tą objętość we wrześniu (arktyczne mimimum). Zamiast liniowego trendu pokazane są tutaj lepiej pasujące trendy kwadratowe.

Miesięczne trendy objętości lodu w Arktyce. Linie grube: PIOMAS, linie cienkie: trendy kwadratowe.
Oś pionowa na tym wykresie nie pokazuje odchylenia od średniej, lecz całkowitą objętość pokrywy lodowej w km3. Innymi słowy, kiedy linie sięgną zera, będzie to znaczy, że w danym miesiącu Arktyka będzie wolna od lodu. Na pierwszy rzut oka wykresy te wyglądają wręcz niewiarygodnie. Czy rzeczywiście Arktyka będzie okresowo bez lodu już w roku 2015 i całkowicie wolna od lodu około roku 2031? Dokładnej odpowiedzi na to pytanie nikt naprawdę nie zna. Dotychczasowe pomiary i znane prawa natury wskazują jednak na bardzo duże prawdopodobieństwo, że lody Oceanu Arktycznego znikną znacznie wcześniej, niż jeszcze niedawno prognozowali to nawet najbardziej odważni naukowcy.