Kólnandi sjór í víðara samhengi

Kólnun sjávarins hér í Norður Atlantshafinu er hið merkilegasta mál enda eru þetta mikil umskipti frá því hlýsjávarástandi sem ríkt hefur umhverfis landið í allnokkur ár. Það á eftir að koma í ljós hvort þetta sé tímabundið ástand eða langvarandi kæling og byrjun á kuldaskeiði á okkar slóðum í stíl við kalda tímabilið á seinni hluta 20. aldar. Ýmislegt hefur verið sett fram sem ástæður þessarar kólnunar. Talað hefur verið um veikingu Golfstraumsins, bræðsluvatn frá Grænlandi eða óhjákvæmilega náttúrulega sveiflu. Þótt eitthvað gæti verið til í þannig vangaveltum til lengri tíma, þá er sennilegasta skýringin á þessum atburði, nokkuð eindregið ríkjandi veðurástand undanfarinn vetur (eða jafnvel tvo vetur) sem nær yfir stóran hluta Norðurhvels allt frá Kyrrahafi til Atlantshafs. Þetta lýsir sér í myndinni hér að neðan sem ég föndraði sjálfur, en kortið í grunninum er af vefsíðunni Climate Reanalyser og sýnir hitafrávik sjávar nú um stundir.

Aðallatriðin í þessari veðurmynd eru leikin af stóru pílunum rauðu og bláu sem túlka ríkjandi legu skotvindana sem stjórnað hafa veðrinu með allskonar afleiðingum. Fyrst ber að nefna hæðina yfir vesturströnd Bandaríkjanna sem valdið hefur óvenjumiklum þurrkum í Kaliforníu. Eins og vera ber þá er ríkjandi sunnanátt vestur af hæðinni sem hitað hefur yfirborð Kyrrahafsins þarna við ströndina allt norður til Alaska. Í Alaska var óvenju hlýtt í vetur og nú í vor með tilheyrandi skógareldum. Þetta hafði einnig áhrif allt til Norður-Íshafsins en þar brotnaði ísinn óvenju snemma upp meðfram strandlengunni við Beauforthaf.

Kuldahlið alls þessa er síðan norðanloftið sem streymdi niður eftir Kanada og til norðausturríkja Bandaríkjanna og olli þar miklum hríðarveðrum og kuldum í vetur. Þótti mörgum þar alveg nóg um. Þetta kalda vetrarloft streymdi svo beint út á Atlantshafið og átti sinn þá í öllum þeim stormlægðum sem hrelltu okkur í vetur. Atlantshafið náði að draga úr mesta kuldanum áður en loftið náði til okkar hér á Íslandi en til mótvægis þá náði kalda vetrarloftið einnig að kæla yfirborð hafsins á stóru svæði sem smám saman hefur breitt úr sér allt til Evrópu.

Þannig má segja að ekki sé ein báran stök í veðurlaginu enda eru veðurkerfin samtengd þar sem eitt hefur áhrif á annað. Ómögulegt er líka að segja hver sé sökudólgurinn að þessu öllu saman eða hvort það sé eitthvað eitt frekar en annað. Kannski má líkja veðurlagi heimskringlunnar við hundinn sem eltist stöðugt við skottið á sér. Þó hefur verið talað um að stóru veðurkerfin hafi verið að læsast meira en áður í eitthvað ríkjandi ástand, mánuðum eða misserum saman og aukið þar með á allskonar öfgar. Einnig hefur verið rætt að vestanvindabeltið á Norðurhveli hafi full mikið verið að hægja ferðina og þá með stærri bylgjuhreyfingum til norður og suðurs, eins og hér hefur verið lýst. Svona svipað og fljót sem liðast um láglendissvæði. Ástæðan fyrir þeirri hægingu sé þá hlýnandi norðurslóðir sem þýðir minni hitamunur milli norður- og suðursvæða. Hugsanlega er það tilfellið - en kannski ekki.

- - -

Smá ítarefni:

Falling Snow Records, http://eapsweb.mit.edu/news/2015/falling-snow-records

Jet Stream Steers Atlantic Currents, http://www.livescience.com/50998-jet-stream-controls-atlantic-climate-cycles.html

Alaska’s climate hell: Record heat, wildfires and melting glaciers signal a scary new normal

Athugasemdir

[Hörður Þórðarson, 21.6.2015 kl. 19:11]

Takk fyrir þessar góðu útskýringar, Emil.

Það er sumst staðar aðeins ladara en venjulega. Á móti kemur að annars staðar er miklu hlýrra:

http://www.salon.com/2015/06/19/alaskas_climate_hell_record_heat_wildfires_and_melting_glaciers_signal_a_scary_new_normal/

"But crews have been preparing for a season marked by unusually hot, dry weather — and following a winter marked by below-average snowfall — that can exacerbate the blazes. Any associations you might have with Alaska being a generally chilly place, actually, were belied by last month’s heat wave: with average temperatures 7.1 degrees above normal, the state had its hottest May in 91 years of record-keeping. Here, via NASA’s Earth Observatory, is what that deviation looked like:"

7.1 stig yfir meðallagi er ekkert smáræði.

[Erlingur Alfreð Jónsson, 21.6.2015 kl. 22:47]

Er þetta nú alveg rétt hjá þér Emil: "...en til mótvægis þá náði kalda vetrarloftið einnig að kæla yfirborð hafsins á stóru svæði...".  Er þessu ekki venjulega öfugt farið?

http://people.cas.sc.edu/carbone/modules/mods4car/ccontrol/controls/ocean.html

[Emil Hannes Valgeirsson, 21.6.2015 kl. 23:24]

Kalda vetraloftið sem ég tala þarna um og streymir út á Atlantshafið frá Kanada er langt neðan frostmarks og getur því ekki annað en kælt hafið. Neðstu lög kalda loftsins aftur á móti hitna vegna sjávarins og þá myndast östöðugeiki og éljaklakkar að vetrarlagi sem geta náð hingað sem útsynningsél frá suðvestri.

Ef hins vegar hlýtt suðlægt loft leitar hingað norður í höf, þá er þessu öfugt farið. Þá er sjórinn kaldari en loftið. Loftið hitar þá sjóinn og sjórinn kælir neðsta lag loftsins þannig að þoka eða þokusúld myndast. Síðasta vetur var lítið um slíkt veðurlag sem á sinn þátt í sjávarkólnuninni.

[Erlingur Alfreð Jónsson, 22.6.2015 kl. 15:32]

Ég held að þú ofmetir stórlega getu lofthjúpsins til að kæla hafið eins og þú lýsir. Hafið er alla jafna kalt og efstu 20 metrarnir eða svo eru fyrst og fremst hitaðir af sólskini frekar en hitaflutningi úr lofthjúpnum einum og sér. Hitabreytingar í hafi eru hægar á meðan þessu er öfugt farið með lofthjúpinn þar sem hiti breytist hratt, m.a. af völdum lægri sjávarhita. Kalt loft sem kemur af landi yfir heitari sjó hitnar því mun hraðar en það nær að kæla hafið á móti, verður þanig óstöðugt og stígur með þeim afleiðingum sem þú nefnir, þ.e. myndar ský þegar það kólnar á ný og fellur svo sem úrkoma þegar það kemur yfir land á ný.

Líklegra er því að þessi mikli lægðagangur sem þú nefnir, með miklu skýjafari, hafi þau áhrif að yfirborð hafsins helst kaldara/kólnar (þ.e. hitnar ekki eins mikið) vegna minni inngeislunar sólar, frekar en að kalt loft sé að kæla yfirborðslagið.

[Emil Hannes Valgeirsson, 22.6.2015 kl. 16:58]

Þessi kólnun sem ég tala um, á fyrst og fremst við um yfirborðssjóinn. Kalda loftið frá Kanada er kannski eitthvað um -20°C og hlýtur því að kæla verulega ef það fær að streyma hvað eftir annað á haf út. Næst landi, t.d. við Nýfundnaland dugar það til að kæla yfirborðssjóinn nægilega svo að hafís myndist en hann var einmitt með mesta móti þar í vetur.

En það getur verið ýmislegt í þessu. Það er líka möguleiki á að eindregnir landvindar frá meginlandinu hjálpi til að soga upp kaldan djúpsjó en það er ágiskun. Ég hef hinsvegar enga trú á að sólarleysi geti kælt hafið svona norðarlega - sérstaklega ekki að vetri til.

[Halldór (IP-tala skráð) 22.6.2015 kl. 21:35]

Hér geturðu séð hvar sjórinn er að kólna (hita loftið, + tölur, því flæðið er jákvætt upp) og hvar sjórinn er að hlýna (kæla loftið). Eins og stendur eru austanáttir frekar að verma sjóinn þar sem hann hefur verið sem kaldastur síðustu mánuði.

http://brunnur.vedur.is/kort/ecm0125/2015/06/22/12/ecm0125_djup_sshf_10uv_sst-t925.html

[Erlingur Alfreð Jónsson, 22.6.2015 kl. 22:15]

Nú skoðaði ég betur þennan hlekk sem þú vísar til sem heimild fyrir gögnin og myndina sem þú notar í færslunni. Mér sýnist myndin vera af Sea Surface Temperature Anomaly: ...kortið í grunninum er af vefsíðunni Climate Reanalyser og sýnir hitafrávik sjávar nú um stundir."

Hér er því ekki um eignlegan sjávarhita að ræða, eins og færsla bendir til, heldur er um að ræða lofthita í 2 metra hæð yfir sjó reiknað út af loftslagslíkani, einsog kemur fram í athugasemdum á síðunni. Þetta virðast því ekki vera beinar mælingar sem notaðar eru og þar að auki ekki hitastig sjávar eins og færslan gaf í skyn.

Ég get hvergi fundið upplýsingar eða myndir á þessari síðu sem sýna eiginlega sjávarhita, enda er þetta loftlagssíða. Endilega leiðréttu mig ef þetta er rangt.

Svo virðist sem þú sért að vísa til örþunns lags á yfirborði sjávar sem kallast skin layer og er yfirleitt minna en 1 mm á þykkt. (Ég taldi að um mun þykkara lag væri að ræða, eins og sést í annari athugasemd minni.) Lægra hitastig þessa örþunna lags er m.a. af völdum að lægri lofthita eins og þú bendir á, en ekki síður af völdum hærri vindstyrks, minni raka og, að því ég tel, minni inngeislunar sólar.

Heimild: http://earth.esa.int/workshops/ers97/papers/ridley/index-2.html

[Emil Hannes Valgeirsson, 22.6.2015 kl. 23:24]

Þakka Halldóri fyrir vísunina í kortin. Kannski fer þetta eitthvað að jafna sig ef austanáttirnar haldast.

En Erlingur. Þessi kólnun nær nú væntanlega heldur dýpra en þessi eini millimetri. Nær væri að tala allavega um nokkra metra. Já þetta kort sýnir frávik yfirborðssjávar frá meðalhita. Sjórinn er auðvitað mun kaldari í norðri heldur en suðri, en með því að sýna frávik frá meðalhita sést mun betur hvað er að gerast. Það er líka hægt að velja að sýna sýna sjálfan sjávarhitann eins og hann er áætlaður á Climate Renaliser, þá þarf bara að velja Sea Surface temperature (ekki Anomaly).

Þetta með 2 metrana, það á við um kortin fyrir lofthita. En ekki sjávarhitann.

[Erlingur Alfreð Jónsson, 23.6.2015 kl. 02:29]

Eins og útskýrt er á síðunni er Sea Surface Temperature (SST) fundinn út frá skin temperature model. Bæði UK MetOffice, NASA og fleiri heimildir skilgreina skin layer á sea surface sem örþunnt lag á yfirborðinu. Það sem dýpra er kallast bulk SST. En hvar á að draga mörkin þegar rætt er um sjávarhita?

"The actual thickness of the skin layer depends on the local energy flux of the molecular transports, which is usually less than 1 mm thick and can persist at wind speed up to 10 m/s." (http://disc.sci.gsfc.nasa.gov/oceans/science-focus/modis/MODIS_and_AIRS_SST_comp.shtml)

"The skin effect is the temperature gradient that forms across the top millimetre of the ocean where turbulent mixing is greatly diminished and a viscous layer forms." (http://research.metoffice.gov.uk/research/nwp/satellite/infrared/sst/conversion.html)

"At the surface, there is a cool skin, a layer a few millimeters thick that is due to the exchange of heat and moisture to the atmosphere as well as the emission of infrared radiation, the radiation just beyond red on the electromagnetic spectrum. Below that in the daytime is a warm layer a few centimeters thick that is caused by the absorption of sunlight (Fairall et al. 1996)"(http://www.u.arizona.edu/~brunke/research/skin.html)

"In the past and at present infrared satellite data have been and are used to estimate the same type of SST measured first by ships and then later by drifting/moored buoys.  Referred to generally as bulk SST, measurements from buoys and ships are collected at depths from 0.5 to 5m below the sea surface.  This is in contrast with infrared SST measurements which due to the high emissivity of sea water are representative only of depths of approximately 10 microns within the oceanic skin layer." (http://icoads.noaa.gov/advances/emery.pdf, bls.1)

Ég fæ því ekki betur séð en að grafið sem þú notast við sé byggt á afar þunnu lagi fast við yfirborðið.

Þá má líka velta fyrir sér nákvæmni SST mælinganna fyrir þetta hafsvæði sem þú vísar til því mælingar frá gerfihnöttum eru framkvæmdar með innrauðum myndum og ský hafa áhrif á gæði þeirra. Þess vegna eru gögn frá þeim leiðrétt með ákveðnum algorithma sem forvitnilegt væri að sjá hversu nákvæmur er þegar kemur að miklu lægðasvæði með mikilli og þykkri skýjahulu.

[Emil Hannes Valgeirsson, 23.6.2015 kl. 08:30]

Hversu djúpt nákvæmlega kólnunin nær vitum við ekki en sjórinn hefur kólnað við yfirborð á mjög stóru svæði og það er merkilegt. Maður vonar þó að þetta sé tímabundið ástand og það gæti verið það, ef ástæðan er veðurfarsleg eðlis eins og ég tala um, en ekki t.d. hæging Golfstraumsins eða stór kaldsjávarsending úr norðurhöfum.

http://www.fiskifrettir.is/frettir/117905/

http://www.vg.no/nyheter/innenriks/klimatrusselen/derfor-faar-vi-ingen-super-sommer/a/23427100/

[Bolli (IP-tala skráð) 24.6.2015 kl. 01:25]

Þetta er ágætis mynd og lýsing á því ástandi sem hefur verið ríkjandi síðustu tvo vetur. 

Hér er lýsing á samspili sjávar og lofthjúps: eesc

"Conduction: When air is contact with the ocean is at a different temperature than that the sea surface; heat transfer by conduction takes place. On average the ocean is about 1 or 2 degrees warmer than the atmosphere so on average ocean heat is transferred from ocean to atmosphere by conduction. The heated air is more buoyant than the air above it, so it convects the ocean heat upward into the atmosphere. If the ocean were colder than the atmosphere (which of course happens) the air in contact with the ocean cools, becoming denser and hence more stable, more stratified. As such the conduction process does a poor job of carrying the atmosphere heat into the cool ocean. This occurs over the subtropical upwelling regions of the ocean. The transfer of heat between ocean and atmosphere by conduction is more efficient when the ocean is warmer than the air it is in contact with. On global average the oceanic heat loss by conduction is only 24 watts per square meter.

Latent Heat: The largest heat loss for the ocean is due to evaporation, which links heat exchange with hydrological cycle (Fig. 4). On global average the heat loss by evaporation is 78 watts per square meter. Why so large? Its because of the large heat of vaporization (or latent heat) of water, a product of the polar bonding of the H2O molecule, as discussed in the Ocean Stratification lecture. Approximately 570 calories (2.45 x 106 joules) are needed to evaporate one gram (kilogram) of water! A gram of water is roughly one cubic centimeter, amounts to a loss of one centimeter of water per a square centimeter of ocean surface area. The water vapor leaving the ocean is transferred by the atmosphere eventually condensing into water droplets forming clouds, releasing its latent heat of vaporization in the atmosphere, usually quite remote from the site of the evaporation, thus representing a significant form of heat transfer, later heat transfer.

The annual heat flux between ocean and atmosphere is formed by the sum of all of the heat transfer process: solar and terrestrial radiation; heat conduction and evaporation. While the ocean gains heat in low latitudes and losses heat in high latitudes, the largest heat loss is drawn from the warm Gulf Stream waters off the east coast of the US during the winter, when cold dry continental air spreads over the ocean. An equivalent pattern is found near Japan, where the Kuroshio Current is influenced by the winter winds off Asia. It is in these regions that the atmosphere takes over as the major meridional heat transfer agent."

[Emil Hannes Valgeirsson, 24.6.2015 kl. 12:36]

Takk Bolli. Neðst í textanum hér að ofan er talað um hvernig vetrarloft frá meginlandinu kælir Golfstrauminn undan austurströndum Bandaríkjanna.

"... the largest heat loss is drawn from the warm Gulf Stream waters off the east coast of the US during the winter, when cold dry continental air spreads over the ocean."

Þessi áhrif hljóta að aukast mjög og vera víðtækari á svona köldum vetrum á þessum slóðum eins og reyndin var síðasta vetur.