Klima a klimatická variabilita v oblasti Antarktického poloostrova Kamil Láska, Pavel Prosek Geografický ústav, Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita 27. března 2017 plochá Antarktidy = 13.829.430 km: nezaledněná oblast = 44.890 km2 (tj. 0,03 %) 7 Vinson Massif 4892 m M ■má kubatura ledu = 29 300 000 km3 -> 29,3.10141 —► 90 % sladké vody na Zemi Hranice a dělení Antarktidy Uvnitř polárního kruhu představuje oceán 66 % a pevnina 34% plochy Larsen C Ice Shelf Rift development to January 2017 ft* * * $ Sk? > Mi DAS Project, A.Luckman, Swansea University Schéma globální atmosférické cirkulace nad Antarktidou Dráhy cyklón v letním období (říjen-březen) v letech 1985-89 • Registrace barografu z 22.-25.2.1995 dokládající pokles tlaku vzduchu • o více než 24 hPa za 14 h (ostrov krále Jiřího, Jižní Shetlandy) 6555570143 blizzard na stanici J. G. Mendela Význam Antarktídy v globálním planetárním systému: zvětšuje odrazivost Země na ca 30 %; jako kryosférické prostředí má dlouhou „klimatickou paměť,, —► stabilizátor klimatu, čas odezvy na změnu klimatu ca 3 000 let; zvětšuje teplotní kontrast pól - rovník —► zesiluje cirkulaci atmosféry; Jižní oceán —► důležitá součást termohalinní cirkulace mořské vody; objemem ledu významně snižuje úroveň hladiny světového oceánu. 200 1. I 1, '7 - V" 2UO ' -4 1 «4 M pnfl. 1 ^ Snow"* ^/^J *3 3g ■gag i i * £ ° ..V\c rand Sir 5 'Snow Hi« i řetím stanice J. G. Mendela y. ostrov Jamese (2 500 km Argumenty pro umístění stanice: 1. Jde o oblast s velmi zajímavým geologickým vývojem. 2. Je typická velkou variabilitou klimatu (střídání oceánických a kontinentálních vlivů). 3. Území Ant. Poloostrova vykazuje největší oteplení za 50 let (průměrně o 2,5 °C, v zimě až o 5 C°, v létě jen o 1,5 C°). 4. Oteplení je velmi variabilní v čase, v zimě s periodou 2-4 teplé zimy a 1-3 studené zimy. To souvisí s periodicitou fenoménu El Nino a je významně ovlivněno mořským zámrzem. 5. Stanice je umístěna na pobřeží rozsáhlého, zhruba 6 tis. let pomalu odledňovaného území - poskytuje proto široké spektrum typů prostředí zajímavých pro řadu fyzickogeografických a biologických vědních disciplin. 6. Pobřežní poloha umožňuje provádět výzkum mořské bioty. Klimatotvorné faktory a jejich působení a) Astronomické - vyplývají z vlastností Země jako planety, ovlivňují přítok sluneční energie a její transformaci stejně jako pohyb vzduchu b) Geografické -jsou dány polohou a vlastnostmi různých částí zemského povrchu c) Cirkulační - umožňují přenos vzduchových hmot různých fyzikálních vlastností na Zemi d) Antropogenní - živelné a záměrné změny vlastností atmosféry a zemského povrchu související s činností člověka metres 200 100 SL- ■100 -200 Brázdil et al. (1986) INCIDENT EVAPORATION älkiiL ICE >✓ SHORT WAVE í!'--" DOWNWELLED l;ÍJl;( LONG WAVE RAIN UPWELLED LONG WAVE WIND - SALT- - EXTRUSION; DENSITY^ DOWN - — WELLING SENSIBLE HEAT — FLUX /V LATENT HEAT FLUX LAND MIXED: LAYER: 3 fTHERMOCLINE DENSITY BOUNDARYy^rg CURRENTS^-ql Turner & Marshall (2011) Cirkulační faktory a jejich působení Schéma globální atmosférické cirkulace nad Antarktidou © University of Wisconsin-Madison 18.4.2011 Meridionální transport tepla —> nejvýznamnější v atmosféře (výměna vzduchových hmot) —> dále v oceánu (mořskými proudy) eo O ■o n O re o. 0) ■Ľ o Q. c re I 1 I l I I I I ■ - RT (ERBE) ---NCEPOT - ----- NCEOAT(RT-OT) i i i i i i i i / S *vS, k, / ✓ 1 ' x _ / /" -"K* A/. \ _ ......ii 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ! 1 80 60 40 20 EQ 20 40 60 80 Latitude °N Peixoto & Oort (1992) Cirkulační faktory • nad vlastním kontinentem se drží centrální tlaková výše (nejstabilnější tlakový útvar - anticyklona na Zemi) • na okrajích přechází v pásmo nízkého tlaku s početnými tlakovými nížemi • v centru kontinentu jsou rychlosti větru malé a střední; vlivem uchylující síly zemské rotace na pobřeží vane JV až V vítr Oll .001 3 06 „09 ,Oi 09 OS O* Proudění nad kontinentem • katabatické, bariérové a konvergentní (sbíhavé) líidc] ialn: 13.7.3 oteu Bia FHL P -bo -70 -60 - 50 - 40 - 30 -zo -10 -bo -70 -50 -50 -40 -30 -zo -10 Roční chod teploty vzduchu Vos to k 10r J J Month • „stabilní" chod teplot v centrální Antarktidě je v kontrastu s velkou rozkolísaností teplot v okrajové (maritimní) části Antarktidy • důsledek vlivu frontálních systémů (cyklón) vyskytujících se při okrajích Antarktidy v brázdě nízkého tlaku vzduchu (podporující meridionální výměnu vzduchových hmot) Změny teploty vzduchu v oblasti Antarktického poloostrova sin *' 0° v z X, y 180° 65° Bellingshausen ostrov krále Jiřího "65°S Rothera Esperanza . DStrov Jamese rossg Marambio J.G.Mendel 4 n VII VIII IX XI XII Rothera v^a^sky Be|lin9sľiausen Esperanza Marambio J.G. Mendel zsz ZJZ Teplota vzduchu (°C) 2005-2015 -3,9 -2,6 -2,3 -4,8 -8,4 -7,0 Ambrožová & Láska (2016) vsv v VJV JJZ JJV Rozdíly četnosti směru větru mezi teplým a chladným půlrokem Příčiny změn teploty vzduchu v oblasti Antarktického poloostrova Faraday/ Ve mads ky Reanud * Livingston I T L A ŕV D King George I. stín I 'ľ^ Greenwich I. Snow t. 0 Smith I. Q Low I. Deception l Elephant I. 5^W y S V. D Urville I . JainL/ille I. Dundee P. N D S Palmer LTER (64" 46' S, 64° 03' W) 2.0xl0l 2.0x10^ i i i i i i....._i_i_i_i_i_i_í—i—i—i— 80 82 84 86 88 90 93 94 96 98 00 Year 1979-1997 1999-2014 55" S 60" S 65° S 55' S 60 S 65" S Trend koncentrace mořského ledu (%/10 let) 3 co Q. -10 Faraday/Vernadsky (65° 15' S, 64° 15' W) -r Meteorologická měření realizovaná pomocí automatických meteorologických stanic na Ulu Peninsula J.G.Mendel Base Davies Dome K UfflW K "í!----AS. Abernethy Flats Whisky Glacier Variabilita teploty vzduchu na ostrově J. Rosse - četnost vzduchových hmoto různých fyzikálních vlastnostech - vliv lokálních podmínek (mořský led, bariérový vítr a fén, aktivní povrch) Denní chod teploty vzduchu a atmosférického tlaku na stanici J. G. Mendela v závislosti na cirkulačních podmínkách Klimatická změna v Antarktidě a její důsledky Teplotní trend v období 1958-2008 Teplotní trend v období 1957-2006 -2.5 -1.25 0.0 1.25 2.5 C 31.1.2002 17.2.2002 23.2.2002 5.3.2002 Odezva glaciálního prostředí na klimatickou variabilitu Profilové georadarové měření pro určení reliéfu podloží a mocnosti ledovců Distance (m) 1500 1750 2250 520 m 480 I o' 440 =. 400 I in 360 i Engeletal. (2011) o 500 -S-1000 t1500 [I 2000 2500 3000 3500 4000 Distance (m) 1680 -subglacial sediments Whisky Glacier B 230 Distance (m) 460W-1 690 920 ' 1000 1500 2000 W-3 ........2w! Ií^H................. * - - • - . .............I................. 360 m (U 320 I 280 jä 240 l 200 t 0 S 500 f 1000 || 1500 2000 0 270 VV-1 540 81 T W-4 i...........*>-, 320 m 200 = 160 íu Rekonstrukce plošných a objemových změn ledovců mezi dekádami - největší ztráty hmoty ze všech studovaných ledovců Davíes Dome (s výjimkou šelfových ledovců) - významnější objemové změny než plošné (až 30%) - větší změny na východní pobřeží AP a Jižních Shetlandách než na západním pobřeží důsledek změny srážkových úhrnů Davies Dome (1979-2006) -0,32 m vod. ekv./ rok Whisky Glacier (1979-2006) -0,37 m vod. ekv./ rok Ve q a Island (1979-2006) Bahía del Diablo -0,31 m vod. ekv./ rok Jižní Shetlandv (1957-2000) Livingston Ice Cap -0,23 m vod. ekv./ rok Engelet al. (2011) Současné objemové změny hmoty ledovců na ostrově Jamese Rosse - pozitivní bilance hmoty v posledních letech (akumulace převládá nad ablací sněhu) - regionální anomálie v oblasti ostrova JR - důsledek poklesu teploty vzduchu a akumulace sněhové pokrývky James Ross Is. Vega Island Jižní Shetlandv (2009-2013) (2001-2011) (2007-2011) Whisky Glacier Bahía del Diablo Livingston Ice Cap 0,19 m vod.ekv./ rok -0,22 m vod.ekv/rok -0,67 m vod.ekv./ ro _ 120 J5 no cu 100 u 0 90 T3 v 80 1 70 u > 60 O Q- 50 03 40 "•>> > 30 Wh sky Gla< ;ier T-1- A 1 / f "W l 4 l\ [ v III. IV. V. VI. VII. VIII. IX. X. XI. XII. I. II. 2011 Láska et al. (2015) 2012 01/2009-01/2010 01/2010-01/2011 01/2011-01/2012 01/2012-01/2013 01/2013-01/2014 Odezva periglaciálního prostředí na klimatickou variabilitu 58°06'W 58 tepel, vodivost, struktura mořské terasy) Vliv základních meteorologických prvků na činnou vrstvu O 100 co o. < cd < o > o o OJ □ cd o re ^ -i Cl < cd =5 -27 -24 -21 -18 -15 -12 -9 -6 -3 0 3 6 Ground temperature (°C) 05 £- z> cd < co 9 12 O O > u O CD Z Q c co Hrbáčeket al. (2016) Období 2011-2013 AT (°C) -8.0 GT 5 cm (°C) -6.6 GT 75 cm (°C) -5.8 Max. výška sněhu (cm) 35 ALT (cm) 52-58 I -20 -10 0 Air temperature (°C) 10 Shrnutí • zásadní role atmosférické cirkulace (SAM) a pozitivní zpětné vazby mezi plochou mořského zámrzu (albedo) a teplotou vzduchu • významné rozdíly mezi západním a východním pobřežím AP (vliv orografické bariéry na pole větru, teploty vzduchu a další prvky) • změna trendu teploty vzduchu —► reakce ledovců a činné vrstvy • extrémně vysoká variabilita meteorologických prvků doložená na změnách oblačnosti, slunečního záření, teploty vzduchu, teploty činné vrstvy a výšky sněhové pokrývky Děkujeme za pozornost