Det Arktiska gränsskiktet och klimatförändringarna

Temperaturen i Arktis har de senaste 100 åren ökat nästan dubbelt så mycket som medeltemperaturen över hela jordytan. Det slås fast i FN:s senaste klimatrapport som nyligen presenterades. Ökningen kan i framtiden medföra att permafrost tinar och att sensommarhavsisen i Arktis är helt borta i slutet på detta sekel. I sin avhandling vid Meteorologiska institutionen, Stockholms universitet, har Thorsten Mauritsen bland annat studerat värmeutbytet mellan Arktiska ytan och atmosfären, vilket kan vara en av faktorerna bakom temperaturökningen. Den för närvarande mest utbredda förklaringen till orsaken till de snabba temperaturförändringarna vid Arktis är att jordytans reflektivitet har minskat. Is och snö reflekterar solljus mer effektivt än öppet hav och bar mark. När snön smälter på grund av uppvärmning absorberas mer solljus, vilket bidrar ytterligare till den eventuellt pågående uppvärmningen. För att denna process ska fortlöpa krävs att solen skiner. Men på vintern, då uppvärmningen i Arktis är som störst, befinner sig solen under horisonten mesta tiden. I sin doktorsavhandling vid Meteorologiska institutionen, Stockholms universitet, har Thorsten Mauritsen undersökt hur värmeväxlingen med atmosfären påverkar den Arktiska ytan. – Arktis skiljer sig från områden i mellanbredgraderna och tropikerna bland annat genom att medeltemperaturen i regel ökar med höjden från ytan och ungefär en kilometer uppåt. Därför rör sig värmen främst från atmosfären till ytan, alltså från det varma mot det kalla. Detta sker genom att turbulenta virvlar rör om i atmosfärens nedersta skikt, det så kallade gränsskiktet, berättar Thorsten Mauritsen. Den kalla luften nära Arktiska ytan är tyngre än den varma luften som ligger ovanför. Denna situation uppstår också i Sverige på natten när temperaturen vid ytan minskar. – Man säger att atmosfären i dessa fall är stabilt skiktad. Därför krävs det ordentligt med kraft, till exempel från starka vindar, för att kunna transportera ner värmen mot ytan, säger Thorsten Mauritsen. På grund av den stabila skiktningen i Arktis når inte de turbulenta virvlarna särskilt högt i atmosfären, från ett tiotal meter upp till några hundra meter. I Sverige är denna siffra vanligtvis 1-3 kilometer, medan omblandningen i Tropikerna i princip når ända upp till tropopausen (skiljelinjen mellan troposfären och stratosfären) på 15-18 kilometers höjd. Därför behöver en uppvärmning nära den Arktiska ytan bara resultera i att ett ganska tunt skikt värms upp, till skillnad från Tropikerna där det mesta av atmosfären måste värmas. – Min avhandling visar att den snabba uppvärmningen i Arktis delvis kan förklaras med detta. Samma effekt leder också till att antalet extremt kalla nätter i Sverige blir färre och att dygnsvariationerna blir mindre i framtiden, säger Thorsten Mauritsen. Avhandlingens titel: On the Arctic Boundary Layer - From Turbulence to Climate Ytterligare information Thorsten Mauritsen, Meteorologiska institutionen vid Stockholms universitet, tfn 073-7857423, e-post thorsten@misu.su.se