Frostrøyk over Isfjorden en kald vinterdag i mars 2018.
Frostrøyk over Isfjorden en kald vinterdag i mars 2018.

En enorm atmosfærisk virvel kan være årsaken til Svalbards iskalde start på 2020

POPULÆRVITENSKAP: Virvelen er å finne i den arktiske atmosfæren hver vinter, men i år har den vært særlig sterk, og den har gitt ekstremt kald luft i høyden over store deler av Arktis. Dette kan forklare både den kalde vinteren på Svalbard og de rekordmilde forholdene i Skandinavia.

Publisert

Svalbard har hatt en kaldere start på året, sammenlignet med de senere år. Hva skyldes dette avviket?

Januar til mars 2020 var en relativt kald periode på Svalbard, der værstasjonene våre på Spitsbergen knapt registrerte episoder med temperaturer over 0 °C. På Svalbard lufthavn var mars for første gang siden 2005 under 1961-1990 normalen, mens store deler av Arktis var svært mild.

Selv om også april startet nokså kaldt, har temperaturene på Svalbard i siste halvdel av april vært godt over normalen og måneden som helhet endte 3,3 grader over normalen.

Vi har brukt et datasett som viser hvor luftmassene over Svalbard kommer fra, til å analysere lufttemperaturen i januar, februar og mars for 2020. Resultatene har vi sammenliknet med perioden 2001-2019, og er illustrert i figuren litt lenger ned i teksten.

Kort oppsummert viser våre analyser at det i 2020 var unormalt mange dager der luften kom fra nord eller nordøst. På Svalbard er disse luftmassene blant de kaldeste. De gir typisk temperatur i vintermånedene på rundt -15 på Svalbard lufthavn.

Den store hyppigheten av nordlige luftstrømmer har tilført mer sjøis til Svalbard-regionen. Våre data viser mer sjøis enn vi har hatt på lenge. Her skiller Svalbard seg fra Arktis som helhet. Resten av Arktis har nemlig hatt mindre is enn «normalen» så langt i 2020.

Frekvens av værtyper over Spitsbergen i januar til mars 2020 sammenliknet med perioden 2001-2019. De 21 værtypene er betegnet med store bokstaver som angir hvor luftmassene kommer fra (for eksempel N = nordlig, NE = nord-østlig) og små bokstaver som viser typen trykksystem (a = høytykk, c = lavtrykk). I tillegg til de 16 typene med en veldefinert retning, inkluderer datasettet også fire værtyper der luftmassene ligger i ro over Spitsbergen (Ca, Ka, Cc, Bc) og en uklassifisert type x. Resultatene av analysen viser et stort avvik for spesielt de nord- og nordøstlige typene Nc og NEc i 2020. Totalt var det 35 dager i januar, februar og mars 2020 med disse kalde værtypene, sammenliknet med gjennomsnittlige 16 dager for samme måneder i perioden 2001-2019. Data fra Tadeusz Niedzwiedz
Frekvens av værtyper over Spitsbergen i januar til mars 2020 sammenliknet med perioden 2001-2019. De 21 værtypene er betegnet med store bokstaver som angir hvor luftmassene kommer fra (for eksempel N = nordlig, NE = nord-østlig) og små bokstaver som viser typen trykksystem (a = høytykk, c = lavtrykk). I tillegg til de 16 typene med en veldefinert retning, inkluderer datasettet også fire værtyper der luftmassene ligger i ro over Spitsbergen (Ca, Ka, Cc, Bc) og en uklassifisert type x. Resultatene av analysen viser et stort avvik for spesielt de nord- og nordøstlige typene Nc og NEc i 2020. Totalt var det 35 dager i januar, februar og mars 2020 med disse kalde værtypene, sammenliknet med gjennomsnittlige 16 dager for samme måneder i perioden 2001-2019. Data fra Tadeusz Niedzwiedz

Mulige årsaker

Hva skyldes så disse lave temperaturene? Trolig kan en av årsakene være en kraftig storstilt virvel, kalt polarvirvelen, med lavt trykk som ga ekstremt kald luft i høyden over et stort område i Arktis. Virvelen er der hver vinter, men har ifølge flere uavhengige kilder vært mer stabil over Arktis enn vanlig.

Klimaforskeren James E. Overland fra amerikanske NOAA svarte på en henvendelse fra oss at polarvirvelen i 2020 var en av de sterkeste siden målingene startet.

Dette har gitt svært lave temperaturer i den delen av atmosfæren som kalles stratosfæren, og forhindret at luft fra lavere breddegrader ble ført inn over Arktis. Dette bidro også til å svekke ozonlaget de første månedene av 2020 og fram til slutten av april. De lave temperaturene i stratosfæren fremmer nemlig de kjemiske prosessene som bryter ned ozon.

Rekordmilde forhold i Skandinavia

Den kalde og stabile stratosfæren over Arktis førte til sterke temperaturkontraster med luftmasser lengre sør. Dette bidro til et markert og sterkt vindfelt, kalt jetstrøm, i randsonen av polarvirvelen og førte til at lavtrykkene ikke beveget seg helt opp til Svalbard. I stedet tok lavtrykkene en sørligere bane, noe som ga rekordmilde forhold i Skandinavia og store deler av Europa.

I enkelte andre områder av Arktis var det også kaldt. Blant annet var vintertemperaturen i Alaska denne vinteren lav, og forskere vi har vært i kontakt med bekrefter at dette trolig kan knyttes til lave temperaturer i stratosfæren og høy såkalt AO-indeks. Denne indeksen beskriver typiske variasjoner i den atmosfæriske sirkulasjon over Arktis. Når AO-indeksen er høy, gir det et konsentrert og sterkt, og oftest vestlig vindfelt i høyere luftlag mot Norge. Det sterke vestavindsfeltet gir også stor transport av mild luft mot det norske fastlandet.

Høy AO stemmer godt med milde, nedbørrike vintre på det norske fastlandet, som vi har hatt både denne vinteren og i 1990.

Men på Svalbard er det lite sammenfall mellom vintertemperatur og AO, da kun små variasjoner i den kraftige og smale jetstrømmen lengre sør kan avgjøre om Svalbard blir liggende i varme eller kalde luftmasser, uansett om indeksen er høy eller lav. Så derfor er det ikke så overraskende at vinteren 1990 var mild på Svalbard, mens årets vinter er kald.

Kobling til global oppvarming?

Global oppvarming bidrar til generell oppvarming av den laveste delen av atmosfæren (troposfæren) og avkjøling av laget i atmosfæren over (stratosfæren). Da snakker vi om høyder fra 10 til 50 kilometer over jordoverflaten. Det er dokumentert at varm troposfære og kald stratosfære kan lede til økt AO, som altså sammenfaller med milde vintre på det norske fastlandet.

Forrige gang lignende forhold ble observert over Arktis var våren 2011. Vi kan likevel foreløpig ikke si noe annet enn at dette er en del av normal stratosfærisk værvariabilitet. Vi vet ikke sikkert om den uvanlig stabile arktiske polare virvelen i 2020 kan knyttes til global oppvarming.

For mars på Svalbard isolert sett, er det likevel verdt å merke seg at hele 50 tidligere marsmåneder var kaldere enn i 2020, i en temperaturserie som går tilbake til 1899 for Svalbard lufthavn, slik du kan se illustrert i figuren nedenfor. Og det til tross for at årets mars har vært dominert av kalde luftmasser som strømmer fra nord. I teorien burde det da vært enda kaldere. Dette kan trolig både tilskrives lite sjøis på Isfjorden under spesielt første del av mars 2020, samt bidraget fra den generelle globale oppvarmingen, som fører til at alle luftmasser over Svalbard nå er varmere enn tidligere.

Månedstemperatur i mars for Svalbard lufthavn for perioden 1899 til 2020. I denne serien er hele 50 tidligere marsmåneder kaldere enn 2020.
Månedstemperatur i mars for Svalbard lufthavn for perioden 1899 til 2020. I denne serien er hele 50 tidligere marsmåneder kaldere enn 2020.

Havtemperatur kan også være en del av forklaringen

Naturlige variasjoner i havtemperaturen i Atlanterhavsstrømmen har også stor betydning for lufttemperaturen på Svalbard.

De siste 10-20 årene har både naturlige svingninger i temperaturen i havet og effekten av global oppvarming spilt på lag, noe som har ført til betydelig mer varme i Atlanterhavsstrømmen og et sterkt redusert isdekke i Barentshavet og rundt Svalbard. I 2019 og 2020 kan en svakere og kaldere Atlanterhavsstrøm ha bidratt til mer is i Barentshavet og rundt Svalbard, noe som kan være med på å forklare den kalde starten på året.

Dessverre vil nok koronakrisen føre til at datatilfanget fra havområdene våren 2020 blir mindre enn det har vært de senere år, fordi årlige tokt med målinger av strøm, temperatur og saltholdighet har blitt avlyst. Dette gir en påminnelse om hvor viktig det er med lange, gode måleserier når værforholdene en enkelt sesong skal betraktes i et klimaperspektiv.

Stor naturlig variasjon på Svalbard

Fra de lange meteorologiske og oseanografiske måleseriene vi har fra Svalbard, ser vi at de naturlige variasjonene fra år til år og tiår til tiår er store. Middeltemperaturen for mars i år er et godt eksempel når den sammenlignes med de siste årene: Den ligger mer enn 10 grader lavere enn middeltemperaturen for mars i 2012, som du kan se i figuren ovenfor.

Det er også verdt å merke seg at selv om mars 2020 var kald, skal vi ikke lenger tilbake enn til 1977 for å finne en mars måned som var 7 grader kaldere, og mars måned i 1917 som var mer enn 10 grader kaldere enn i år.

De store variasjonene i lufttemperaturen over Svalbard vil fortsette også under global oppvarming, men variasjonene skjer omkring stadig høyere middelverdier.

Mer informasjon om klimaendringer og klimatilpasning på Svalbard finnes i rapporten Climate in Svalbard 2100.

Takk til forskerne Tadeusz Niedzwiedz, James E. Overland og John Walsh for oppdaterte data og kommentarer knyttet til denne artikkelen.