Skąd na ocieplającym się globie fale siarczystych mrozów? Dominują dwa poglądy

Zima meteorologiczna obejmuje miesiące grudzień, styczeń i luty. Obecna zaczęła się u nas tak samo jak większość kilkunastu ostatnich zim: temperaturami znacznie przekraczającymi klimatyczną normę. Tak było przez cały grudzień, który – jak wyliczył IMGW – okazał się aż o 2,3 st. C cieplejszy od średniej wieloletniej. Dodajmy, że jest to średnia z okresu 1991–2020, który był znacznie cieplejszy od wcześniejszych dekad. Wydawało się więc, że reszta zimy będzie równie łagodna, a styczeń i luty pójdą w ślady grudnia. Były podstawy, by się tego spodziewać. Wszak średnia roczna temperatura na globie bije od trzech lat rekordy, zimy w Polsce są z dekady na dekadę coraz cieplejsze, a zeszłoroczny styczeń należał do najcieplejszych w historii pomiarów – przeskoczył normę wieloletnią o 3,2 st. C.

Gdy więc kilka dni po Nowym Roku temperatury w wielu regionach Polski zaczęły pikować, wielu sądziło, że – jak to się często zdarzało w ostatnich latach – wszystko skończy się na kilkudniowym wybryku pogodowym. Tym razem było jednak inaczej. Po pierwszej fali mrozów przyszła druga, a po niej trzecia, najsilniejsza jak dotąd, czyli ta z przełomu stycznia i lutego, gdy temperatura minimalna na Podlasiu i Suwalszczyźnie zjechała w pobliże –30 st. C. W efekcie cały tegoroczny styczeń okazał się w Polsce chłodniejszy od normy o ok. 3 st. C, a od poprzedniego stycznia aż o 6 st. C. Tak wskazują wstępne dane IMGW. Na ten wynik zapracowała głównie północno-wschodnia i centralna część kraju. W zachodniej i południowej Polsce styczniowy atak zimy był o wiele mniej dotkliwy, a mieszkający tam ludzie niekoniecznie będą wspominali tegoroczną zimę jako coś nadzwyczajnego.

Ekspres polarny

Faktem jest jednak, że takiej długiej i ostrej fali mrozów i opadów śniegu nie mieliśmy w Polsce od początku poprzedniej dekady (lata 2010-11). Skąd się wzięła, skoro klimat mamy coraz cieplejszy? Co ciekawe, w tej sprawie toczy się na świecie bardzo ożywiona debata. Zjawisko nie dotyczy bowiem tylko Polski, ale całej strefy umiarkowanej półkuli północnej. Potężne bąble chłodu spływające z Arktyki regularnie nawiedzają zimą również inne regiony Eurazji i Ameryki Północnej. Na początku lutego śnieżyce sparaliżowały wschodnią część USA, a mrozy dotarły aż do Florydy. W grudniu 2023 r. niezwykle mroźna masa powietrza przepłynęła znad Syberii do wschodniej części Chin, paraliżując transport, niszcząc uprawy i odcinając od prądu miliony ludzi w setkach miejscowości.

Za każdym razem, gdy przybywa taki „ekspres polarny”, odzywają się ci, którzy powątpiewają w zmianę klimatu lub wręcz jej zaprzeczają. Po drugiej stronie są te osoby, które każdą skrajność pogodową gotowe są przypisać zmianie klimatu. Dla nich każda dłuższa fala ostrych mrozów to uboczny skutek podnoszenia się temperatur na globie. A jak jest naprawdę? Naukowcy nie kwestionują oczywiście samej zmiany klimatu na Ziemi, natomiast różnią się, i to dość zasadniczo, gdy przychodzi im odpowiedzieć na pytanie, jak ta zmiana przekłada się na częstotliwość i intensywność takich epizodów mroźnej pogody jak tegoroczny.

Dominują dwa poglądy. Wielu badaczy faktycznie jest zdania, że zmiana klimatu globalnego zwiększyła częstotliwość takich adwekcji arktycznych mas powietrza, które wybierają sobie jakiś kawałek lądu w umiarkowanych szerokościach geograficznych półkuli północnej, a następnie zmrażają go, zasypują śniegiem oraz raczą gołoledziami, marznącymi deszczami, oblodzeniami i innymi zimowymi atrakcjami. Ci naukowcy jako bezpośrednią przyczynę wskazują szybko ocieplającą się Arktykę, która dzieli się chłodem z krainami sąsiadującymi z nią od południa.

Druga grupa nie podważa tego, że Arktyka się ociepla, ale nie dostrzega związku między tym zjawiskiem a częstotliwością fal mrozów spływających z północy na południe. Dla nich powroty mroźnych zim są przejawem naturalnej zmienności klimatu, która nakłada się na ocieplający trend. Ten ostatni jest niepodważalny, ale nie oznacza to przecież, że każdy następny styczeń czy luty będą cieplejsze od poprzedniego. Dwa ostatnie stycznie w naszym kawałku Europy – jeden znacznie cieplejszy od normy, a drugi znacznie chłodniejszy – są tego doskonałym przykładem. Naukowcy z tego obozu dowodzą zresztą, że ocieplenie ziemskiego klimatu stopniowo redukuje częstotliwość takich surowych zim w umiarkowanych szerokościach geograficznych: pół wieku temu były one normą, dziś zjawiają się od czasu do czasu, a w przyszłości zupełnie zanikną, jeśli temperatury na globie jeszcze bardziej się podniosą.

Klincz pogodowy

Spór zaczął się w 2012 r., kiedy Jennifer Francis z Rutgers University i Steven Vavrus z University of Wisconsin–Madison zwrócili uwagę na intrygującą zmianę w zachowaniu polarnego jet streamu. Jest to potężny strumień powietrza okrążający planetę z zachodu na wschód na wysokości 10–12 km. Jego trasa wiedzie mniej więcej nad południową Kanadą, a następnie nad północnym Atlantykiem, północną Europą i Syberią oraz północnym Pacyfikiem. Ta olbrzymia dmuchawa, w której powietrze porusza się ze średnią prędkością 150 km/h, powstaje w wyniku kolizji zimnych mas arktycznego powietrza z ciepłym powietrzem napływającym od zwrotnika. Im większa jest różnica temperatury i ciśnienia pomiędzy tymi dwiema masami, tym jet stream ma większą moc i mniej kręty przebieg. Pędzi wówczas wokół globu możliwie najkrótszą drogą, odgradzając arktyczne powietrze od reszty świata i zamykając je w potężnym niżu zwanym wirem polarnym, który sięga granicy stratosfery.

Francis i Vavrus zauważyli jednak, że od pewnego czasu z jet streamem dzieje się coś dziwnego – coraz częściej zdarza mu się wyhamować i zamiast pędzić prostą drogą, zaczyna meandrować. Na dodatek potrafi przysnąć na pewien czas i w efekcie cała cyrkulacja dostaje zadyszki. Fale upałów, susz, mrozów, śnieżyc czy też ulew mogą utknąć na wiele tygodni nad jakimś regionem. W tym samym czasie w sąsiednim regionie oddalonym o kilkaset kilometrów nie będzie nawet śladu ekstremalnej pogody. Takie blokady zdarzają się zwykle latem i jesienią, ale mogą się pojawić również zimą. Wówczas do jednej części kontynentu jet stream sprowadzi mroźną, wyżową pogodę, a do drugiej – korowód głębokich niżów barycznych z wichurami i ulewami. Tak właśnie było od połowy stycznia w Europie: u nas silne mrozy, a w Portugalii, Hiszpanii, Anglii i niektórych rejonach Francji uporczywe, największe od dekad nawałnice.

Skąd biorą się te pogodowe klincze? Francis i Vavrus za głównego winowajcę uznali błyskawiczny, znacznie szybszy od średniej globalnej, wzrost temperatur za kołem podbiegunowym północnym. W konsekwencji zmniejsza się różnica pomiędzy Arktyką a umiarkowanymi szerokościami geograficznymi, a to ona właśnie napędza jet stream. Dlatego coraz częściej zmienia się w leniwą rzekę z meandrami, które sięgają daleko na północ i południe. Jeśli to się dzieje zimą, pierwszy zawijas tłoczy cieplejsze powietrze w stronę bieguna północnego, drugi – zmraża arktycznym powietrzem, powiedzmy, połówkę Europy. Wszystko to z powodu szybko ocieplającej się Arktyki, która w najbliższych dekadach może częściej posyłać na południe takie pakiety zimna w meandrach leniwego jet streamu – prognozowali badacze.

Nasilenie rzekome

Zgrabna hipoteza tłumacząca pojawianie się nagłych i uporczywych ataków zimna – a także innych klinczów pogodowych w ciągu roku – zyskała wielu zwolenników. Do Francis i Vavrusa dołączyły dziesiątki badaczy. Topowe czasopisma naukowe, z „Science” i „Nature” na czele, od kilkunastu lat regularnie publikują prace, których autorzy dowodzą, że mniej więcej od początku tego stulecia bąble wiru polarnego wypełnione mroźnym, arktycznym powietrzem coraz częściej wędrują na południe za sprawą Arktyki rozgrzewanej generalną zmianą klimatu na globie, sprowokowaną – dodajmy – gigantycznymi emisjami gazów cieplarnianych. Sami autorzy hipotezy także nie próżnowali. W 2024 r. Francis w towarzystwie Judaha Cohena i Karla Pfeiffera opublikowała w „Nature Communications Earth & Environment” obszerną analizę danych z całej półkuli północnej, stwierdzając, że „wraz ze wzrostem temperatury w Arktyce rośnie prawdopodobieństwo bardziej surowych zim w północnej i wschodniej części USA, północnej i wschodniej części Europy oraz w północnej Azji, przy czym będą one pojawiały się zwykle w drugiej połowie sezonu”.

Traf chciał, a może nie był to przypadek, że dzień wcześniej, w innym prestiżowym czasopiśmie „Science Advances” opublikowany został artykuł, którego autorzy twierdzili coś dokładnie przeciwnego. Dowodzili mianowicie, opierając się na analizach danych pomiarowych z setek stacji meteorologicznych, że od początku ostatniej dekady XX w. liczba zimowych ekstremów pogodowych w umiarkowanych szerokościach geograficznych półkuli północnej wcale nie wzrosła, ale zmalała. „Rzekome nasilenie się tych skrajności to artefakt wynikający ze sposobu interpretacji danych. W rzeczywistości zimy są coraz cieplejsze, a ekstrema temperaturowe coraz mniej ekstremalne” – skwitował zespół, któremu liderował Russell Blackport, klimatolog z kanadyjskiej rządowej agencji Environment and Climate Change Canada. Jego sojusznik, klimatolog Gavin Schmidt, dyrektor NASA Goddard Institute for Space Studies w Nowym Jorku, wyzłośliwiał się w swoim blogu „RealClimate”: „Wielu ludzi od ponad dekady przeznaczyło mnóstwo czasu i wysiłku na udowodnienie, że jest inaczej. W dużym stopniu był to wysiłek i czas zmarnowany”.

Blackport i badacze, którzy zapisali się do jego obozu, konsekwentnie twierdzą, że wszystkie te ostatnie odwroty i powroty surowych zim w umiarkowanych szerokościach geograficznych mieszczą się doskonale w zakresie zmienności naturalnej klimatu i nie ma powodu, by wiązać je tak jednoznacznie z ociepleniem Arktyki. Jej doborowe hufce, z mrozami na czele, będą nadal wyruszały na południe w sprzyjających warunkach, tyle że coraz rzadziej za sprawą globalnego ocieplenia. Co do tego, że tak może się stać w dłuższej perspektywie czasowej, zgadzają się obie grupy badaczy. „Jeśli szybko powstrzymamy wzrost temperatur na globie, to pewnie mroźne i śnieżne zimy będą do nas powracały od czasu do czasu. Jeśli jednak temperatury globalne wzrosną, wówczas Arktyka w obecnej postaci odejdzie w przeszłość, a wraz z nią zimy, jakie znamy” – mówi Blackport.