–>AGU
WASHINGTON – Maleńkie doliny w pobliżu wierzchołka pokrywy lodowej Antarktydy osiągają temperatury prawie minus 100 stopni Celsjusza (minus 148 stopni Fahrenheita) w zimie, stwierdza nowe badanie. Wyniki mogą zmienić zrozumienie naukowców, jak niskie temperatury mogą się pojawić na powierzchni Ziemi, według badaczy.
Naukowcy ogłosili w 2013 roku, że znaleźli najniższe temperatury na powierzchni Ziemi: Czujniki na kilku satelitach obserwujących Ziemię zmierzyły temperatury minus 93 stopni Celsjusza (minus 135 stopni Fahrenheita) w kilku miejscach na East Antarctic Plateau, wysokim śnieżnym płaskowyżu w środkowej Antarktydzie, który obejmuje biegun południowy. Ale naukowcy zmienili to początkowe badanie z nowymi danymi i stwierdzili, że temperatury faktycznie osiągają minus 98 stopni Celsjusza (minus 144 stopnie Fahrenheita) podczas południowej nocy polarnej, głównie w lipcu i sierpniu.
Gdy naukowcy po raz pierwszy ogłosili, że znaleźli najzimniejsze temperatury na Ziemi pięć lat temu, ustalili, że trwałe czyste niebo i lekkie wiatry są wymagane dla temperatur, aby zanurzyć się tak nisko. Ale nowe badania dodają zwrot do tej historii: Nie tylko czyste niebo jest konieczne, ale powietrze musi być również bardzo suche, ponieważ para wodna zatrzymuje trochę ciepła w powietrzu.
Badacze zaobserwowali ultra-niskie temperatury w małych spadkach lub zagłębieniach w Antarktycznym Arkuszu Lodowym. Super zimne, super suche powietrze jest gęstsze niż nieco cieplejsze powietrze wokół niego, więc wpada do zagłębień i zostaje uwięzione. To pozwala powierzchni śniegu i powietrzu nad nim dalej się ochładzać, aż do momentu, kiedy jasne, spokojne, suche warunki się zmienią i zimne powietrze zmiesza się z cieplejszym powietrzem wyżej w atmosferze.
„W tym obszarze widzimy okresy niewiarygodnie suchego powietrza, a to pozwala ciepłu z powierzchni śniegu łatwiej wypromieniować w przestrzeń” – powiedział Ted Scambos, starszy pracownik naukowy w National Snow and Ice Data Center na Uniwersytecie Colorado-Boulder i główny autor nowego badania w Geophysical Research Letters, czasopiśmie Amerykańskiej Unii Geofizycznej.
Rekord z minus 98 stopni Celsjusza jest o tak zimno, jak to jest możliwe, aby uzyskać na powierzchni Ziemi, według naukowców. Aby temperatura spadła tak nisko, czyste niebo i suche powietrze muszą utrzymywać się przez kilka dni. Temperatury mogłyby spaść nieco niżej, gdyby warunki trwały przez kilka tygodni, ale jest to bardzo mało prawdopodobne, Scambos said.
Warunki śnieżne na kempingu w pobliżu stacji Vostok w Antarktyce latem.
Credit: Ted Scambos, NSIDC/University of Colorado-Boulder.
Znalezienie najzimniejszego miejsca
Wysokie wzniesienie Płaskowyżu Wschodnioantarktycznego i jego bliskość Bieguna Południowego dają mu najzimniejszy klimat spośród wszystkich regionów na Ziemi. Najniższa temperatura powietrza kiedykolwiek zmierzona przez stację pogodową, minus 89 stopni Celsjusza (minus 128 stopni Fahrenheita), została tam zarejestrowana na rosyjskiej stacji Wostok w lipcu 1983 r.
Ale stacje pogodowe nie mogą mierzyć temperatur wszędzie. Tak więc w 2013 roku Scambos i jego koledzy postanowili przeanalizować dane z kilku satelitów obserwujących Ziemię, aby sprawdzić, czy mogą znaleźć temperatury na płaskowyżu jeszcze niższe niż te zarejestrowane w Vostok.
W nowym badaniu przeanalizowali dane satelitarne zebrane podczas zimy na półkuli południowej w latach 2004-2016. Wykorzystali dane z instrumentu MODIS na pokładzie satelitów NASA Terra i Aqua, a także dane z instrumentów na satelitach NOAA Polar Operational Environmental Satellites.
Badacze początkowo widzieli szeroki region płaskowyżu ponad 3500 metrów (11 000 stóp) nad poziomem morza, gdzie temperatury regularnie spadały poniżej minus 90 stopni Celsjusza (minus 130 stopni Fahrenheita) na powierzchni śniegu. Najniższa zaobserwowana przez nich temperatura wynosiła minus 93 stopnie Celsjusza (minus 135 stopni Fahrenheita).
Dane z instrumentów MODIS są kalibrowane przy użyciu pomiarów temperatury ze stacji meteorologicznych na ziemi. W 2016 roku NASA przekalibrowała dane MODIS z bardziej aktualnymi pomiarami stacji pogodowych, a badacze ponownie przeanalizowali dane dotyczące temperatury. Warunki pogodowe na płaskowyżu nie zmieniły się, ale skorygowane dane satelitarne dały badaczom dokładniejszy obraz tego, jaka była rzeczywista najniższa temperatura.
Odkryli, że rekordowo niska była o około 5 stopni Celsjusza (9 stopni Fahrenheita) zimniejsza niż pierwotnie podawali, około minus 98 stopni Celsjusza (minus 144 stopnie Fahrenheita).
Utrzymujące się wiatry kształtują powierzchnię śniegu Antarktydy Wschodniej w małe formy wydmowe zwane 'sastrugi’.
Credit: Ted Scambos, NSIDC/University of Colorado-Boulder.
Jak zimno może się zrobić?
Scambos i jego koledzy przeanalizowali teren, na którym widzieli te ultra-niskie temperatury i stwierdzili, że wystąpiły one w małych zagłębieniach o głębokości od 2 do 3 metrów (6 do 9 stóp) w powierzchni lodu, po południowej stronie wysokich grzbietów na płaskowyżu.
Interesująco, badacze zauważyli całe skupisko miejsc, gdzie temperatury pogrążyły się prawie dokładnie do tego rekordowo niskiego poziomu w okresie 14 lat, nawet jeśli znajdowały się setki kilometrów od siebie. To skłoniło ich do zastanowienia: Czy istnieje granica tego, jak zimno może się zrobić na płaskowyżu?
Aby temperatura spadła do tego rekordowo niskiego poziomu, niebo musi być czyste, a powietrze musi być suche jak kość przez kilka dni. Po tym, jak temperatura spadnie poniżej pewnego punktu, powietrze ochładza się tak wolno, że nie może stać się odczuwalnie zimniejsze, zanim warunki pogodowe się zmienią, jak twierdzą naukowcy. Minus 98 stopni Celsjusza, a następnie, wydaje się być limitem, jak zimno może dostać się na powierzchni Ziemi, Scambos powiedział.
„Jest limit, jak długo warunki utrzymują się, aby pozwolić mu schłodzić się do tych bardzo niskich temperatur, a limit, jak wiele ciepła można faktycznie uzyskać przez atmosferę, ponieważ para wodna musi być prawie nieistniejące w celu emitowania ciepła z powierzchni w tych temperaturach,” powiedział.
Zespół badawczy opracował zestaw instrumentów zaprojektowanych do przetrwania i działania w najzimniejszych miejscach przez całą zimę, aby mierzyć zarówno temperaturę śniegu jak i powietrza. Planują rozmieścić te instrumenty w ciągu najbliższych dwóch lat.
##
Amerykańska Unia Geofizyczna zajmuje się rozwojem nauk o Ziemi i przestrzeni kosmicznej dla dobra ludzkości poprzez swoje naukowe publikacje, konferencje i programy informacyjne. AGU jest profesjonalną organizacją naukową typu not-for-profit, reprezentującą 60 000 członków w 137 krajach. Dołącz do rozmowy na Facebooku, Twitterze, YouTube i innych naszych kanałach społecznościowych.