2024

2023

2022

2021

2020

2019

2018

2017

Portefølje Naturvitenskap og teknologi ikon

Forskningssystemet

Portefølje Humaniora og samfunnsvitenskap ikon

Banebrytende forskning

Portefølje Samisk ikon

Samisk samfunn og kultur

Portefølje Demokrati, styring og fornyelse ikon

Demokrati og global utvikling

Portefølje Velferd, kultur og samfunn ikon

Velferd og utdanning

Portefølje Helse ikon

Helse

Portefølje Klima- og polarforskning ikon

Klima og miljø

Portefølje Landbasert mat, miljø og bioressurser ikon

Mat og bioressurser

Portefølje Energi, transport og lavutslipp ikon

Energi og transport

Portefølje Muliggjørende teknologier ikon

Muliggjørende teknologier

Portefølje Industri og tjenestenæringer ikon

Innovasjon

LTP2 Klima, miljø og miljøvennlig energi ikon

Klima, miljø og energi

LTP2 Samfunnssikkerhet og samhørighet ikon

Samfunnstryggleik og beredskap

LTP2 Fornyelse i offentlig sektor ikon

Velferdstjenester

Forsidebilde

Marin ikon

Petroleum og mineraler

LTP Hav ikon

Hav og kyst

LTP2 Muliggjørende og industrielle teknologier ikon

Mogleggjerande industrielle teknologiar

Tillit og fellesskap

LTP2 Utvikle fagmiljøer av fremragende kvalitet

Høg kvalitet og tilgjengeleg

LTP2 Styrket konkurransekraft og innovasjonsevne ikon

Sterkare konkurransekraft og innovasjonsevne

LTP3 Helse

Et innovativt næringsliv ikon

Styrket konkurransekraft og innovasjonsevne

Portefolje Petroleum Ikon

Portefølje Hav ikon

Portefølje Utdanning og kompetanse ikon

Portefølje Global utvikling og internasjonale relasjoner ikon

Portefølje Livsvitenskap ikon

Forsidebilde optimalisert

project-bank-technical

Muliggjørende teknologier bakgrunn

Marin bakgrunnsbilde

Statistikk

Prosjektbanken presenterer statistikk og informasjon om prosjekter med finansiering fra Forskningsrådet fra 2004. Statistikken er fordelt på blant annet tema, år, geografi og organisasjon. Prosjektbanken gir også detaljert informasjon om de enkelte prosjektene.

...eller se sammendrag og annen informasjon om prosjektene i utvalget ditt

Alle porteføljestyrer

En god beskrivelse av denne siden for søkemotoroptimalisering

Forside

Hvordan tildelingene fordeler seg på institusjoner, fylker, fagområder o.l....

Her er noen eksempler på søk du kan gjøre i Prosjektbanken

Alle langtidsplanmål

Veiledning: Hvordan bruke Prosjektbanken.no

Om Fritekstsøk

Ingen populærvitenskapelig framstilling tilgjengelig


Prosjektet med prosjektnummer {{project number}} ble ikke funnet

Teknisk beskrivelse

Oisann, her gikk noe galt. Kan du prøve å laste siden på nytt?  Dersom feilen vedvarer, vennligst kontakt oss.         

Se statistikk relatert til dette langtidsplanmålet

Se prosjekter relatert til dette langtidsplanmålet

knyttet til dette LTP-målet har blitt tildelt penger

har blitt tildelt til prosjekter knyttet til dette LTP-målet

har blitt tildelt til prosjekter knyttet til denne porteføljen

knyttet til denne porteføljen har blitt tildelt penger

Om Prosjektbanken

Kunnskapsdepartement

Energidepartementet

Klima- og miljødepar

Nærings- og fiskerid

Diverse

Matematikk og naturvitenskap

Vestland

LTP3 Høy kvalitet og tilgjengelighet

LTP3 Fagmiljøer og talenter

LTP3 Rettede internasjonaliseringstiltak

LTP3 Hav og kyst

LTP3 Marine bioressurser og havforvaltning

LTP3 Klima, miljø og energi

LTP3 Klima, polar og miljø

LTP3 Muliggjørende og industrielle teknologier

LTP3 IKT og digital transformasjon

Instituttsektor

Portefølje Banebrytende forskning

Portefølje Forskningssystemet

Portefølje Klima og miljø

Portefølje Muliggjørende teknologier

Programmer

Frittstående prosjekter

Internasjonale utlysninger

Forskerprosjekt

FNs Bærekraftsmål

Internasjonalisering

Joint Programming Initiative (JPI) (ny fra 2014)

Naturmangfold og miljø

Klima

Marin

Grunnforskning

Klimarelevant forskning

Polar

Nordområdene

Anvendt forskning

Naturmangfold

IKT forskningsområde

Politikk- og forvaltningsområder

Tørkeperioder kan gjøre bakken hardere og frastøte seg vann, dette fører til økt fare for flom og jorderosjon hvis det skulle komme styrtregn. Sammenfallende hendelser hvor en tørkeperiode ender i styrtregn kan derfor forårsake større skader på infrastruktur og avlinger enn enkelthendelser med kun tørke eller styrtregn. Global oppvarming har forårsaket at både tørkeperioder og styrtregn intensiveres og skjer oftere, som også kan føre til at sammenfallende hendelser med tørke etterfulgt av styrtregn også kan intensiveres og skje oftere. 
Selv om det er funnet en økning i tørkeperioder og ekstremnedbør med global oppvarming også i klimamodellene, er det også en stor spredning mellom modellene på hvor mye og i hvilke områder som opplever mer tørke og nedbør. Prosjektet vil undersøke faktiske historiske hendelser hvor tørkeperioder endte i styrtregn i værobservasjoner og værmodelldata for å finne passende indekser som kan brukes til å analysere hvordan de forekommer i klimamodellene. Modeller på finere skala gjør en bedre jobb med å modellere nedbør, prosjektet vil derfor bruke finskala høytoppløselige klimamodeller og globale klimamodeller for å se hvordan tørkeperioder avsluttet med styrtregn forekommer i disse. De modellene som gjør det godt opp mot observasjoner vil bli identifisert.  Videre vil prosjektet studere endringene i hyppighet og intensitet av sammenfallende hendelser med tørke og styrtregn med global oppvarming.
En av grunnene man vet til hvorfor det er stor usikkerhet knyttet til hvordan klimamodellene gjenskaper nedbørsmønstre er hvordan fordamping varierer over skog- og andre arealer. I prosjektet vil vi se på effekten av avskoging og økt skogbruk i globale modeller, og gjøre egne beregninger over mindre areal på finskala for å for å se hvordan fordamping blir påvirket. Resultatene av prosjektet er viktig får å unngå eller minimere skadene slike sammenfallende med tørke etterfulgt av styrtregn kan forårsake.

Global warming intensifies drought and extreme precipitation. Compound events with droughts ending in intensified precipitation - DRIP can cause large damages but are extremely understudied. This project aims to estimate the change in frequency and intensity of DRIP events with global warming due to changes in the water-cycle. We will identify actual historical compound DRIP events and find indices that are suitable to identify these events in model data. As global climate models show a large spread in precipitation for both historical and the different future climate projections, there is expected to be a spread in model projections of DRIP events as well. We will constrain this spread by identifying global climate models that do a good statistical representation of historical DRIP events and by analyzing large ensembles to evaluate the natural variability. As higher resolution modelling shows a better representation of the water cycle, the project will analyze regional downscaled global models in identified regions of interest.  We will also perform in-house regional simulations of identified global models down to convection permitting scale to study the change in DRIP events with model resolution. The project will also target a highlighted uncertainty connected to the water-cycle by exploring how evapotranspiration and the occurrence of DRIP events found in climate models respond to land use change. For this analysis we will extend the regional downscaling to include sensitivity studies which contain deforestation and forestation. Results gained from DRIP will make a large contribution to the knowledge needed on future mitigation measures due to the increase in compound events.

DRIP - DRought ending in Intensified Precipitation

The Natural History Museum, University of Oslo (NHMO) plans to host the annual scientific conference for European Association for Vertebrate Palaeontology 2024 in Longyearbyen, Svalbard in partnership with Evolutionsmuseet, University of Uppsala (EM-UU), The University Centre in Svalbard (UniS) and Svalbard Museum (SM). This will be the first international conference for vertebrate palaeontology in Norway and comes as a result of the last two decades of research on fossils from Svalbard. Hosting the conference in Longyearbyen is a major attraction for international researchers, and an opportunity to showcase Norwegian research in the Arctic. The conference will focus on polar research, with dedicated sessions on the frontiers of high latitude palaeontology and will result in contributions from the hosts to international processes, such as ICARP IV.

EAVP 24 – a polar perspective of palaeontology
Application for event support

The ongoing climatic changes will have undisputable effects on biodiversity and ecosystems. For small ectotherms (e.g. insects) the current state-of-the-art focusses on physiological performances (often measured as critical thermal limits), warming tolerance (resilience) and phenotypic and evolutionary responses. These data provide input to models used to describe expansion – or more often restriction – of species distributions. The climate is changing especially rapidly in the Arctic. Much of the knowledge we have on responses (or lack hereof) to warmer temperatures in terrestrial arthropods is based on studies on temperate and tropic species. Further, the little we do know about the realized warming tolerance under field conditions in the Arctic is based on extreme physiological endpoints, such as critical thermal maxima, measured in the laboratory. The aim of the project is to investigate the consequences of increasing temperatures on behaviour and energy budget for coping with heat under field relevant conditions in Arctic insects. In doing so, the project will generate much needed information on potential overlooked consequences and resilience of Arctic insects to increasing temperature. Here, we want to explore to role of behavior for thermal adaptation and adaptive thermal responses, and assess the energetic consequences of increasing temperatures. The results might fundamental change our understanding of thermal adaptation in small ectotherms in general and the current predictions regarding the resilience to climate change specifically. Thus, there is a potential for reforming the research field.

The role of energy budget in a changing world: Are forecasts missing an important aspect for Arctic insects?

The term "hunger gap" (no: “vårknipa”) traditionally used in agricultural communities, refers to the period at the end of winter when winter provisions are depleting, yet the growing season has not yet started. In contemporary usage, the term also describes the food situation for wild animals, which may encounter challenging conditions at the end of winter. This situation is particularly pronounced in the Arctic, where the Svalbard reindeer is awaiting new plant growth after an eight-month-long winter. The limited winter food supply has prompted various morphological, physiological, and behavioral adaptations to conserve energy, crucial for overcoming the "hunger gap". The aim of my thesis is to investigate annual and individual variation in what ends the “hunger gap” for reindeer. I will utilize a dataset of activity and heart rate monitoring of ca 50 GPS-marked female Svalbard reindeer. In these data there is a very rapid increase in activity and heart rate from a “winter mode” to “summer mode”, a signal I define as the end of the “hunger gap”. I hypothesize a relatively large annual variation in the date of this switch, cause by annual variation in snow melt, spring temperatures and plant growth. On the individual level I will investigate the effect of body condition, age and reproductive status on the date of the “end of hunger gap” signal. I will be provided with activity and heart rate data from my supervisor, and will myself collect the required data on ground spring temperatures and calf at heel status together with a field assistant in august 2024.

From winter time to summer time – what ends the "hunger gap" for Svalbard reindeer?

Prosjektet går ut på å invitere forskere fra norske eller utenlandske universiteter til å presentere sin forskning om økonomi og klima ved Handelshøyskolen ved Universitetet i Stavanger (HHUiS).

Dette skjer i form av et seminar som vanligvis finner sted en gang i uken. En kjent forsker fra et annet universitet kommer til Stavanger og holder et 60-minutters seminar og har en rekke møter med forskere i Stavanger. Vi prøver å ha minst 6-8 møter per gjest. I tillegg spiser gjesten lunsj og middag med UiS-ansatte.

Disse seminarene er en del av en eksisterende seminarserie som også tar for seg andre klimaspørsmål. En stor del av seminarene er imidlertid fokusert på klimaendringer og økonomi, og det er kun til disse seminarene vi søker midler.

En aktiv seminarrekke er hjertet i et forskningsuniversitet, og svært viktig for at forskerne ved universitetet skal kunne utvikle seg og være en aktiv del av det globale forskningsmiljøet. Dessverre må vi av budsjettmessige årsaker kutte ned på denne aktiviteten i år og fremover, og derfor sender vi denne søknaden for å be om midler til denne aktiviteten.

UiS har et meget energisk forskerteam innen økonomi og klima. For eksempel ble Dora Simons forskning nylig nevnt i The Economist, Anders Åkermans forskning ble denne uken nevnt av Det hvite hus i den amerikanske presidentens årlige økonomiske rapport, og Torfinn Harding skriver jevnlig artikler i Dagens Næringsliv og opptrer på norsk TV. For at denne gruppen skal overleve, er det svært viktig å kunne arrangere seminarer om klimaendringer på høyeste internasjonale nivå.

Seminarer med internasjonale forskere om økonomi og klima ved Universitetet i Stavanger

The importance of non-timber forest products (NTFPs) for better balancing tropical forest conservation and poverty alleviation goals is increasingly recognised. Yet, in Africa, poor understanding of the impact of harvesting on species’ populations and forest carbon stocks, together with little information on the traditional institutions which have informally regulated NTFPs extraction in the past -and could continue to do so in the future-, hamper the use of NTFPs in both forest conservation and development initiatives. 
AFRI-FOR will gather the knowledge needed to determine (1) the key enablers of sustainable harvesting for groups of plant or wild meat species, (2) which types of NTFP harvesting can have synergies with carbon storage, and (3) how traditional institutions can be integrated into formal conservation. To achieve these objectives, AFRI-FOR provide new methods, including (i) a new interdisciplinary approach for investigating NTFPs harvesting impacts, combining traditional ecological knowledge (TEK, from local communities), surveys of plants and wildlife, market surveys and modelling techniques; and (ii) a novel standardised protocol for gathering information about traditional institutions and compliance towards them. AFRI-FOR will gather data and knowledge from 20 socio-ecological forest contexts in five countries (Sierra Leone, Cameroon, DR Congo, Uganda and Kenya), which will allow insights to transcend single sites and provide a much-needed general understanding. This high-risk and high-gain project will provide a step-change in our ability to inform forest conservation in Africa, by identifying synergies between biodiversity conservation, carbon storage and poverty alleviation goals.


Improving tropical forest conservation in Africa

There has been great emphasis on quantifying the release of greenhouse gases such as carbon dioxide and methane from melting permafrost. However, research on links between melting glaciers and permafrost and nitrogen release has been limited, despite its potential as a direct or indirect greenhouse gas. Recent studies have suggested that weathering of shale and coal bedrock in proglacial/periglacial environments has the potential to be a terrestrial hotspot for nitrogen release into the aquatic system. Mobilised nitrate may be converted into nitrous oxide (a greenhouse gas ~300 times more potent than CO2 on a 100-year time scale), and may impact nitrogen-limited coastal ecosystem productivity and carbon cycling. Svalbard is one of these potential terrestrial nitrogen hotspots, and is therefore an ideal place to quantify geogenic N sources, subsequent transport and processing across the aquatic continuum, and eventual marine fate. Last year, an AFG awarded as part of the NITRIRUN project (RiS ID 12255) gathered detailed data from one small catchment near Longyearbyen, to investigate the processing and cycling of nitrogen on land in one small river system. In the proposed fieldwork, we will start upscaling this work. The ultimate aim is to develop a process-based catchment nitrogen model for Adventdalen in southwest Spitsbergen, representing geogenic N mobilisation, vertical nitrous oxide losses during transit from source area to coast, and coastal delivery. A crucial first step in setting up this model is to define the source areas of geogenic nitrogen, and that is the focus of this AFG. Project aims are therefore to establish: (1) where geogenic nitrate is entering surface waters; (2) nitrate concentrations and their variability; and (3) link results to broader landscape features that can be easily derived from readily-available spatial datasets, for upscaling and extrapolation outside the study area.

Characterising geogenic nitrate source areas in Adventdalen

In my master thesis, I will investigate the reproductive success of a Svalbard breeding population of the snow bunting Plectrophenax nivalis in relation to food abundance. The snow bunting is the world’s northernmost breeding passerine species. Assessing how species like the snow bunting are able to adapt is critical for understanding ecosystem dynamics in a rapidly warming Arctic. Adult snow buntings feed mostly on plant material, but they provision their young with arthropods. By examining how breeding success in snow buntings relates to food abundance, I aim to determine whether climate change is inducing a mismatch between snow bunting breeding phenology and the timing of arthropod peak biomass. To distinguish the complex effects of climate change from the large inter-annual variation characteristic for the Arctic, long-term monitoring data is essential. 
This project is part of the snow bunting long-term monitoring project (SNOWBUNTING, RiS ID 2272) which has monitored the annual reproductive success of snow buntings since 1998. The project registers onset of breeding, clutch size, nestling weight, and fledgling success in response to local weather and largescale climatic parameters. Since 2014, it also includes monitoring of seasonal variation in insect abundance. My fieldwork will cover all monitoring in 2024, ensuring the continuation of the long-term time series. Together with data from the previous years, the 2024 data will be critical to understand the relationship between snow bunting breeding phenology and the timing of arthropod peak biomass. The field campaign is scheduled from June 10th until mid-August. Nest monitoring will require almost daily fieldwork until mid-July. Arthropods will be monitored with pitfall traps, emptied every 4th day between June 10th – August 18th. Collected arthropods will be identified to group-level and their dry weight estimated to investigate seasonal variation in arthropod abundance.

Breeding phenology of Svalbard snow buntings in relation to arthropod abundance

Warming temperatures and a reduction of sea-ice scour opens the Arctic intertidal as habitat for colonization by both seaweeds and marine invertebrates. Indeed, large increases in the biomass of seaweeds and invertebrates on Arctic coasts have already been documented in the past decades and are predicted to continue. To understand the ramifications of this widespread ecological change in the Arctic intertidal, one needs to examine species-specific responses and how these drive inter-species interactions and ecosystem dynamics. Information about Arctic intertidal communities across environmental gradients are few, and even more scarce are studies on: species adaptability, biotic interactions, and regional variability in population and community structure, all of which contribute to ecosystem stability.

We propose to examine the stability of components of the Arctic intertidal ecosystem along an environmental gradient (low wave & sea-ice stress -> high wave & sea-ice stress). Specific objectives are to study the effects of abiotic forcing on i) seaweed morphology ii) the colonization of the intertidal by seaweeds and invertebrates iii) the genetic constitution of intertidal seaweed and invertebrate populations. 

During a field expedition to Svalbard in the summer of 2024, we will perform quadrat and transect surveys of intertidal biota, as well as collect samples for further morphological, taxonomical, and genetic analyses. 

The main challenge is to collect samples at sites that present a broad enough environmental gradient for an impactful study. We can reach a variety of exposed and sheltered sites in Kongsfjorden to achieve the stated objectives. Collaboration with other researchers to obtain freshly collected or preserved material for genetic analysis from Svalbard outside of Kongsfjorden will be desirable to broaden the scientific impact of this study.

Intertidal ecosystem response to an increasingly ice-free Arctic

SASCHA har som mål å utvikle praktiske verktøy og metoder for å vurdere og håndtere kulturminner når klimaendringer utgjør en risikofaktor. Prosjektet ledes av University College London (UCL), og har Norsk institutt for kulturminneforskning (NIKU), Arizona State University (USA), NHAZCA (Italia) og North Carolina State University (USA) med som partnere. ICCROM (International Centre for the Study of the Preservation and Restoration of Cultural Property), English Heritage Trust (Storbritannia) og Ventotene kommune (Italia) deltar i prosjektet som samarbeidspartnere. 

 Hovedmål for prosjektet:  
- Utvikling av indikatorer og målemetoder for måling av klimaendringers virkning på kulturarv. 
- Etablere metoder for å involvere relevante aktører i identifiseringen og målingen av disse virkningene. Metodene skal kunne tilpasses lokale forhold og kulturell kontekst. 
- Utvikle verktøy for å hjelpe beslutningstakere til å vurdere og anvende målinger på ulike nivåer. 
- Utforske utfordringer og muligheter knyttet til bruk av nye metoder for vurdering klimarelaterte risikofaktorer for kulturminner. 

Ved å oppnå disse målene skal SASCHA ruste lokalsamfunn og kulturminneforvaltningen til å bedre forstå og håndtere klimarisiko. I tillegg, gjennom samarbeid med organisasjoner som UNESCO og ICCROM, skal SASCHA bidra til globale diskusjoner om hvordan klimaproblematikken kan integreres i kulturminneforvaltningens praksis. Alt i alt vil SASCHA legge til rette for politikkutvikling og styrke kulturminneforvaltningen ved å tilby verktøy og metoder for å effektivt vurdere, tolke og formidle klimarisiko for kulturarvsteder over hele verden.

SASCHA proposes operationalisation for transferable risk assessment and a value-based decision support tool. Supported by this approach, the overarching aim of SASCHA is therefore to develop innovative methods for understanding risks of climate change for heritage that allow for multiscale analysis and scalable approaches, bridging the gaps between local knowledge and global data, and from local vulnerability to global risks. To this end, SASCHA will: a) develop a set of operationalised indicators/metrics for relevant determinants of climate change; b) develop a locally adaptable protocol for stakeholders' engagement in the identification of relevant determinants of climate impacts that acknowledge and celebrate diversity in cultural contexts; c) develop a climate adaptation decision support tool to evaluate relevance of assessment approaches for different spatial scales; d) explore the challenges and opportunities of an operationalisation approach to climate change--heritage risk. Addressing a complex, wide and research-intensive subject, SASCHA unfolds several organisational, scientific, technical, technological and cultural heritage-oriented elements. SASCHA includes four research partners, together bringing significant experience in climate change and heritage and requisite expertise in physical sciences (UCL), social sciences and humanities (NIKU, NCSU/ASU) and technology (NHAZCA). The consortium can significantly contribute to safeguarding and protecting their region's coastal heritage but also to the global discussion of the integration of climate impacts assessment on cultural heritage through the close collaboration with UNESCO's Advisory body, ICCROM and case study stakeholders. SASCHA will develop methods for assessing, interpreting, and communicating climate change risks for heritage, while also supporting effective policy development and heritage management.

Multiscale approaches and scalability within climate change-heritage risk assessments

Midlene fra PROSBIO-Prosess- og biomedisinsk industri fordelt på år

Midlene fra PROSBIO-Prosess- og biomedisinsk industri fordelt på fylker

Midlene fra PROSBIO-Prosess- og biomedisinsk industri fordelt på fagområde

Daglig leder

Towards Industrial Production of Carbon Nanotubes

Det arktiske havisen er ikke en sammenhengende strekning med uberørt is, men krysset av skrugarder og åpne sprekker. Disse er resultatene av isens konstante bevegelse, drevet av vind og havstrømmer. Mens skrugarder kan være 100 m brede og åpningene flere kilometer brede, kan begge være mye lengre enn det, noen ganger spenner de over hele Polhavet. Det resulterende mønsteret av smale, nesten rette linjer er kjent som Linear Kinematic Features (LKF). De regnes som et signaturtrekk ved det arktiske isdekket. Til tross for dette sliter dagens sjøismodeller med å gjengi dem godt nok. I MuSIC foreslår vi en ny modell for å simulere isbevegelsen, slik at vi kan representere LKF-er bedre i klimamodeller. 

I det første året av MuSIC publiserte vi en artikkel som beskrev den nye modellen kalt Brittle Bingham-Maxwell rheology (BBM). Denne artikkelen er det første trinnet i å få anerkjennelse av den nye modellen. Vi viste at BBM gir en enda bedre representasjon av småskalabevegelsen og oppbruddet av isen enn forgjengeren. Avgjørende er at BBM også jobber for simuleringer som dekker flere år, hvor forgjengeren ga urealistiske resultater. 

Etter dette vellykkede første trinnet har vi brukt BBM i MuSIC og andre prosjekter. I de andre prosjektene har vi allerede brukt BBM for å få innsikt i rollen som leads i havisdannelse om vinteren. Vi har også brukt den til å forstå bedre hvordan vi mister den eldste arktiske havisen til klimaendringer. Dette arbeidet har gitt viktig innsikt i naturen og oppførselen til arktisk havis, samtidig som det har demonstrert nytten av BBM som et vitenskapelig verktøy. 

I MuSIC har vi begynt å sammenligne BBM-resultater og satellittobservasjoner av isen for å skape et mer robust rammeverk for å sammenligne modeller og observasjoner. Denne sammenligningen er utfordrende, basert på å sammenligne intrikate mønstre av LKF-er i modeller og observasjoner. Vi har derfor valgt å etablere vårt nye rammeverk på metoder og algoritmer fra datasynsstudier og maskinlæring med gode resultater. Rammeverket vil hjelpe oss å forbedre modellresultatene våre ytterligere og sementere grunnlaget for bredere bruk av BBM i havisens modelleringssamfunn.

The Arctic sea-ice cover is not a continuous stretch of pristine ice but rather crisscrossed by ridges and leads, which are the result of the constant drift of the ice. The signature of this can be seen in the large-scale drift in a phenomenon referred to as Linear Kinematic Features (LKFs). Commonly used large-scale sea-ice models struggle to capture the relevant properties of LKFs, especially when run at a resolution commonly used for climate simulations. The team behind this proposal is now ready to propose a new sea-ice dynamics model which, unlike previous attempts, can both capture LKF properties and is suitable for climate applications. The proposed model will also improve the long-term pan-Arctic drift of the ice, capturing the multi-scale nature of sea-ice dynamics.

In MuSIC we will address the simulation of drift and deformation of the ice at climate scales, both spatial and temporal. This will consist of a study of the large scale drift, focusing on seasonal variations and the long term trend attributed to climate change. We will then undertake another study showing the importance of correctly simulating the flux of heat through leads at different model resolutions and how the new model makes this possible.

Proper tuning and understanding of the role of different model parameters are necessary before using the model in a large-scale setting, and this need will be addressed by MuSIC. Here we will take advantage of the wealth of satellite observations available of the Arctic, as well as novel machine learning methods to constrain model parameters and improve our understanding of how to tune the model in different settings.

Computational efficiency is ever important in climate modelling. In MuSIC we will spend considerable time ensuring that the new model is as efficient as possible on today’s computational architectures. In addition, we will explore how best to write an efficient version of the model for a GPU based computational architecture.

Multi-scale Sea Ice Code

Havets overflate påvirkes kontinuerlig av vinden, som produserer bølger som rører og blander den øverste delen av havet. Denne kontinuerlige omrøring skaper et overflatelag i havet, som er kalt for blandelaget. I blandelaget er egenskaper som temperatur, saltinnhold og næringsstoffer jevne over hele laget. I blandelaget er det mye biologisk aktivitet og blandelaget er også sentralt for varme- og momentumoverføring mellom havet og atmosfæren. 

Fysikken i blandelaget er veldig utforende. Dagens hav- og klimamodeller sliter med å gjengi gjennomsnittlig tilstand av blandelaget, for eksempel blandelags dybden og i de fleste tilfeller er den ikke god nok. I modellene endres dybden i blandelaget og andre egenskaper langsomt, noe som gir en altfor jevn - eller ikke heterogen nok - representasjon av dette viktige trekket ved havoverflaten. Det overordnede målet med MEDLEY er å undersøke heterogeniteten i blandelaget og hvordan bedre å gjengi det i modeller. 

Ingen steder er denne heterogeniteten i blandelaget mer openbart enn i Arktis, og ingen steder mislykkes våre modeller like ille i å reprodusere det. I MEDLEY foreslår vi at årsaken til dette er at havismodellene som brukes generelt ikke simulerer smale åpninger i isen, kalte for råker. Den norske partneren i MEDLEY er Nansensenteret og senterets modelleringsgruppe for sjøis. Denne gruppen har utviklet en ny sjøismodell, som gjør en mye bedre jobb med å reprodusere leads enn tradisjonelle modeller. 

I prosjektet har vi brukt den nye havisen forstå bedre hvordan den eldste arktiske sjøisen tapes på grunn av klimaendringer. Denne informasjonen vil også være verdifull i tilknytning til blandelaget fordi vi forventer at blandelaget vil ha en annen karakter under flerårsis sammenlignet med førsteårsis. Dette har sammenheng med forskjellen i tykkelse mellom de to istypene, men også forskjellen i isens saltholdighet. 

Vi har også brukt modellen koblet med en havmodell for å undersøke effektene råkene har på isen og havet. Vi har brukt den nye modellen for å få innsikt i rollen som råker har i sjøisdannelse om vinteren. Vi har vist at mellom 20 og 30 % av isen som dannes om vinteren, dannes i råker. Dette passer godt med estimater fra observasjoner, men vårt estimat viser også en økende trend i disse de siste 20 årene. Denne lokaliserte isdannelsen forventes å påvirke blandelaget betydelig, et aspekt som vi undersøker aktivt for tiden. 

Vi forventer at denne lokaliserte isdannelsen vil påvirke det blandede laget betydelig. Våre nåværende undersøkelser fokuserer på hvordan en ekstrem oppløsningshendelse i Beauforthavet i 2013 kan ha påvirket det øvre havet. Observasjoner av havet under denne hendelsen er få, men de indikerer at det blandede laget vokser dypere ettersom isen brytes opp – og det ser vi også i modellen. Vår hypotese er at dette skjer fordi når isen bryter opp, kan vinden lettere røre i havoverflaten som vil gjøre det blandede laget dypere. Dette er et spennende prospekt, men det er fortsatt detaljer som skal pirres ut av denne begivenheten, og dette vil være vårt fokus for resten av MEDLEY-prosjektet.

The ocean surface mixed layer mediates the transfer of heat, freshwater, momentum and trace gases between atmosphere, sea ice and ocean. Thus, the mixed layer transfer function must be represented accurately in climate models, especially in the North Atlantic and in the Arctic oceans which are, respectively, hotspots of anthropogenic CO2 storage and warming. Large discrepancies in mixed layer depths are found in low resolution CMIP5 models, in part because these models do not parameterize properly the spatial heterogeneities induced by the presence of a discontinuous and very dynamic sea ice cover, mesoscale eddies and submesoscale fronts and filaments at the kilometer-scale.

The region of interest ranging from the North Atlantic to the Arctic ocean is especially relevant to future changes of the European climate. MEDLEY brings together state of the art observational datasets, groundbreaking submesoscale-resolving basin scale models, an innovative sea-ice model, and the latest generation of climate models with an eddying ocean component participating in the HighResMIP intercomparison. By pooling their expertise, MEDLEY members will produce the most complete evaluation of the mixed layer dynamics in state of the art climate models, from the North Atlantic to the Arctic ocean. MEDLEY will improve our understanding of the relationship between air- sea fluxes and mixed layer properties, taking into account the mediation of the fluxes induced by the fractured sea ice cover. MEDLEY will evaluate the effect of spatial heterogeneities on mixed layer properties, including currents and kinetic energy, as well as the relationship between the mixed layer and the interior through the stratified transition layer. Building on interdisciplinary collaborations of its members, MEDLEY will take advantage of the most recent data analysis methods (e.g., machine learning-based classification).

MixED Layer hEterogeneitY

Arktis har vist seg å være svært følsomt for økte globale temperaturer, og det varmes opp betydelig raskere enn resten av kloden. Dette har resultert i tynning og reduksjon i sjøisdekket, som sprekker oftere enn tidligere. Når isdekket sprekker dannes nye kanaler med åpent vann, også kalt råker. I disse råkene er utvekslingen av energi (f.eks. varme) mellom atmosfæren og havet mye sterkere enn når isdekket er til stede og fungerer som isolasjon mellom de to. Disse energiutvekslingene i råkene og deres innflytelse på klima diskuteres aktivt, blant annet fordi dagens numeriske modeller har svakheter når det kommer til å representere råker. Ved å bruke en ny generasjons modelleringsverktøy, vil FRASIL muliggjøre et nytt perspektiv på endringene i Arktis og deres konsekvenser for livet i havet.

Hovedresultatet fra prosjektet er å ha utviklet en fullt koplet is-hav-modell med neste generasjons sjøis-modellen, neXtSIM. Denne utviklingen var utfordrende både av tekniske årsaker og av grunner knyttet til modellfysikken. NeXtSIM-modellen er unik ved at den bruker både et bevegelig beregningsgitter og innovative fysikkformler for å beskrive isens bevegelse. I FRASIL har vi løst de tekniske utfordringene ved å koble det bevegelige nettet til neXtSIM til havmodeller som bruker tradisjonelle stasjonære beregningsgitter. Enda viktigere er det at vi har forbedret hvordan modellen simulerer sjøisens fysikk knyttet til hvordan den beveger seg. Tidligere versjoner av modellen brukte en tilnærming som gir gode kortsiktige resultater. Den viste seg imidlertid å være ubrukelig for de lange simuleringene vi gjør i FRASIL, som går over to tiår. Den nye og forbedrede modellfysikken er et gjennombrudd, som åpner opp for mange ny måter å bruke både neXtSIM og den nye fysikken på. For å jobbe videre med dette har vi nylig fått innvilget MuSIC-prosjektet, som også er finansiert av NFR.

I FRASIL har vi jobbet hardt for å dra nytte av den nyutviklede fysikken og koblede modellene. Vi holder nå på å legge siste hånd på to vitenskapelige artikler der vi bruker neXtSIM koblet til den bredt anvendte havmodellen NEMO. I den første av disse bruker vi modellen til å studere massebalansen til arktisk sjøis. Vi bruker modellen til å undersøke hvor mye is som dannes, smelter og driver ut av Arktis. Vi studerer også isdannelse i råker fordi den nye modellen beskriver dette mye bedre enn tidligere modeller. Modellen viser at mellom 20 og 30 % av den arktiske sjøisen er dannet i råker. Det viser også at denne andelen har økt de siste to tiårene.

En annen studie vi har foretatt med den nye modellen setter søkelys på isens alder. Vi kan generelt dele sjøis i Arktis i to kategorier: førsteårsis og flerårsis. Førsteårsisen har ennå ikke overlevd en sommersmelting, mens flerårsisen kan ha overlevd mange somre. Førsteårsis og flerårsis har flere ulike fysiske egenskaper og dette gjør det mulig å skille mellom de to fra satellittbilder. Men satellittene ser bare isoverflaten mens modellen kan fortelle oss istykkelsen i tillegg. Vi bruker derfor modellen til å granske år med ekstremt tap av sjøis for å få en bedre ide om isens skjebne. Våre forskning viser svært ulike prosesser i spill i de to årene vi har det største sjøistapet, 2007 og 2012. I 2012 gikk isen tapt fordi den smeltet, mest sannsynlig på grunn av varme forhold og tynn is. I 2007, derimot, ble isen egentlig ikke tapt, men derimot presset mot den kanadiske og Grønlandskysten. En prosess som ikke er lett synlig fra satellitt.

Til slutt har vi studert virkningen av råker på utveksling mellom havet og atmosfæren gjennom råker i isen. I en artikkel undersøker vi noen av råkenes matematiske egenskaper. Disse resultatene hjelper oss å bedre forstå de involverte prosessene og kan bidra til å forbedre deres representasjon i klimamodeller. Den andre studien dreier seg om rollen som råker har for lys og biologisk aktivitet. I den har vi brukt havmodellen HYCOM koblet til biogeokjemiske modellen ECOSMO. Vi har brukt neXtSIM-HYCOM-ECOSMO-systemet til å undersøke virkningen av råker på både biologi og oseanografi i Arktis. Modellverktøyet som er utviklet her kan videre brukes til å forstå hvordan sjøis er viktig for andre aspekter av det marine økosystemet. Dette inkluderer effekten av råker på eksportproduksjonen, som er viktig både for karbonbinding og tilstrømningen av mat til dype og bentiske økosystemer. Videre åpner råkene et vindu til atmosfæren, så ved å inkludere karbonkjemi i den biogeokjemiske modellen kan vi kvantifisere utvekling av CO2 gjennom råkene. Vårt arbeid i FRASIL har også åpnet veier for mer forskning og flere funn om samspillet mellom is, atmosfære, hav, kjemi og biologi. Forskning som vi håper og forventer vil forbedre vår forståelse av arktisk klima og biologi i årene som kommer.

The Arctic has proven very sensitive to increased global temperatures, warming substantially faster than the rest of the globe. This has resulted in thinning and reduction in sea ice cover leading to a new dynamical regime in which sea ice fracturing and ridging are more frequent. The fractal properties of the ice cover and its extreme variability strongly influence the atmosphere-ocean interactions and the dynamics of the Arctic marine ecosystems. These interactions and their influence on climate are actively debated, although the supporting model premises are presently weak. FRASIL will enable a new perspective on the changes endured by the Arctic and their consequences for marine life.
In this project, we will assess the role of sea ice dynamics on the upper part of the Arctic Ocean energy budget and on primary production using for the first time a Lagrangian sea ice model, neXtSIM, coupled to an ocean-marine ecosystem model. The neXtSIM model is currently being developed at the Nansen Environmental and Remote Sensing Center, and is unique among sea ice models owing to its rheological framework that is based on solid mechanics and allowing to reproduce the multifractal scaling invariance of sea ice deformation with an unprecedented realism. Leads opening in the ice will change the fluxes of heat and light penetration through the sea surface and the lower trophic levels of the marine ecosystem. Sea ice deformations also impact melting and freezing in leads, ridging and sea ice circulation, which are key players in determining sea ice mass balance and age, and freshwater mass distribution in the Arctic Ocean. Advancing the knowledge on the effects of sea ice deformations on upper ocean stratification and ecosystem will have profound implications on our ability to forecast ongoing changes in Arctic Ocean. The new coupled system will represent a major contribution towards giving the Norwegian research community a leading role in studying the Arctic climate system.

PROSBIO-Prosess- og biomedisinsk industri

Towards Industrial Production of Carbon Nanotubes

Tildelt: kr 1,0 mill.

Budsjettformål:

PROSBIO-Prosess- og biomedisinsk industri

Finansieringskilder

Temaer og emner