Does the Arctic sea-ice loss have an impact on the winter weather patterns in Europe? (EuropeWeather)

I Arktis har stigningen i temperaturen nær overflaten vært nesten dobbelt så stor som det globale gjennomsnittet de siste tiårene, noe som er kjent som 'arktisk forsterkning' (Arctic Amplification, AA). Samtidig har man hatt kalde og snørike vintre i landområder på midlere breddegrader. Dette fenomenet går under navnet 'varmt Arktis - kalde kontinenter', og har hatt alvorlige sosioøkonomiske konsekvenser på den nordlige halvkule. Det som skjer i Arktis blir ikke begrenset til Arktis. Flere studier antyder at det finnes en mulig forbindelse mellom AA og forandringer i værforholdene på midlere breddegrader: 1) AA svekker temperaturgradienten mot polområdet og de vestlige vindene i høyere luftlag; 2) en mer bølgeformet polar jetstrøm får værmønstre til å bevege seg langsommere mot øst; 3) sannsynligheten for ekstremvær øker. De fysiske mekanismene bak dette er likevel uavklarte. Målet med EuropeWeather er å få ny kunnskap om usedvanlig kalde vintre i Europa som et resultat av AA. Prosjektet består av følgende aktiviteter: (1) analyse av variasjoner i tid og rom av overflatetemperaturer om vinteren i Europa med fokus på usedvanlig kalde vintre; (2) undersøkelse av forandringer i den polare jetstrømmen som en følge av minimum isutbredelse den foregående sommeren; (3) studier av de kalde værmønstrene om vinteren i Europa og den atlantiske sektoren i forhold til forandringer i den polare jetstrømmen; og (4) syntese og disseminering av resultater til et bredt brukermiljø. Media, prosjektets nettsider, Facebook osv., vil også bli brukt aktivt for å nå ut til et bredt publikum. Prosjektet har god framdrift og følger planen: 1) AA og 'varmt Arktis - kalde kontinenter'-mønsteret forekommer både i den varme perioden fra 1920- til 1940-tallet og i den nåværende varme perioden som startet på 1990-tallet. Hittil har vi analysert de dynamiske egenskapene ved de harde vintrene i begge disse periodene basert på reanalysedata fra ECMWF ERA 20. Hensikten er å få en bedre forståelse av og et langtidsperspektiv på drivkreftene bak variabiliteten i temperatur på midlere breddegrader. Disse resultatene har blitt presentert på sju workshoper/konferanser som spesifikt handlet om de aktuelle forbindelsesmekanismene. Dette er et høyaktuelt emne og vi har både oppnådd gode vitenskapelige resultater og verdifulle tilbakemeldinger fra andre forskere. En rapport fra en av disse workshopene er publisert i Bulletin of American Meteorological Society. To fagfellevurdert publikasjon er klar til å bli innsendt til International Journal of Climatology og Environmental Research Letters. 2) Vi har hatt internasjonalt samarbeid med vår amerikanske partner prof. Jennifer Francis, som besøkte Nansensenteret i januar 2015 og oktober 2016. Hun holdt tre gjesteforelesninger som omhandlet fremgangen og utfordringer innenfor dette fagfeltet. Det ble spesielt pekt på utfordringene med å kvantisere påvirkningen av AA og tilhørende endringer i utbredelse av sjøis og snø på været ved midlere breddegrader, og viktigheten av den kombinerte effekten av havoverflatetemperatur og sjøis på ekstremvær. En intern workshop med forskere og studenter som jobber med koblingen mellom klimaendringer i Arktis og været ved midlere breddegrader har blitt holdt ved NERSC. 3) Prosjektrelatert arbeid ble presentert på Bjerknessenterets klimaforskningsdag i 2015. Dette ble holdt som en populærvitenskapelig presentasjon etter en fremvisning av dokumentaren ?Ice and Sky? av Luc Jaquet under Bergen internasjonale filmfestival ? BIFF). Presentasjonen var et godt eksempel på hvorfor forandringer i isforholdene er viktig, og et bra samarbeid med lokalmiljøet i Bergen.

Arctic region has been warming strongly in recent decades with a dramatic decrease of sea ice extent, but the recent few winters appeared to be extremely cold both in North America and Europe. This has brought enough surprises to the society with issues r elated to safety, energy and resource supply, public transport, etc. Both observational and modelling work suggested that the Arctic sea ice loss might have played an important role on the winter weather pattern. However, the robust dynamical link between proceeding summer sea-ice loss and winter weather in Europe still remains an open question. Francis and Vavrus (2012) hypothesized that the recent decline in Arctic summer sea ice extent has led to increased meandering in polar jet stream in the troposph ere. The increased meandering of the polar jet stream would cause the weather patterns in mid-latitudes to be more persistent, leading to an increased probability of extreme cold weather, following the record low sea ice minima. The EuropeWeather pr oject proposed here will carry out an innovative and fundamental research on investigating the impact of the summer Arctic sea ice loss on winter extreme weather pattern in European and Atlantic sector. The overall goal of EuropeWeather is to create new k nowledge of cold winter extreme weather patterns in Europe in response to the increased meandering of the polar jet stream caused by record low summer Arctic sea ice minima. The expected results of my research will be used to improve the understanding of this linkage and the winter extreme weather in Europe.