Atmospheric jet variability: linking STRucture, Evolution and Mechanisms

Jetstrømsystemene er sentrale komponenter i den globale sirkulasjonen som former jordens klima. De lavfrekvente variasjonene i jetstrømmene speiler skiftende værmønster og regimer. Forståelsen av disse variasjonene er derfor helt essensiell for å kunne forklare år til år variasjoner i regionalt klima og værekstremer, og ikke minst kunne forutsi endringer i disse under global oppvarming. Selv om vi allerede vet mye om variasjoner i jetstrømmene, er det fremdeles mange ubesvarte spørsmål knyttet til årsak- virkningsforhold. En utfordring i dag er å knytte teoretiske mekanismer bak jetvariasjoner til den observerte variabiliteten. Hva er grunnoppskriften for jetvariasjon? Hva er den dynamisk sett mest meningsfulle måten vi kan beskrive og karakterisere dem på i den virkelige verden? Og hvordan kobler vi dette sammen? Prosjektet jetSTREAM tar mål av seg å identifisere den dynamiske opprinnelsen til jetvariasjoner ved å bygge bro mellom de eksisterende teoretiske og statistiske beskrivelsene av atmosfære sirkulasjon på ekstratropiske breddegrader (mellom tropiske og polare breddegrader). For å oppnå dette vil man kombinere nye analyser av observerte tredimensjonale jetstrukturer med simuleringer i ulike modelltyper, fra idealiserte atmosfæremodeller til fullstendige klimamodeller. Nye resultater fra jetSTREAM gir innsikt til variabilitet i jetstrømmen og stormbanen i Nord-Atlanteren. Disse endringene kan få stor betydning for Norge fordi Norge er plassert ved enden av stormbanen og derfor vil påvirkes av fremtidige endringer. Vi har funnet en konkret kobling mellom jetstrømmen og værregimer, storskala mønstre som er forbundet med værforholdene i Europa. Vi har også vist at det tropiske Stillehavet spiller en viktig rolle gjennom å påvirke jetstrømmen over Nord-Atlanteren. Data fra et stort antall klimamodeller har vist at jetstrømmen forskyves nordover ved 2 graders global oppvarming. Resultatene fra jetSTREAM gir oss bedre forståelse av den statistiske beskrivelsen av variasjonsmønstre (som f.eks. den Nord Atlantiske Oscillasjonen) og bedre prediksjon av regionale klimaendringer under global oppvarming. Nettside: http://jetstream.b.uib.no

Development of jet detection method that accounts for 3-D variability of winds. Data set is available, algorithm is implemented to run automatically for ECMWF forecasts. Jet clusters framework. Has clarified relationships between European weather patterns and the North Atlantic jet; is now being applied to seasonal climate signals in Europe, and the dynamics behind shifts of the North Atlantic jet from its usual state to a less eddy-driven state. Idealized experiments helped identify a mechanism by which fast jets exhibit less north-south shifting variability. Processes influencing the North Atlantic jet and storm track: 2 factors found to be important are ocean temperatures in the tropical Pacific (remote), and latent heating within weather systems (local). Large-ensemble simulations helped constrain the relative size of climate change vs. natural variability in midlatitudes; results fed into IPCC Special Report on 1.5C global warming.

Jet streams are a key feature of the global scale wind systems that shape Earth's climate. The low-frequency variability of jet streams reflects shifting weather patterns and regimes. Understanding jet variability is thus essential for understanding year -to-year variations in regional climate and weather extremes, and projecting how these will change in a warming world. Though we have learned much about low-frequency jet variability, there remain many open questions about the fundamental mechanisms unde rlying the dominant variability patterns. An ongoing challenge is connecting the theoretical, process-based view of jet variability to observations. What are the basic recipes for jet variability? What is the most dynamically meaningful way to character ize jet variability in the real world? How are these linked? We will establish an innovative collaboration in extratropical atmospheric dynamics by combining key and complementary expertise from the Universities of Bergen, Oslo, Oxford (UK) and Oregon State (USA). The central goal of the collaboration is to elucidate the mechanisms responsible for low frequency jet variability by combining new analyses of observed, three-dimensional jet structure with simulations using a hierarchy of models, from idea lized atmospheric models to fully coupled climate models. The novel integrated framework is grounded in fundamental dynamics but exploits high-resolution reanalysis data sets and climate model output that have only become available in recent years. We ex pect jetSTREAM to yield exceptional new insight into jet stream dynamics, which in turn will contribute to better understanding statistically derived climate variability patterns (e.g., NAO, PNA) and predicting regional climate changes under global warmin g.