Translating Weather Extremes into the Future - a case for Norway

Projeksjoner av klimaendringer viser tydelig at kraftige nedbørshendelser vil øke, særlig på høye, nordlige breddegrader. Storskala dynamiske prosesser, som for eksempel såkalte atmosfæriske elver som utvikler seg fra ekstra-tropiske sykloner og forårsaker unormal sterk orografisk nedbør, er karakteristisk for flomhendelser på vestkysten av Norge. Flere alvorlige flomhendelser i Norge de siste årene har understreket behovet for mer proaktiv klimatilpasning. Dette krever lokal, praktisk og pålitelig klimainformasjon for å støtte beslutningsprosesser samt bevisstgjøring og vurdering av barrierer for tilpasning. Prosjektet startet med et oppstartsmøte i Oslo i september 2016, hvor vi valgte ekstreme værforhold (oktoberflommen i Bergen 2005 og på Vestlandet 2014), for å anvende "Tales of Future Weather"-tilnærmingen på. Vi har arrangert to stakeholder workshops så langt (november 2016 og april 2018, se https://www.cicero.oslo.no/en/TWEX/publications-and-events_twex) for å få tilbakemelding på valg av relevante ekstreme hendelser og behovene til beslutningstakere. I den andre stakeholder workshop fokuserte vi på å presentere TWEX-resultater og diskuterte hvordan vi kommuniserer resultatene av våre klima- og hydrologiske modellsimuleringer. I april 2019 (24.-26.) arrangerte vi i Forskningsparken i Oslo en internasjonal workshop om fysisk modellering til støtte for en «storylines»-tilnærming. Rundt 40 internasjonale forskere var samlet for å diskutere aktuelle tilnærminger for å produsere hendelsesbaserte «storylines» («historier») ved bruk av fysisk modellering. Forskerne utforsket også hvordan disse «storylines» mest effektivt kan integreres i det bredere klimainformasjonslandskapet på en måte som støtter klimakommunikasjon og klimapolitikk (se mer i rapporten CICERO policy note 2019:1). Vi har gjort en litteraturgjennomgang av barrierer for å tilpasse seg til ekstreme hendelser, med fokus på generelle tilpasningsutfordringer og spesielt hvilke utfordringer kommuner har for å tilpasse seg ekstreme hendelser. Litteraturoversikten dannet grunnlag for feltarbeidet som foregikk på Vestlandet i oktober 2017. Vi finner at en sentral hindring for proaktiv klimatilpasning er oppfatning av behovet (eller det manglende behovet) for tilpasning. For eksempel kan en kommune som har vært rammet av en stor og alvorlig flom anta at de ikke kommer til å rammes av en ekstremhendelse i nær fremtid. Andre kommuner antar at de allerede har nødvendig beskyttelse enten fordi deres områder ved tidligere hendelser ikke ble rammet direkte eller at de har sikret området etter en tidligere hendelse. En del av prosjektet omhandlet forståelsen av storskala atmosfæriske prosesser som fører til kraftige nedbørshendelser på kysten på Vestlandet, såkalte atmosfæriske elver. Ett av funnene våre er at mer enn 80 % av flomhendelsene i Norge skyldes disse atmosfæriske elvene, som er lange, smale korridorer i atmosfæren som transporterer mesteparten av den vanndampen som finnes utenfor tropene. Den viktigste innsikten fra dette er at med global oppvarming vil den kraftige nedbøren som faller over Vestlandet om vinteren i økende grad falle som regn i stedet for snø. Ved å bruke en mer høyoppløselig regional atmosfærisk modell får man frem at når en atmosfærisk elv passerer, vil noen daler få store nedbørsmengder og andre ikke. Bruker man en global modell med grovere oppløsning vil man få samme nedbørsmengde i hele regionen. Ved å ?oversette? eller se for seg en lignende hendelse i fremtiden får man samme resultat: i noen nedbørsfelt kan en fremtidig flom bli 50 % større enn en flom i dag (f. eks i Røykenes), i andre nedbørsfelt vil det ikke være slike hendelser fordi de atmosfæriske elvene ikke treffer det nedbørsfeltet (f.eks. i Flåm). Ved å bruke NVEs flomvarslings modeller, fant vi ut at fremtidige hendelser knyttet til atmosfæriske elver rammer større områder sammenlignet med tilsvarende hendelser i dag. Det betyr at fremtidige hendelser vil forårsake flom i flere nedbørsfelt samtidig og at flommene vil ha et større omfang. Siden hver hendelse er unik, er det vanskelig på forhånd å fastslå stedet der den atmosfæriske elven vil treffe land. Det var derfor viktig å bruke hydrologiske modellsimuleringer for flere nedbørsfelt innenfor et større områdene for å kunne se det totale omfanget av flommen i hvert tilfelle. Hydrologiske tilstander, slik som vannmetning i jord og snømengde, påvirket omfanget av flommen i de fleste nedbørsfelt og i alle hendelsene vi studerte. Fordelen med en hendelsesbasert tilnærming er at hendelsene er lettere å visualisere og kommunisere enn for eksempel sannsynlighet for flomstørrelser basert på et «multi-modell ensemble». Denne tilnærmingen er derfor nyttig for å øke bevisstheten om konsekvensene av mulige fremtidige flommer. Flommer, ofte etterfulgt av jordskred, er krevende situasjoner for rednings- og beredskapstjenesten.

The TWEX project clearly demonstrated that an operational modelling chain can be applied to a storyline study about climate change impacts. The main stakeholders, NVE and Statkraft, were able to easily use the output produced. The TWEX publications are cited in the 6th Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC AR6 WGI), thus are widely internationally disseminated. The results of the project were also discussed with the Norwegian Climate Service Center to potentially complement current climate services products on climate change information for adaptation planning. Meetings with Norwegian stakeholders, such as municipalities, Statens Vegevesen and DSB, have increased the understanding of climate scientists for user needs in terms of climate change information supporting decision-making. The improved knowledge will support further collaboration with these stakeholders.

Recent high-impact flood events in Norway have emphasized the need for more proactive climate change adaptation. This requires local, actionable and reliable climate information to support the decision making as well as awareness and consideration of barriers to adaptation. Thus, a seamless chain from global climate system modelling over high resolution hydrological modelling to impact assessments is needed. TWEX-Future.no will address these challenges by taking a novel "Tales of future weather" approach. This approach suggests that scenarios tailored to a specific region and stakeholder in combination with numerical weather prediction models will offer a more realistic picture of what future weather might look like, hence facilitating adaptation planning and implementation. Climate change projections clearly indicate that heavy precipitation events will increase particularly in higher northern latitudes. Large-scale dynamical processes, such as atmospheric rivers that evolve from extra-tropical cyclones and cause anomalous strong orographic rainfall are characteristic for flood events at the west coast of Norway. To capture such events in realistic details, the current approach of downscaling coarse-resolution global climate model simulations has critical shortcomings. In TWEX-Future.no, we will use case studies of high-impact flood events selected jointly with Norwegian stakeholders, such as Statkraft, and perform a holistic autopsy of the events (physical hazard, vulnerability, and barriers to adaptation). Selected events will then be simulated in the present and future using a combination of high-resolution global Earth system models and regional Numerical Weather Prediction models, while maintaining the stakeholder's operational chain for analyzing the impacts of the event in the future. This will provide a valuable basis to explore, in a Norwegian context, whether the "Tales of Future Weather" approach offers added-value to current practice.