Arktis blir radikalt transformert av pågående klimaendringer. Dette har viktige effekter på folks liv, ikke bare i Arktis der folk nå opplever et klima som er veldig annerledes enn det de har opplevd gjennom det 20. århundre, men også lenger unna ettersom endringene i Arktis også kan påvirke været over hele Europa. . Denne transformasjonen er spesielt synlig i det krympende havisdekket. Isen blir tynnere og det gjør det lettere for den å brytes opp av vind og bølger. Mens i atmosfæren er været også sterkt påvirket av tilstedeværelsen av havis. Hvis havisen er tynn, kan en forbigående storm bryte opp havisen, og muligens føre til at den smelter raskere. Men stormen kan også bli påvirket av at isdekket brytes, ettersom den deretter "mates" med mer varme fra havet.
I ARIA bruker vi en banebrytende havismodell drevet av en regional atmosfærisk modell for å undersøke havisens respons på passasje av sykloner i Arktis. Vi har sett på raske oppbruddshendelser i isen der store biter av havisen bryter av fra resten av ispakken i rask løsrivelse etter at en storm har passert. Og vi har brukt en atmosfærisk modell tilpasset for å simulere dynamikken i det harde polare miljøet for å drive sjøismodellen.
Vi tok en casestudie av en spesielt stor oppbruddshendelse som skjedde i Beauforthavet i løpet av februar og mars 2013, og vi har vist at denne havisen er i stand til realistisk å fange oppbruddet av havis. Dette er første gang denne typen rask oppbryting av havis er fanget opp i en modell. Vi fant at det under disse hendelsene er en midlertidig økning i havisvolumet i Arktis ettersom ny havis dannes i hullene der havisen har blitt brutt opp av stormen. Imidlertid blir havisen også eksportert raskere ut av Arktis, noe som fører til en reduksjon i det tykke flerårige isdekket. Så nettoeffekten av disse stormene er å skape et tynnere og svakere havisdekke, noe som kan forutsette tidligere oppbrudd om våren og akselerere tap av havis. Et annet viktig resultat fra vårt arbeid er at det er nødvendig å ha en høykvalitets og høyoppløselig atmosfærisk modell for nøyaktig å simulere slike oppbruddshendelser.
Vi har undersøkt hvor stor effekt arktiske sykloner har på havisen fra et langsiktig perspektiv ved å bruke koblede klimarekonstruksjoner. Vi så ikke bare på hvordan den totale mengden havisen endrer seg, men også hvordan den omfordeles av den sterke vinden under passasjen av sykloner. Vi demonstrerte at endringer i haviskonsentrasjonen forsterkes av ekstreme værhendelser som sykloner (både økninger og reduksjoner i konsentrasjon) med sykloner som fører til en netto reduksjon i haviskonsentrasjonen. Siden disse hendelsene er relativt sjeldne, har de kanskje ikke direkte stor effekt på klimatologien til haviskonsentrasjonen, men de ikke-lokale effektene kan være veldig viktige. Dette eksemplifiseres av casestudien vi analyserte i Beauforthavet der passasjen av en syklon ikke hadde noen stor direkte effekt på havisens tilstand, men det forårsaket økt transport og smelting av flerårig is. I tillegg har vi brukt en høyoppløselig atmosfærisk modell for å undersøke hvordan effekten av arktiske sykloner på havisen kan påvirkes av formen og fordelingen av havisen i idealiserte oppsett.
Havisen i Beauforthavet har endret seg - det blir tynnere og svakere. Dette gjør at isen er mer sannsynlig å bryte fra sterk vind. Ved hjelp av en datamodell studerer vi hvordan disse endringene kan ha påvirket hyppigheten av store havisbrudd fra 2000 til 2018. Vi finner at mengden av åpne områder i havisen, kalt bly, øker om vinteren. Dette gjør at ny, tynn is kan dannes, men fører også til at mer is beveger seg ut av regionen under påvirkning av vind og strøm. Denne bevegelsen av is kansellerer veksten av ny is, noe som resulterer i mindre is totalt sett på slutten av vinteren i denne regionen. Interessant nok ble disse hendelsene mer vanlige etter 2007, og resultatene tyder på at større bruddhendelser kan skje oftere ettersom havisen fortsetter å bli tynnere. Denne studien fremhever hvor viktig det er å inkludere disse endringene i store klimamodeller for bedre å forutsi hva som kan skje i Arktis i fremtiden.
Våre neste steg vil være å undersøke hvor godt disse prosessene fanges opp i dagens klimamodeller. Mye av usikkerheten rundt hvordan det arktiske havisen vil se ut i nær fremtid skyldes usikkerhet i denne dynamikken mellom atmosfæren og havisen, så ved å forbedre forståelsen av disse prosessene kan vi redusere usikkerheten i klimaprognosene våre. .
-
Arctic cyclones can break up and reshape the Arctic sea-ice cover and can be expected to do so more readily as the ice grows thinner due to anthropogenic climate change. Processes driven by Arctic cyclones can enhance the rate of melting of the ice and increase its export out of the Arctic. The record minima in sea ice extent in 2012, which was partially attributed to the presence of an Arctic cyclone. However, despite their importance, Arctic cyclones have remained relatively un-examined. We hypothesise that surface coupling (interactions between the ocean, sea ice and atmosphere) play a crucial role in determining the life cycle of Arctic cyclones, and the effect they have on the sea ice.
In ARIA we will take an important step towards understanding the role of sea ice-atmosphere interactions during the passage of cyclones, and how they might be expected to change in the future. We will quantify the dynamical feedback between the sea ice and atmosphere using a cutting-edge sea-ice model and a state-of-the-art atmospheric model. We will then evaluate the latest generation of climate models (CMIP6) to determine how well they reproduce the underlying conditions, and what is lost in the climatology by failing to resolve these processes. In particular we will focus on the impact cyclones have on the sea-ice volume, both in the short-term response and how it affects the inter-annual variability and overall decline observed in recent decades. The project results will therefore directly contribute to addressing the World Climate Research Programme’s grand challenge on the melting cryosphere.