Role of oceandynamics and Ocean-Atmosphere interactions in Driving cliMAte variations andfutureProjections of impact-relevant extreme events

ROADMAP sitt mål er å utvide den nåværende forståelsen av hvordan havets tilstand (slik som overflatetemperatur og sjøisdekket) og dynamikk (slik som havstrømmer) påvirker den atmosfæriske sirkulasjonen i ekstratropiske områder på den nordlige halvkule, samt tilhørende vær og ekstremer i klimaet. Prosjektet gjør dette på tvers av et bredt spekter av romlige skalaer og tidsperspektiv, kort-synoptisk til dekadiske og planetariske skalaer, både i dag og i fremtidens klimaforhold. ROADMAP er finansiert av EU JPI CLIMATE og JPI OCEANS felles utlysning for den neste generasjonens klimaforskning i Europa. ROADMAP ledes av Max-Plank Institute for Meteorology (Tyskland) og konsortiet omfatter ledende klimaforskningsinstitusjoner fra syv europeiske land, inkludert universiteter samt institusjoner som tilbyr meteorologiske- og klima- tjenester. Norge deltar sammen med Geofysisk Institutt (Universitetet i Bergen) og Nansensenteret for Miljø og Fjernmåling. Etter tre år i prosjektet, så har Norge bidratt med følgende funn: • I tillegg til global oppvarming, bidrar langsomme svingninger (over flere tiår) i Stillehavet og Atlanterhavet til svingninger i det arktiske klimaet i tidsperioden fra 1900 til nåtid, via fjernkoblinger i hav og atmosfære (Svendsen et al. 2021) • Ved å bruke lange modellsimulering, observasjoner, og reanalyse data, viser vi at en stor del av den multidekadiske variabiliteten i det nordatlantiske klimaet kan fysisk forklares med en oscillasjon som kobler jeter i stratosfæren og troposfæren med havsirkulasjonen (Omrani et al., 2022) • Ved å bruke koordinerte modellsimuleringer, har vi vist at den naturlig-drevne interdecadal Pacific oscillasjonen medfører en nedkjøling over det vestlige Eurasiske området, som hadde en nedkjøling i perioden fra 1998 til 2013 (Suo et al., 2022) • Klimamodeller, både historiske simuleringer og klimavarsel, strever med å representere riktig variabilitet i temperatur og saltholdighet langs den varme Atlanterhavsstrømmen fra Nord-atlanteren og mot Det arktiske hav (Langehaug et al., 2022) • Usikkerheter i klimaendringer på midlere breddegrader har blitt relatert til pådriv i det tropiske Stillehavet og hav-atmosfære vekselvirkninger i ekstratropiske områder i Atlanteren (Cheung et al. 2022). • I en felles studie sammen med ROADMAP partnere har vi vist at det er viktig å representere temperaturfronten til Golfstrømmen for klimaet i Nord-atlanteren (Athanasiadis et al. 2022). • Vi har også vist at det er potensiale for dekadisk klimavarsling (Omrani et al. 2022) av viktige fiskebestander i Nord-atlanteren ved å bruke multidekadisk klimavariabilitet (Payne et al. 2022). • Basert på et unikt sett av mange atmosfæriske simuleringer fra flere modeller, har vi kvantifisert de ulike bidragene (fra eksternt strålingspådriv, interdecadal Pacific variability, Atlantic multidecadal variability, og endringer i sjøisen i Arktis) til den troposfæriske oppvarmingen i Arktis i tidsperioden 1979-2013 (Suo et al., 2022). • Vi har identifisert en mekanisme hvor den Nord-atlantiske oscillasjonen kontrollerer endringer i posisjonen til Golfstrømmen med en tidsskala på omtrent ti år (Famooss Paolini et al., submitted). • Ved å bruke semi-idealiserte modellsimuleringer av atmosfæren, har vi vist at temperaturfronter i Atlanterhavet og Stillehavet ved midlere breddegrader kontrollerer den observerte frekvensen av blokkering i Nord-Atlanterhavsregionen (Cheung et al., 2023). • Ved å bruke modellsimuleringer av atmosfæren, viser vi at den tropiske overflatetemperaturen styrer stratosfærens respons på klimaendringer ikke bare gjennom planetbølger, men også gjennom diffusiv blanding (Omrani et al., submitted). • For å forstå påvirkningen av de Atlanterhavet på nærliggende områder, har vi utført et såkalt ‘pacemaker’ modelleksperiment. I dette eksperimentet blir temperatur og saltholdighet i de Atlanterhavet synkronisert med observerte verdier. Vi finner at variabilitet i saltholdighet i Norskehavet og videre nordover mot Det arktiske hav blir mer realistisk i dette eksperimentet (Langehaug et al., arbeid under utarbeidelse). Vi fant også at den nordlige Stillehavets multi-dekadale variasjon er i stor grad forbedret (Suo et al., arbeid pågår). • Ved å bruke observasjonsdata finner vi at rundt hvert tiende år fører tilstedeværelsen av varme (kalde) anomalier i den østlige nordatlantiske subpolare oseaniske gyre til økt overflatetvungen vannmassetransformasjon i lette (større) tetthetsklasser (Passos et al., i revisjon, JCLIM. • For å identifisere kvasi-periodisk klimavariasjon, brukte vi en nyutviklet metode kjent som Multi Variate Empirical Mode Decoposition. Vi utviklet en statistisk test skreddersydd for denne metoden (Boljka et al. 2023) Prosjektnettsted: http://roadmap.rd.ciencias.ulisboa.pt/index.html#about

Funded by the JPI CLIMATE and JPI OCEANS joint call on next generation climate science in Europe for oceans, ROADMAP aims to expand current understanding of how the Northern Hemisphere (NH) ocean surface state and ocean dynamics influence the extratropical atmospheric circulation, as well as associated impact-relevant weather and climate extremes, across space and time scales, short-synoptic to decadal-planetary, under both present day and future climate conditions. ROADMAP is led by MPI for Meteorology (Germany) and its consortium encompasses leading climate research institutions from 7 European countries, including universities as well as institutions providing (national) meteorological and climate services. ROADMAP will continue a long-standing history of international collaboration between its partners within the framework of previous joined projects, making significant contributions to climate variability, predictability and response, as well as climate extremes, particularly in the North Atlantic/European sector. Within ROADMAP, UiB and NERSC are mainly involved in WP2(UiB lead)and WP3(NERSC co-lead),which address: -how and on which timescales extratropical ocean-atmosphere interactions control the tropospheric eddy-driven jets,cyclone variability (storm track),blocking events and the associated dynamical link to extreme conditions; and how such controls can be modified by global warming [WP2] -the impact of tropical El Niño Southern Oscillation and Madden Julian Oscillation SST anomalies on the mid-latitude and polar atmospheric circulation [WP3] -the multidecadal links between tropical and subtropical North Atlantic, and inter-basin connections between the Atlantic and the Pacific Oceans, as well as modifications of linkages under climate change conditions [WP3] -the identification of key spatial-temporal variability patterns as well as cross-scale causal coupling between different variability modes of ocean and atmosphere [WP5 jointly with WP2 and WP3].