Constraining future precipitation changes in Europe and the Arctic from historical observations of the atmospheric energy budget

BUDGET vil øke forståelsen av årsaken til at klimamodellene har så store forskjeller i fremtidige nedbørsmengder i Arktis og sommernedbøren i nordlige Europa. Dette gjøres ved å analysere det atmosfæriske energibudsjettet, som består av atmosfærisk stråling avkjøling og oppvarming samt følbar varme fra bakken til atmosfæren. Nylig arbeid har fokusert på å analysere det lokale atmosfæriske energibudsjettet over Europa i løpet av juni, juli og august i modell-, reanalyse- og satellittdatasett med sikte på å identifisere årsaker til forskjeller i nedbør i modellsimuleringer. I løpet av perioden 1980-2023 finner vi variasjon over Europa, fortegn og størrelse på den gjennomsnittlige trenden i nedbør i 15 CMIP6-modeller, sammen med variasjon i det romlige mønsteret og størrelsen på atmosfærisk strålingsavkjøling, sensibel varmefluks og tørr statisk energi. Disse avvikene er også tydelige i reanalysedatasett, som viser at disse reanalysene kan avvike like mye som modeller med hensyn til atmosfærisk energibudsjett. Over både Sør- og Nord-Europa ser en sterk positiv trend i tørr statisk energi ut til å være dominerende for mer nedbør i flere av modellene, mens en negativ trend i atmosfærisk langbølget strålingsavkjøling og økning i sensibel varme korrelerer med en nedgang i nedbør over sentral- øst-Europa. Videre arbeid utføres for å bestemme påliteligheten til reanalysedatasett og robustheten til de lineære trendene. I en tidligere studie fant vi at på global skala er reduksjon i følbar varme, som gir nedbørsøkning, like stor som den globale nedbørsendringen over den industrielle perioden i klimamodellene. Vi finner nå tilsvarende resultater i de nyeste klimamodellberegningene som er benyttet i den siste IPCC rapporten. Imidlertid, når vi sammenligner disse klimamodellene med satellitter og re-analyser har disse observasjonsbaserte dataene tvert imot en økning i følbar varme på global skala som resulterer i en nedbørsreduksjon. Disse funnene stiller spørsmål ved hvor godt vi forstår globale nedbørsendringer.

The hydrological cycle closely links the atmosphere, hydrosphere, biosphere and cryosphere on various timescales. Precipitation changes, including extreme precipitation changes, are likely to become one of the most important consequences of our changing climate over the coming decades. Precipitation is strongly linked to the energy budget in the atmosphere since the surface latent heat flux is a direct heat source for the atmosphere when water vapour condenses. BUDGET will apply the constraint of the atmospheric energy budget to improve quantification of future precipitation changes in Northern Europe and the Arctic by using the observed trends. BUDGET utilizes thereby the satellite era advancement and available satellite data to quantify trends in the atmospheric energy budget components. Re-analysis will complement the satellite data. We will apply this new scientific knowledge to weight climate model performance and thus constrain future regional precipitation changes. BUDGET will quantify causes of diversity in model simulated regional precipitation changes. We will quantify whether model discrepancies of historical and future precipitation changes are linked to different climate drivers, such as greenhouse gases and aerosols, or host model differences. BUDGET will investigate whether the constraints on the atmospheric energy budget have implications for changes in extreme precipitation. A main aim in BUDGET is to understand the physical processes causing model diversity using four different climate models allowing for the possibility of future model improvements.