Climate response to a Bluer Arctic with increased newly-formed winter Sea ICe (BASIC)

Prosjektet BASIC har som mål å forbedre forståelsen av hvordan klimaet endrer seg som følge av endringer i Arktis, med særlig fokus på det nye Arktis som kjennetegnes ved mer åpent (altså blåere) hav om sommeren og mer nyformet havis om vinteren. Sistnevnte blir ofte oversett, men har potensielt dyptgripende innvirkning på klimaet. Endringer i havisen kan påvirke den atlantiske meridionale omveltingssirkulasjonen (AMOC) via endringer i havets saltholdighet: AMOC er en stor havstrøm som drives av vann med relativt høy tetthet som synker nord i Nordatlanteren. Havstrømmen frakter varmt tropisk vann inn i Nordatlanteren og opp langs norskekysten, men har over lang tid blitt svekket som følge av at havisen smelter og tilfører havet mer ferskvann. Ettersom flerårsisen reduseres raskt vil den nylige og fremtidige økningen i nyformet havis potensielt endre slike innvirkninger. Et blåere Arktis kan endre den relative innflytelsen til den arktiske havtemperaturen og havisen på klimaet. Modelleksperimenter har vist at klimaendringene man ser under en isfri tilstand er merkbart forskjellige fra de man ser med havis. Vi forventer at før Arktis når en isfri tilstand, vil mengden havis reduseres trinnvis og passere en terskelverdi hvor havtemperaturene tar over for havisen og får størst innvirkning på klimaet. Å finne denne terskelverdien er viktig for klimafremskrivninger. Et blåere Arktis med mer nyformet vinterhavis er assosiert med en arktisk oppvarming som brer seg nedover i havet og oppover til midlere troposfære (~5 km). Klimamodellene spriker i hvordan de reproduserer den dype arktiske oppvarmingen man finner i observasjoner, noe som har forårsaket debatt innad i fagfeltet. BASIC vil derfor utvikle en ny metode for å løse dette problemet. BASIC-prosjektet vil analysere tilgjengelige data fra observasjoner og modellsimuleringer i tillegg til å gjennomføre nye eksperimenter med den norske jordsystemmodellen for å forstå dette bedre.

The rapid decline of Arctic sea ice has led to a ‘bluer’ Arctic. While at the same time, the extent and the volume of newly-formed sea ice in winter are increasing; the climate science community has largely overlooked the latter unforeseen change, but it has potentially profound and lasting impacts on the Arctic and the Eurasian climate. We anticipate that: (1) ‘Bluer’ Arctic is changing the respective roles of Arctic ocean temperature and sea ice in impacting the climate. (2) The increase of newly-formed wintertime sea ice year-after-year will promote the slowdown of the Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC). (3) Vertical extent of Arctic warming is critical in resolving the debates on mechanisms driving the "warmer Arctic, colder Eurasia" winter climate pattern. In BASIC we will identify the mechanisms on the vertical propagation of Arctic ocean warming and assess the Eurasian winter climate response to deep Arctic warming (from ocean interior upwards to mid-troposphere) using coupled simulations. We will further demonstrate that there is increased newly-formed Arctic sea ice in winter in the context of Arctic warming. We will then quantify the freshwater fluxes anomalies due to the increased newly-formed sea ice and assess their impacts on the Arctic ocean stratification and the AMOC. BASIC's results will therefore directly address (i) the grand challenges of the WCRP: ‘Melting Ice and Global Consequences’ and (ii) the United Nations (UN) Sustainable Development Goal 13 and Goal 14. Through running large ensemble simulations, BASIC will identify (1) a 'threshold' of future Arctic sea ice state where there will be a role switching between the Arctic ocean temperature and sea ice in impacting the climate, and (2) the dominant effects of Arctic open seawaters on the climate variability due to their increasing capability to absorb and store energy.