Permafrost, wildfire, climate change processes, interactions, and feedbacks: co-development of Earth System Models between China and Norway

Arktisk-boreale områder varmes opp mye raskere enn det globale gjennomsnittet. Arktisk-boreale økosystemer er til sammen de største reservoarene av terrestrisk karbon og har lange snødekte sesonger. Prosesser involvert i disse økosystemene har stor betydning for klimaet. Estimert global oppvarming forventes å akselerere tiningen av permafrost og øke skogbranner i arktiske-boreale økosystemer. Nyere studier argumenterer sterkt for at det å ikke representere noen av de viktigste arktisk-boreale økosystemprosessene bør føre til stor usikkerhet i fremtidige klimaprognoser. Ikke desto mindre gjenstår viktige kunnskapshull, hovedsakelig fordi potensialet for ytterligere tilbakemeldinger og interaksjoner på tvers av brå tining av permafrost, skogbranner og klimasystemer ikke er vanlig vurdert. Videre er disse prosessene vanligvis ikke inkludert i jordsystemmodeller, noe som gjør det vanskelig å systematisk kvantifisere interaksjoner og tilbakemeldinger i klimasystemet. Derfor er det et presserende behov for å investere i utvikling av jordsystemmodeller for å bedre representere arktisk-boreale økosystemprosesser og koblingen av disse prosessene til atmosfæren. Vi tar sikte på å fremme vår forståelse av interaksjoner og tilbakemeldingssykluser mellom sentrale arktisk-boreale økosystemprosesser og klimasystemet. Vi skal undersøke effekten av 1) utslippsdrevet klimatilbakemelding og 2) fysisk drevet tilbakemelding fra albedo knyttet til plutselig tining av permafrost og skogbranner. Vi skal nå dette målet ved å samarbeide om å forbedre jordsystemmodeller som utvikles og vedlikeholdes i Kina og Norge. Disse modellprosessutviklingene er ofte underprioritert fra hovedmodellutviklingsarbeidet. Når de støttes, kan imidlertid disse forbedringene gi store synergier med andre store modellutviklinger, noe som vil være svært nyttig for å tette kunnskapsgapet i klimasystemet.

Arctic-boreal regions are warming at a much faster rate than the global mean. Arctic-boreal ecosystems combined are the largest reservoirs of terrestrial carbon and have long snow covered seasons. As a result, processes involved in these ecosystems have a high significance for global climate. Projected climate warming is expected to accelerate permafrost thaw and increase wildfire size, severity, and frequencies in Arctic-boreal ecosystems. Recent studies strongly argue that failing to represent some of the key Arctic-boreal ecosystem processes will lead to large uncertainty in future climate projections. Yet, key knowledge gaps remain, mainly because the potential for additional feedbacks and interactions across abrupt permafrost thawing, wildfires, and the climate systems are not commonly assessed. Furthermore, these processes are not typically included in state-of-the-art Earth System Models (ESMs), making it difficult to systematically quantify the interactions and feedbacks within the climate system. Therefore, there is an urgent need to invest in ESM development to better represent Arctic-boreal ecosystem processes and the coupling of these processes to the atmosphere. We aim to advance our understandings of the interactions and the feedback cycles between key Arctic-Boreal ecosystem processes and the climate system. We will investigate the impacts of 1) emissions driven climate feedbacks and 2) physically driven feedbacks from albedo associated with abrupt permafrost thaw and wildfire. We will achieve this goal by collaboratively improving ESMs that are developed and maintained in China and Norway. These regional scale model process developments are often under prioritized from the main model development efforts. When supported, however, these improvements can make great synergies with other main model developments, which will be extremely useful in closing the knowledge gap in the climate system.