POLARTEMA-POLARTEMA

Arktisk-boreale områder varmes opp i en mye raskere takt enn det globale gjennomsnittet. Arktisk-boreale økosystemer er samlet sett de største reservoarene for terrestrisk karbon og har lange snødekte sesonger. Som et resultat har prosessene i disse økosystemene stor betydning for det globale klimaet. Det er forventet at det projiserte klimaoppvarmingen vil akselerere opptiningen av permafrost og øke størrelsen, alvorlighetsgraden og hyppigheten av skogbranner i arktisk-boreale økosystemer. Nylige studier understreker sterkt at manglende representasjon av noen av de viktigste prosessene i de arktisk-boreale økosystemene vil føre til stor usikkerhet i fremtidige klimafremskrivninger. Likevel gjenstår det viktige kunnskapshull, hovedsakelig fordi potensialet for ytterligere tilbakekoblinger og interaksjoner mellom brå permafrost-opptining, skogbranner og klimasystemet sjelden blir vurdert. I tillegg er disse prosessene vanligvis ikke inkludert i avanserte jordsystemmodeller (ESM), noe som gjør det vanskelig å systematisk kvantifisere interaksjonene og tilbakekoblingene i klimasystemet. Derfor er det et presserende behov for å investere i utvikling av ESM for bedre å representere arktisk-boreale økosystemprosesser og koblingen av disse prosessene til atmosfæren. Vi har som mål å fremme forståelsen av interaksjonene og tilbakekoblingssyklusene mellom sentrale arktisk-boreale økosystemprosesser og klimasystemet. Vi vil undersøke virkningene av 1) utslippsdrevne klima-tilbakekoblinger og 2) fysiske tilbakekoblinger knyttet til albedo forårsaket av brå permafrost-opptining og skogbranner. Vi vil oppnå dette målet ved å samarbeide om å forbedre ESM-er som er utviklet og vedlikeholdt i Kina og Norge. Disse regionale modellprosessutviklingene blir ofte underprioritert i de viktigste modellutviklingsarbeidene. Når de støttes, kan imidlertid disse forbedringene gi store synergier med andre hovedmodellutviklinger, noe som vil være svært nyttig for å tette kunnskapshullet i klimasystemet. I løpet av de to årene av prosjektperioden har CN-coESM-partnerne gjort omfattende modellforbedringer. NorESM-modellforbedringene som er gjort innenfor rammen av dette prosjektet inkluderer implementering og inkludering av interaktive kilder til metan og skogbranner mellom land og atmosfære. Interaktiv her betyr at de respektive kildene er romlig og tidsmessig avhengige av et utviklende klima som tar hensyn til landegenskaper. Første simuleringer indikerer stabilitet i metannivåene under førindustrielle forhold, noe som er viktig for forståelsen av påvirkningen av menneskeskapte utslipp og eventuelle forstyrrelser av de naturlige metankildene. De kinesiske delene har gjort forbedringer i brannmodellen innenfor landmodellen til NorESM. Dette inkluderer utvikling og implementering av 38 forskjellige drivhusgassarter som slippes ut under skogbranner. I tillegg har landmodelleringsgruppene mellom de norske og kinesiske partnerne sammen gjort modellforbedringer for bedre å representere permafrost-opptiningsprosesser som overflødig bakk-is, landsenking, våtmarksdannelse og snøfordeling i de to modellene som brukes i dette prosjektet. En nylig publikasjon under CN-coESM viste at klimaendringer kan akselerere permafrostnedbrytning, noe som vil ha en kaskadeeffekt i brå endringer i økosystemene der skogbranner kan forekomme mye lettere. Samlet sett vil modellforbedringene som gjøres i CN-coESM, i stor grad fremme vår forståelse av prosessene knyttet til hvordan klimaoppvarming påvirker høylatitude økosystemer og øke vår forutsigbarhet under fremtidig klimaoppvarming.

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.