Atmosphere-Ocean Interactions over Key Regions of the Arctic and Their Linkages to Midlatitudes

Dagens vær- og klimamodeller lider av betydelige feil på grunn av atmosfære-hav vekselvirkninger og atmosfæriske værmønstre som ikke er godt nok representert. Vi tar sikte på å forbedre modellene ved å identifisere prosesser og værsituasjoner som fører til betydelige prognosefeil. Funnene våre vil styre modellutvikling i polarområdene som vil komme globale vær- og klimamodeller til gode. Vi vil i sær fokusere på atmosfære-hav vekselvirkninger under kaldluftsutbrudd, s hvor kalde polare luftmasser strømmer over varmere hav. Disse kaldluftsutbruddene forårsaker størstedelen av den totale varmevekslingen mellom atmosfære og hav i polarområdene. Flere nyere og kommende feltkampanjer gir verdifulle data for å vurdere påliteligheten til modellene våre. Ettersom de nevnte værsituasjonene er knyttet til den atmosfæriske sirkulasjonen på større skala, vil vi undersøke koblingsmekanismer mellom polar og lavere breddegrader, med spesielt fokus på inntrenging av varme og fuktighet i Arktis. Det har nylig blitt foreslått at slik inntrengning vil forekomme hyppigere i et varmere klima, men en grundig vurdering av hvor godt disse hendelsene er representert i våre vær- og klimamodeller gjenstår fortsatt. Vi vil undersøke slike telekoblinger for å identifisere modellfeil. Våre resultater vil forklare feil i vær- og klimamodeller knyttet til atmosfære-hav vekselvirkning og representasjon av værsituasjoner. Gitt viktigheten av vekselvirkningen mellom atmosfære og hav i de subpolare områdene, vil funnene våre ha en betydelig innvirkning på vær- og klimaforskningsmiljøet.

State-of-the-art weather and climate prediction models suffer from significant biases due to misrepresentation of local processes of atmosphere-ocean interactions as well large-scale biases in circulation patterns and variability of weather times-scales. We aim to improve prediction models by identifying pertinent processes leading to significant biases, attributable to both local as well as large-scale mechanisms. These findings will guide model development to improve predictive capabilities in the polar regions with ramifications for the global energy cycle. In particular, we will focus on the local atmosphere-ocean interactions during cold air outbreaks, which contribute to more than 70% of the overall heat exchange. Several recent and upcoming field campaigns address these processes providing valuable data for model inter comparison and process studies. We will assess model biases for heat and moisture exchange as well as deficiencies of models to represent these synoptic to mesoscale processes. As these weather events are in general connected to the larger-scale setting of the atmospheric circulation, we will investigate teleconnection and coupling mechanisms between polar regions and lower latitudes to assess the importance of external influences on Arctic climate and their representation in climate models. Particular focus will be on large-scale patterns associated with significant incursions of heat and moisture into the Arctic, with ramifications for the local development as well as the global energy exchange. It has recently been argued that these incursions are becoming more frequent with climate change, though a thorough assessment of the representation of the magnitude and variability of these events in climate models is still lacking. As this knowledge is needed to identify associated biases in energy transport, we will quantify and characterize these teleconnection events as well as attempt a bias attribution to their potential misrepresentation.