Nationalt Center for Klimaforskning

Havisen i Arktis beskytter den iskolde luft og dermed atmosfæren fra det varme hav – for selv med minus 1 grader er havvandet relativt varmt, idet luften gerne er minus 30 grader. Sprækker i havisen tillader varme fra havet at slippe gennem den isolerende is til atmosfæren – et varmebidrag, de globale klimamodeller endnu ikke har været i stand til at fange i tilstrækkelig grad. De beskriver derfor det arktiske klima for koldt. NCKF udbedrer dette med en ny metode, der allerede giver anledning til at sæsonkorrigere beskrivelserne.

Hvad har vi undersøgt?

• Vi undersøger en ny metode i klimamodeller til beskrivelse af tabet af varme til den arktiske atmosfære gennem sprækker i havisen og særligt på hvilke årstider vi ser en stærk effekt i de konstant havisdækkede områder af Arktis.
• Vi identificerer på tværs af forskellige klimamodeller de processer i atmosfæren, der på kort og lang sigt reagerer på en bedre beskrivelse af varmetabet fra havet til luften gennem sprækkerne i den arktiske havis.
• Vi undersøger robustheden af den nye metode til beskrivelse af processer over havisen mellem hav og den nedre atmosfære – også for fremtidige scenarier af det arktiske klima – med den koblede klimamodel EC-Earth3.

Hvem kan have glæde af undersøgelsen?

Kildekoden deles med udviklerne bag den fælles europæiske klimamodel EC-Earth, så internationale klimaforskere kan bruge den.

Til dato har de fleste globale prognosesystemer og klimamodeller en rumlig opløsning, der er grovere end 10 km. Dermed kan de ikke direkte beskrive effekten af sprækkerne, fordi disse er for små og forskellige – fra nogle meter til nogle kilometer.

Vores eksperimenter viser, at denne nye metode til at repræsentere effekten af sprækker i havisen kan bygges ind i de globale klimamodeller (rumlig opløsning på op til 100 km eller mere). Input til metoden er observerede sprækker med åbent vand og atmosfærisk generel stabilitet (dvs. temperaturforløbet op gennem den nederste del af atmosfæren).

Hvilke data og metoder har vi benyttet?

Det bærende værktøj er klimamodellen EC-Earth – især dens atmosfæriske komponent. Til udvikling af algoritmer og empiriske relationer bruger vi målinger fra den arktiske atmosfære og af det arktisk havisdække fra satellit.

Hvem har vi samarbejdet med?

Metoden er et empirisk forhold, oprindeligt udviklet af det norske Nansen Center for Miljø og Klimaforskning (NERSC). Efterfølgende er den tilpasset til klimamodellen EC-Earth3 baseret på klimatologiske data for den atmosfæriske stabilitet i perioden 1979-2014.

Hvilket resultat fandt vi?

Baseret på studier med atmosfæredelen af klimamodeller fandt vi sæsonvariationer i, hvordan varmestrømme fra issprækkerne påvirker atmosfæren – et resultat der er relevant for forbedringer af klimamodellerne.

I de koblede hav-atmosfære-is-eksperimenter fandt vi, at metoden til beskrivelse af varmestrømmen fra havet gennem havisen i modellerne samtidig leder til et mindre volumen af havis-modellerne på over 10 procent, men afhængigt af sprækkernes fordeling og stabiliteten af den nedre arktiske atmosfære.

Derfor giver metoden også meget varierende effekter, når den anvendes i langsigtede men usikre klimafremskrivninger (scenarier), hvor en hurtig overgang fra et koldt Arktis med tyk flerårig is til et varmere Arktis, domineres af tyndere sæsonis.

Hvad kan den nye viden bruges til fremover?

Næsten alle globale klimamodeller beskriver Arktis koldere om vinteren, end det er observeret i nutidens klima. Sådanne fejlkilder i beskrivelsen af klimaet i dag kan også føre til en forkert beskrivelse af klimaets følsomhed over for eksempelvis øgede koncentration af drivhusgasser i atmosfæren.

Det er vigtigt, at følsomheden i klimamodeller er korrekt, da det ellers giver usikkerheder i fremtidsscenarier ikke bare for globale forhold men også for arktiske klimaændringer.

Hvad er vi nu i stand til, som vi ikke var før?

På basis af udvikling og test af nye metoder foreslår NCKF et koordineret eksperiment på tværs af klimamodelleringsgrupperne for at vurdere ændringer i følsomheden af det arktiske klima med fokus på en periode med hurtige arktiske forandringer (1970-2014).

Resultatet heraf kan give et nye nuancer i vores forståelse af arktisk opvarmning.

Vores modeludvikling giver basis for test af yderlige historiske klimadata, der stammer fra både klimamodeller og observationer fra satellit af havisens fordeling af sprækker og dens afhængighed af havistykkelse ved hjælp af machine learning.