Klimatvariationer och prognoser

Utforskning av de processer som påverkar Europas klimat och dess variationer, liksom analys av förutsättningarna för klimatprognoser.

Bakgrund

Klimatprognoser på tidsskalan från säsonger till årtionden är fortfarande i sin linda. En detaljerad förståelse av de mekanismer som ligger bakom klimatets naturliga variationer, liksom förbättrade prognossystem är av allra största vikt för att kunna bedöma klimatsystemets förutsägbarhet och därmed möjligheten att utveckla bättre klimatprognoser.

Klimatvariabiliteten i Europa styrs i hög grad av processer i regionen kring Nordatlanten. Oceaniska processer och samspelet mellan luft och hav påverkar transporten av fukt och värme mot Europa , liksom den atmosfäriska dynamiken som styr regionens väder . Bildningen av djupvatten i Nordatlanten påverkar oceanens storskaliga cirkulation och har kopplats till variationer i den atlantiska meridionala cirkulationen AMOC. En viktig faktor i denna djupvattenbildning är utflödet av sötvatten och havsis från Arktis. Vidare har variationer i den arktiska havsisens utbredning och de senaste årtiondena minskning  har kopplats till klimatförhållanden och extremer under den europeiska vintern.

Prediktabilitetsstudier visar att möjligheten att göra användbara klimatprognoser över år och årtionden är som bäst i Nordatlanten med omgivningar. AMOC och den därmed förknippade havsdynamiken har pekats ut som den viktigaste orsaken till denna förutsägbarhet.

Fokus

Det viktigaste fokusområdet är Europa - Nordatlanten - Arktis. Fjärrverkan i klimatet är dock global, varför relevanta processer i andra regioner, t.ex. variationer i Stilla havet eller tropiska processer inte kan uteslutas. Vi analyserar olika tidsskalor, från säsonger till årtionden. Klimatvariationer under den senaste årtiondena, idag och den nära framtiden står i centrum för undersökningarna, då slutmålet med klimatprognoser är att kunna ta fram pålitligare information för de närmsta åren och årtiondena.

Forskningsfrågor

Det övergripande målet är att undersöka de processer som påverkar Europas klimat och dess variabilitet, samt analysera förutsättningarna för klimatprognoser.

De mer specifika forskningsfrågorna är:

  • Vilka viktiga faktorer ger upphov till variationer på olika tidsskalor i Europas klimat?
  • På vilket sätt påverkas klimatet på lägre latituder och den nordatlantiska oscillationen (NAO) av tendenser och variationer av Arktis havsis?
  • Vilka är de huvudfaktorer som driver AMOC och hur förutsägbara är de?
  • Hur stor är osäkerheten i regionala trender över årtionden på grund av naturliga variationer?
  • Hur kan en förbättrad modellbeskrivning av Nordatlantens strömmar påverka simuleringen av samspelet mellan luft och hav, stormvägar samt väder- och klimatförhållanden i Europa?
  • Hur påverkar förbättrade modellparametrar och högre upplösning den simulerade variabiliteten och förutsägbarheten hos våra regionala och globala modeller?
  • Hur kan initialiseringen av våra prognossystem förbättras?

Verktyg

  • Återanalysdata och längre dataset från observationer.
  • Den kopplade globala klimatmodellen EC-Earth och dess komponentmodeller i olika upplösning.
  • Regionmodellerna HARMONIE och RCA i olika upplösning över olika regioner, till exempel Europa och Arktis.
  • Modellsimuleringar från internationella samarbetsprojekt(t.ex. CMIP5/CMIP6, CORDEX, GREENICE).
ra1-rc3

Figur 1. Visar avvikelser i vintertemperatur över Nordeuropa mellan 1982-2013 i återanalysdata från ERA-interim, sammanlagt snitt från 6 olika globala atmosfäriska modeller och sammanlagt flermodellssnitt för dessa 6 modeller. I EXP1 drivs de atmosfäriska modellerna med observerade variationer av havsytans temperatur och havsisens tillstånd under 1982-2013. I EXP2 drivs modellerna med observerade variationer av havsisens tillstånd men med klimatologiska temperaturer för havsytan. Korrelationen mellan observerad och simulerad temperatur för Nordeuropa är nästan densamma i EXP1 och EXP2 (0,79 och 0,71), vilket pekar på variationer hos arktisk havsis som en viktig faktor bakom variationerna i vintertemperatur i norra Europa.

Senaste publikationer

Caian, M., Koenigk, T., Döscher, R., Devasthale, A., accepted: An inter-annual link between Arctic sea-ice cover and North Atlantic Oscillation. Climate Dynamics.

Koenigk, T. and L. Brodeau, online first: Arctic climate and its interaction with lower latitudes under different levels of anthropogenic warming in a global coupled climate model. Clim Dyn doi:10.1007/s00382-016-3354-6

Haarsma, R., et al., 2016: High Resolution Model Intercomparison Project (HighResMIP). Geosci. Model Dev., 9, 4185-4208, 2016 doi:10.5194/gmd-9-4185-2016

Brodeau, L. and Koenigk, T. 2016: Extinction of the northern oceanic deep convection in an ensemble of climate model simulations of the 20th and 21st centuries. Clim Dyn (2016) 46: 2863, doi:10.1007/s00382-015-2736-5

Berg, P., R. Döscher, T. Koenigk, 2016: On the effects of constraining atmospheric circulation in a coupled atmosphere-ocean Arctic regional climate model. Clim Dyn 46: 3499, doi:10.1007/s00382-015-2783-y

Koenigk, T., Caian, M., Nikulin, G., Schimanke, S., 2016: Regional Arctic sea ice variations as predictor for winter climate conditions. Clim Dyn, 46 (1), 317-337, doi:10.1007/s00382-015-2586-1