Undersøgelse udforsker virkningerne af arktisk opvarmning på daglige vejrmønstre i USA

Arktisk havis krymper, efterhånden som verden fortsætter med at varme, og en ny undersøgelse ledet af forskere ved Penn State kan give en bedre forståelse af, hvordan tabet af denne is kan påvirke det daglige vejr på mellembreddegrader, inklusive USA.

Forskerne brugte klimamodeller og en maskinlæringstilgang til at drille virkningerne af tab af ishav på fremtiden for storstilede meteorologiske mønstre over Nordamerika. De rapporterede i Journal of Climate at tab af ishav forstærkede disse mønstre og deres indvirkning på temperaturen nær overfladen – hvilket f.eks. betyder, at kolde vejrbegivenheder kan være mindre kolde.

"Arktis generelt er kilden til kold luft for os, når vi har disse virkelig kolde begivenheder," sagde Melissa Gervais, assisterende professor ved Institut for Meteorologi og Atmosfærisk Videnskab ved Penn State og hovedforfatter af undersøgelsen.

"Når opvarmningen fortsætter, ved vi, at Arktis bliver mindre koldt. Hvad dette arbejde viser os er, at tabet af havis også ændrer vejrmønstre, der bringer kold luft til de mellemste breddegrader. Så opvarmning udtømmer både din kilde til kold luft og gør det sværere at transportere."

Havisen fungerer som et tæppe over havet og forhindrer varmere vand i at miste varme til atmosfæren, sagde Gervais. Når isen er væk, kan varme fra havet komme ind i atmosfæren og skabe et lavtrykssystem over, hvor isen havde været, hvilket resulterer i mindre transport af kold arktisk luft til andre dele af Jorden, sagde forskerne.

Når havis smelter, opvarmes Arktis hurtigere end resten af ​​planeten, en proces kaldet arktisk forstærkning. Og selvom det ville forventes, at mindre kold luft ville blive transporteret fra Arktis til de mellemste breddegrader under disse forhold, tillod den nye undersøgelse forskerne at undersøge de mekanismer, der er ansvarlige for disse ændringer, dybere.

"Vores forskning gav os mulighed for at grave lidt dybere ind i, hvad der foregår," sagde Gervais. "Vi var i stand til at se, at udover påvirkningen af ​​arktisk forstærkning, er der også en påvirkning på den faktiske cirkulation eller strømning i atmosfæren."

For at teste indvirkningen på vejrmønstrene kørte forskerne en klimamodel under to scenarier - det ene med isniveauer i overensstemmelse med 1980'erne og 1990'erne, og det andet med reducerede isniveauer, der forventes i slutningen af ​​århundredet.

De brugte selvorganiserende kort, en maskinlæringsmetode, til at klassificere mønstre af dagligt vejr i troposfæren, det laveste lag af Jordens atmosfære, hvor der forekommer mest vejr. De undersøgte derefter, hvordan disse generelle vejrmønstre omsættes til variabler, der er tættere på overfladen.

"Uden at bruge denne maskinlæringsmetode ville vi ikke have været i stand til virkelig at forstå de involverede processer," sagde Gervais. "For undersøgelser som denne, hvor vi bruger en stor mængde klimamodelsimuleringer, kan vi ikke finde disse mønstre i hånden."

Et vejrmønster, der især var påvirket af tabet af havis, involverede uregelmæssigheder i koldt vejr over Nordamerika. Mønsteret er forbundet med stærke kolde anomalier, som nåede ca. 29°F under de nuværende havisens forhold, men opvarmede betydeligt under scenarierne med mindre havis, sagde forskerne.

"Vi fandt ud af, at når vi mister havis, bliver denne anomali ikke kun reduceret, men den bliver faktisk også et varmt mønster," sagde Gervais. "Så det samme mønster i den øvre atmosfære bringer nu faktisk varmere temperaturer nær overfladen."

Flere oplysninger: Melissa Gervais et al., Impacts of Projected Arctic Sea Ice Loss på daglige vejrmønstre over Nordamerika, Journal of Climate (2023). DOI:10.1175/JCLI-D-23-0389.1

Leveret af Pennsylvania State University