Sensitivity of arctic surface temperatures to sea ice thickness changes using the regional climate model mar

• Main Authors: LAMBERT, Marius, KITTEL, Christoph, DAMSEAUX, Adrien, FETTWEIS, Xavier
• Format: Text
• Language: English
• Published: BSGLg 2019
• Subjects: modélisation; cryosphère; arctique; épaisseur de glace de mer; MAR; modelling; cryosphere; arctic; sea ice thickness; Arctic; Arctic Ocean; Arctique*; Sea ice
• Online Access: https://dx.doi.org/10.25518/0770-7576.5968; https://popups.uliege.be/0770-7576/index.php?id=5968

Since the beginning of this century, the Arctic Ocean has experienced a rapid decrease in sea ice extent, which strongly contributes to a pronounced regional climate warming known as “Arctic Amplification”, i.e. two times as large as the global average. Sea ice concentration (SIC) and sea ice thickness (SIT) mainly control changes in Arctic Ocean surface temperatures by insulating the warmer ocean water from the colder air above. Changes in atmospheric temperatures could perturb the Arctic climate, by affecting the regional atmospheric circulation. In most regional climate models (RCMs), SIC is prescribed from climate reanalyses whereas SIT is fixed in space and time, despite observations of large seasonal variations. Here, we compare climate simulations from the regional climate model MAR forced by the ERA-Interim and OSTIA reanalyses, using fixed SIT, to MAR simulations where SIT and SIC are prescribed by the GLORYS2V4 data set. The set of simulations covers the Arctic-CORDEX domain spanning the whole Arctic Ocean at a spatial resolution of 50 km for the period 2000-2015. This study aims to (1) improve the representation of surface temperatures, wind speed and direction within the Arctic boundary layer simulated by MAR, and to (2) estimate the sensitivity of Arctic surface temperatures and atmospheric circulation to prescribed SIT in MAR. Although our findings highlight the local sensitivity of surface temperatures to SIT changes, they also reveal that there is no clear benefit of using space and time varying SIT data sets to force MAR at 50 km resolution. : Depuis le début de ce siècle, l’Océan Arctique a connu une diminution rapide de son étendue de glace de mer, entrainant un réchauffement climatique régional appelé \"Amplification Arctique\", i.e. deux fois plus marqué que le réchauffement global. En jouant le rôle d’isolant entre l’océan (plus chaud) et l’atmosphère, l’épaisseur et la concentration de glace de mer contrôlent la température à la surface de l’Océan Arctique. Une modification de la température de surface pourrait entrainer une perturbation du système climatique, par le biais de son influence sur la circulation atmosphérique régionale. Dans la plupart des modèles climatiques régionaux (RCMs), la concentration de glace de mer est prescrite par des réanalyses, tandis que l’épaisseur de glace de mer est fixe dans le temps et l’espace, malgré sa variation saisonnière importante. Dans cette étude, on comparera des simulations du MAR forcé par ERA-intérim et OSTIA, i.e utilisant une épaisseur de glace de mer fixe, avec des simulations ou l’épaisseur et la concentration de glace de mer sont prescrites par GLORYS2v4. L’ensemble des simulations concerne le domaine CORDEX-Arctique et couvre la période 2000-2015. L’objectif de ce travail est (i) d’améliorer la représentation de la température de surface, de la vitesse et direction du vent dans la couche limite atmosphérique du MAR en Arctique et; (ii) d’estimer la sensibilité de la température de surface et de la circulation atmosphérique à différentes épaisseurs de glace de mer prescrites dans le MAR. Bien que nous démontrions la sensibilité locale de la température de surface à un changement d’épaisseur de glace de mer (fixe), nous montrons aussi qu’il n’y a pas de bénéfice clair quant à l’utilisation de l’épaisseur de glace de mer variable dans le temps et l’espace comme forçage à la surface du MAR à 50 km de résolution.