Mutual effects of wind speed, air temperature and sea ice concentration in the Arctic and their teleconnections with climate variability in the eastern Baltic Sea region

Arktika on kliima soojenemise lipulaev. Viimase poole sajandi jooksul on sealne temperatuur tõusnud umbes 2 korda kiiremini kui maailmas keskmiselt. Suurimaks probleemiks Arktika uuringute juures on ebaühtlane andmete ruumiline jaotus. Vaatlusandmeid on enamasti ainult rannikult ning saartelt, Kesk-...

Full description

Bibliographic Details
Main Author: Jakobson, Liisi
Other Authors: Jaagus, Jaak, juhendaja, Jakobson, Erko, juhendaja, Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Format: Thesis
Language:English
Published: 2018
Subjects:
ETD
Online Access:http://hdl.handle.net/10062/59847
id fttartuuniv:oai:dspace.ut.ee:10062/59847
record_format openpolar
institution Open Polar
collection University of Tartu: Dspace
op_collection_id fttartuuniv
language English
topic windspeed
air temperature
sea ice
climatic changes
Arctic
Baltic Sea Countries
dissertatsioonid
ETD
dissertations
väitekirjad
tuulekiirus
õhutemperatuur
merejää
kliimamuutused
Arktika
Läänemere maad
spellingShingle windspeed
air temperature
sea ice
climatic changes
Arctic
Baltic Sea Countries
dissertatsioonid
ETD
dissertations
väitekirjad
tuulekiirus
õhutemperatuur
merejää
kliimamuutused
Arktika
Läänemere maad
Jakobson, Liisi
Mutual effects of wind speed, air temperature and sea ice concentration in the Arctic and their teleconnections with climate variability in the eastern Baltic Sea region
topic_facet windspeed
air temperature
sea ice
climatic changes
Arctic
Baltic Sea Countries
dissertatsioonid
ETD
dissertations
väitekirjad
tuulekiirus
õhutemperatuur
merejää
kliimamuutused
Arktika
Läänemere maad
description Arktika on kliima soojenemise lipulaev. Viimase poole sajandi jooksul on sealne temperatuur tõusnud umbes 2 korda kiiremini kui maailmas keskmiselt. Suurimaks probleemiks Arktika uuringute juures on ebaühtlane andmete ruumiline jaotus. Vaatlusandmeid on enamasti ainult rannikult ning saartelt, Kesk-Arktika piirkonnas on neid väga vähe. Enamasti kasutatakse Arktika uuringutes järelanalüüsi mudeleid. Tänu Tara triivjaamal 2007. aasta suvel läbi viidud mõõtmistele oli meil erakordne võimalus valideerida sõltumatute andmetega järelanalüüsi mudeleid. Keskmiselt kõige paremini töötas ERA-Interim. Samas pinnalähedaste parameetrite osas näitas parimaid tulemusi NCEP-CFSR. Kasutasimegi selle mudeli andmeid, et uurida pinnalähedaste tuulte ning Arktika kliimasüsteemi võtmemängija – merejää – vahelisi seoseid. Saime kinnitust oma hüpoteesile, et mitte ainult pinnalähedane tuul ei mõjuta jää kontsentratsiooni, vaid on olemas ka vastupidine seos. Kahanev jää toob kaasa ebastabiilsema atmosfääri, väiksema pinnakareduse ning tugevama pinnalähedase tuule. Tara ekspeditsiooni väga hea vertikaalse resolutsiooniga andmeid kasutati ka selleks, et esimest korda kaardistada Kesk-Arktikas madalate jugavoolude olemasolu, omadused ning tekkepõhjused. Tulemus on oluline mudelite parendamiseks selles piirkonnas. Aga miks me peaksime olema nii huvitatud Arktika kliima muutustest? Muutused Arktika kliimas ei mõjuta mitte üksnes Arktika enda kliima- ja ökosüsteemi, vaid ka madalamate laiuskraadide oma. Selgemad seosed eksisteerivad Põhja-Ameerika ja Aasia kohta, Arktika ja Euroopa vahelised seosed on komplekssemad. Spetsiifilisemalt Läänemere regiooni idaosa kohta pole Arktika kaugseoseid varem uuritud. Meie tulemused näitavad, et 1000 hPa temperatuur, õhuniiskus ning tuulekiirus Läänemeri piirkonna idaosas korreleeruvad olulisel määral jää kontsentratsiooniga Arktika Ookeani erinevates piirkondades kõikidel aastaaegadel. Kõige tugevamaid seoseid näitab Gröönimaa piirkond. Arktika kaugseoste füüsikaliste mehhanismide mõistmiseks on vaja edasisi uuringuid. Väitekirja elektrooniline versioon ei sisalda publikatsioone The Arctic is a key region from the perspective of the climatic change. Over the past half century, the Arctic region has warmed at about twice the global rate. It is essential to document and understand the changes, which is much more difficult in the Arctic than for example in the middle-latitudes. One of the biggest problem in the investigations is the spatial irregularity of data. Meteorological stations, which are difficult and expensive to establish and maintain, are sparsely distributed over the Arctic Ocean. We had a rare opportunity to use unique data collected during the Tara expedition. These data were not included into data assimilations and had a high vertical resolution. This gave us a chance to validate atmospheric reanalyses, which are widely applied in the Arctic research. The first ranked was ERA-Interim, still, no single product seems to agree better in all fields. The best reanalyses product for investigating near-surface variables turned out to be NCEP-CFSR. We used this reanalyses product to reveal interactions between 10 m wind speed and the key element of the Arctic climate system – the sea ice. Results showed that not only near-surface winds are influencing the sea ice; also, sea ice is influencing the near-surface winds. Decreasing sea ice generates less stable stratification and stronger near-surface winds. With good vertical resolution data from Tara expedition, for the first time, low-level jets and their generation mechanisms were characterised in the central Arctic. It helps modellers to improve models in the Arctic region. Why we should be interested in changes and interactions in the Arctic region? Because changes there may influence our weather and climate. Results showed that the temperature and wind speed at the 1000 hPa in the eastern Baltic Sea region have significant teleconnection with the sea ice concentration in some regions of the Arctic Ocean in all seasons. By tracking down the teleconnections between the rapidly changing Arctic region and the eastern Baltic Sea region we can get valuable information about possible future trends even if the changes in both regions were caused by a third factor. First attempts has been done to reveal the physical background of these interactions. Future work is needed to improve the understanding about it.
author2 Jaagus, Jaak, juhendaja
Jakobson, Erko, juhendaja
Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
format Thesis
author Jakobson, Liisi
author_facet Jakobson, Liisi
author_sort Jakobson, Liisi
title Mutual effects of wind speed, air temperature and sea ice concentration in the Arctic and their teleconnections with climate variability in the eastern Baltic Sea region
title_short Mutual effects of wind speed, air temperature and sea ice concentration in the Arctic and their teleconnections with climate variability in the eastern Baltic Sea region
title_full Mutual effects of wind speed, air temperature and sea ice concentration in the Arctic and their teleconnections with climate variability in the eastern Baltic Sea region
title_fullStr Mutual effects of wind speed, air temperature and sea ice concentration in the Arctic and their teleconnections with climate variability in the eastern Baltic Sea region
title_full_unstemmed Mutual effects of wind speed, air temperature and sea ice concentration in the Arctic and their teleconnections with climate variability in the eastern Baltic Sea region
title_sort mutual effects of wind speed, air temperature and sea ice concentration in the arctic and their teleconnections with climate variability in the eastern baltic sea region
publishDate 2018
url http://hdl.handle.net/10062/59847
long_lat ENVELOPE(139.967,139.967,-66.648,-66.648)
geographic Arctic
Arctic Ocean
Selle
geographic_facet Arctic
Arctic Ocean
Selle
genre Arctic
Arctic Ocean
arktika
Sea ice
genre_facet Arctic
Arctic Ocean
arktika
Sea ice
op_relation Dissertationes geographicae Universitatis Tartuensis;66
op_rights openAccess
_version_ 1766315937585168384
spelling fttartuuniv:oai:dspace.ut.ee:10062/59847 2023-05-15T14:44:26+02:00 Mutual effects of wind speed, air temperature and sea ice concentration in the Arctic and their teleconnections with climate variability in the eastern Baltic Sea region Tuulekiiruse, õhutemperatuuri ja merejää vastastikused mõjud Arktikas ning kaugseosed kliima varieeruvusega idapoolses Läänemere regioonis Jakobson, Liisi Jaagus, Jaak, juhendaja Jakobson, Erko, juhendaja Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond 2018-05-14 application/pdf http://hdl.handle.net/10062/59847 eng eng Dissertationes geographicae Universitatis Tartuensis;66 openAccess windspeed air temperature sea ice climatic changes Arctic Baltic Sea Countries dissertatsioonid ETD dissertations väitekirjad tuulekiirus õhutemperatuur merejää kliimamuutused Arktika Läänemere maad Thesis 2018 fttartuuniv 2019-09-11T23:01:17Z Arktika on kliima soojenemise lipulaev. Viimase poole sajandi jooksul on sealne temperatuur tõusnud umbes 2 korda kiiremini kui maailmas keskmiselt. Suurimaks probleemiks Arktika uuringute juures on ebaühtlane andmete ruumiline jaotus. Vaatlusandmeid on enamasti ainult rannikult ning saartelt, Kesk-Arktika piirkonnas on neid väga vähe. Enamasti kasutatakse Arktika uuringutes järelanalüüsi mudeleid. Tänu Tara triivjaamal 2007. aasta suvel läbi viidud mõõtmistele oli meil erakordne võimalus valideerida sõltumatute andmetega järelanalüüsi mudeleid. Keskmiselt kõige paremini töötas ERA-Interim. Samas pinnalähedaste parameetrite osas näitas parimaid tulemusi NCEP-CFSR. Kasutasimegi selle mudeli andmeid, et uurida pinnalähedaste tuulte ning Arktika kliimasüsteemi võtmemängija – merejää – vahelisi seoseid. Saime kinnitust oma hüpoteesile, et mitte ainult pinnalähedane tuul ei mõjuta jää kontsentratsiooni, vaid on olemas ka vastupidine seos. Kahanev jää toob kaasa ebastabiilsema atmosfääri, väiksema pinnakareduse ning tugevama pinnalähedase tuule. Tara ekspeditsiooni väga hea vertikaalse resolutsiooniga andmeid kasutati ka selleks, et esimest korda kaardistada Kesk-Arktikas madalate jugavoolude olemasolu, omadused ning tekkepõhjused. Tulemus on oluline mudelite parendamiseks selles piirkonnas. Aga miks me peaksime olema nii huvitatud Arktika kliima muutustest? Muutused Arktika kliimas ei mõjuta mitte üksnes Arktika enda kliima- ja ökosüsteemi, vaid ka madalamate laiuskraadide oma. Selgemad seosed eksisteerivad Põhja-Ameerika ja Aasia kohta, Arktika ja Euroopa vahelised seosed on komplekssemad. Spetsiifilisemalt Läänemere regiooni idaosa kohta pole Arktika kaugseoseid varem uuritud. Meie tulemused näitavad, et 1000 hPa temperatuur, õhuniiskus ning tuulekiirus Läänemeri piirkonna idaosas korreleeruvad olulisel määral jää kontsentratsiooniga Arktika Ookeani erinevates piirkondades kõikidel aastaaegadel. Kõige tugevamaid seoseid näitab Gröönimaa piirkond. Arktika kaugseoste füüsikaliste mehhanismide mõistmiseks on vaja edasisi uuringuid. Väitekirja elektrooniline versioon ei sisalda publikatsioone The Arctic is a key region from the perspective of the climatic change. Over the past half century, the Arctic region has warmed at about twice the global rate. It is essential to document and understand the changes, which is much more difficult in the Arctic than for example in the middle-latitudes. One of the biggest problem in the investigations is the spatial irregularity of data. Meteorological stations, which are difficult and expensive to establish and maintain, are sparsely distributed over the Arctic Ocean. We had a rare opportunity to use unique data collected during the Tara expedition. These data were not included into data assimilations and had a high vertical resolution. This gave us a chance to validate atmospheric reanalyses, which are widely applied in the Arctic research. The first ranked was ERA-Interim, still, no single product seems to agree better in all fields. The best reanalyses product for investigating near-surface variables turned out to be NCEP-CFSR. We used this reanalyses product to reveal interactions between 10 m wind speed and the key element of the Arctic climate system – the sea ice. Results showed that not only near-surface winds are influencing the sea ice; also, sea ice is influencing the near-surface winds. Decreasing sea ice generates less stable stratification and stronger near-surface winds. With good vertical resolution data from Tara expedition, for the first time, low-level jets and their generation mechanisms were characterised in the central Arctic. It helps modellers to improve models in the Arctic region. Why we should be interested in changes and interactions in the Arctic region? Because changes there may influence our weather and climate. Results showed that the temperature and wind speed at the 1000 hPa in the eastern Baltic Sea region have significant teleconnection with the sea ice concentration in some regions of the Arctic Ocean in all seasons. By tracking down the teleconnections between the rapidly changing Arctic region and the eastern Baltic Sea region we can get valuable information about possible future trends even if the changes in both regions were caused by a third factor. First attempts has been done to reveal the physical background of these interactions. Future work is needed to improve the understanding about it. Thesis Arctic Arctic Ocean arktika Sea ice University of Tartu: Dspace Arctic Arctic Ocean Selle ENVELOPE(139.967,139.967,-66.648,-66.648)