Assessing bias corrections of oceanic surface conditions for atmospheric models

International audience Future sea surface temperature and sea-ice concentration from coupled ocean-atmosphere general circulation models such as those from the CMIP5 experiment are often used as boundary forcings for the downscaling of future climate experiments. Yet, these models show some consider...

Full description

Bibliographic Details
Published in:Geoscientific Model Development
Main Authors: Beaumet, Julien, Krinner, Gerhard, Déqué, Michel, Haarsma, Rein, Li, Laurent
Other Authors: Institut des Géosciences de l’Environnement (IGE), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes 2016-2019 (UGA 2016-2019 )-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (Fédération OSUG), Centre national de recherches météorologiques (CNRM), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Royal Netherlands Meteorological Institute (KNMI), Laboratoire de Météorologie Dynamique (UMR 8539) (LMD), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X), Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-École nationale des ponts et chaussées (ENPC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département des Géosciences - ENS-PSL, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL), ANR-14-CE01-0001,ASUMA,Amélioration de la précision de l'estimation de bilan de masse de surface en Antarctique(2014), ANR-15-CE01-0003,APRES3,Les précipitations antarctiques : télédétection depuis la surface et l'espace(2015)
Format: Article in Journal/Newspaper
Language:English
Published: CCSD 2019
Subjects:
Online Access:https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-02022662
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author Beaumet, Julien
Krinner, Gerhard
Déqué, Michel
Haarsma, Rein
Li, Laurent
author2 Institut des Géosciences de l’Environnement (IGE)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes 2016-2019 (UGA 2016-2019 )-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (Fédération OSUG)
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Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Royal Netherlands Meteorological Institute (KNMI)
Laboratoire de Météorologie Dynamique (UMR 8539) (LMD)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)
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École normale supérieure - Paris (ENS-PSL)
Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL)
Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)
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Li, Laurent
author_sort Beaumet, Julien
collection Archives ouvertes de Paris-Saclay
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container_title Geoscientific Model Development
container_volume 12
description International audience Future sea surface temperature and sea-ice concentration from coupled ocean-atmosphere general circulation models such as those from the CMIP5 experiment are often used as boundary forcings for the downscaling of future climate experiments. Yet, these models show some considerable biases when compared to the observations over present climate. In this paper, existing methods such as an absolute anomaly method and a quantile-quantile method for sea surface temperature (SST) as well as a look-up table and a relative anomaly method for sea-ice concentration (SIC) are presented. For SIC, we also propose a new analogue method. Each method is objectively evaluated with a perfect model test using CMIP5 model experiments and some real-case applications using observations. We find that with respect to other previously existing methods, the analogue method is a substantial improvement for the bias correction of future SIC. Consistency between the constructed SST and SIC fields is an important constraint to consider, as is consistency between the prescribed sea-ice concentration and thickness; we show that the latter can be ensured by using a simple parameteri-sation of sea-ice thickness as a function of instantaneous and annual minimum SIC.
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institution Open Polar
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Geoscientific Model Development
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Geoscientific Model Development, 2019, 12 (1), pp.321-342. ⟨10.5194/gmd-12-321-2019⟩
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spelling ftuniparissaclay:oai:HAL:hal-02022662v1 2025-02-16T15:10:32+00:00 Assessing bias corrections of oceanic surface conditions for atmospheric models Beaumet, Julien Krinner, Gerhard Déqué, Michel Haarsma, Rein Li, Laurent Institut des Géosciences de l’Environnement (IGE) Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes 2016-2019 (UGA 2016-2019 )-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (Fédération OSUG) Centre national de recherches météorologiques (CNRM) Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP) Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) Royal Netherlands Meteorological Institute (KNMI) Laboratoire de Météorologie Dynamique (UMR 8539) (LMD) Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X) Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-École nationale des ponts et chaussées (ENPC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département des Géosciences - ENS-PSL École normale supérieure - Paris (ENS-PSL) Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL) Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL) ANR-14-CE01-0001,ASUMA,Amélioration de la précision de l'estimation de bilan de masse de surface en Antarctique(2014) ANR-15-CE01-0003,APRES3,Les précipitations antarctiques : télédétection depuis la surface et l'espace(2015) 2019 https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-02022662 https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-02022662v1/document https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-02022662v1/file/gmd-12-321-2019.pdf https://doi.org/10.5194/gmd-12-321-2019 en eng CCSD European Geosciences Union info:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/10.5194/gmd-12-321-2019 info:eu-repo/semantics/OpenAccess ISSN: 1991-9603 EISSN: 1991-959X Geoscientific Model Development https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-02022662 Geoscientific Model Development, 2019, 12 (1), pp.321-342. ⟨10.5194/gmd-12-321-2019⟩ [SDU.OCEAN]Sciences of the Universe [physics]/Ocean Atmosphere [SDU.STU.ME]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Meteorology info:eu-repo/semantics/article Journal articles 2019 ftuniparissaclay https://doi.org/10.5194/gmd-12-321-2019 2025-01-24T02:00:38Z International audience Future sea surface temperature and sea-ice concentration from coupled ocean-atmosphere general circulation models such as those from the CMIP5 experiment are often used as boundary forcings for the downscaling of future climate experiments. Yet, these models show some considerable biases when compared to the observations over present climate. In this paper, existing methods such as an absolute anomaly method and a quantile-quantile method for sea surface temperature (SST) as well as a look-up table and a relative anomaly method for sea-ice concentration (SIC) are presented. For SIC, we also propose a new analogue method. Each method is objectively evaluated with a perfect model test using CMIP5 model experiments and some real-case applications using observations. We find that with respect to other previously existing methods, the analogue method is a substantial improvement for the bias correction of future SIC. Consistency between the constructed SST and SIC fields is an important constraint to consider, as is consistency between the prescribed sea-ice concentration and thickness; we show that the latter can be ensured by using a simple parameteri-sation of sea-ice thickness as a function of instantaneous and annual minimum SIC. Article in Journal/Newspaper Sea ice Archives ouvertes de Paris-Saclay Geoscientific Model Development 12 1 321 342
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