Historical and Projected Distributions of Daily Temperature and Pressure in the Arctic

• Published in: ARCTIC
• Main Authors: Timlin, Michael S., Walsh, John E.
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: English
• Published: The Arctic Institute of North America 2009
• Subjects: Alaska; Arctic; climate; temperature; atmospheric pressure; extremes; thresholds; climate projections; climate models; Arctique; climat; température; pression atmosphérique; extrêmes; seuils; projections climatiques; modèles climatiques; Arctic Ocean; Arctique*; Climate change; Sea ice
• Online Access: https://journalhosting.ucalgary.ca/index.php/arctic/article/view/63258

Changes in extreme temperatures and pressures in the Arctic have received little attention in the context of climate change. Here we examine the distributions and extremes of surface air temperature and pressure in the Arctic for the late 20th century, using Alaskan weather station data, an atmospheric reanalysis, and general circulation models (GCMs). There is good agreement among these sources for the late 20th century, with broader distributions for both temperature and pressure in winter as compared to summer, and over land as compared to over ocean. We used the output from 21st-century greenhouse simulations by the GCMs to address the occurrence of extremes in the coming decades. The model projections of the 21st-century extremes largely agree with changes in the mean state, with record low temperatures decreasing in frequency and record high temperatures increasing in frequency. The changes in 21st-century extremes are more pronounced over the ocean, where the present-day distributions are narrower. The projected decreases of mean pressure result in more frequent occurrences of extreme low pressure, especially over the Arctic Ocean, although the extremes of pressure are less affected by changes of the means than are the extremes of temperature. Lastly, we find that the transition from sea ice to open water, and associated changes in the salinity of the surface water, can cause changes in the temperature distribution that are more complex than simple shifts in the distribution, leading to unexpected changes in the occurrence of extreme temperatures. Les changements en matière de températures et de pressions extrêmes dans l’Arctique reçoivent peu d’attention dans le contexte du changement climatique. Ici, nous examinons les répartitions et les extrêmes de la température de l’air en surface et de la pression dans l’Arctique vers la fin du XXe siècle et ce, en nous appuyant sur les données de la station météorologique de l’Alaska, sur une nouvelle analyse atmosphérique et sur des modèles de circulation générale. Il existe une bonne concordance quant aux sources visant la fin du XXe siècle, avec des répartitions plus vastes pour les températures et pressions d’hiver comparativement à celles de l’été, ainsi que pour les températures et pressions terrestres par rapport aux températures et pressions océaniques. Nous nous sommes également servi des données émanant de simulations de serres au XXIe siècle, réalisées au moyen des modèles de circulation générale afin d’être en mesure de nous pencher sur l’occurrence des extrêmes au cours des décennies à venir. Les projections de modèles relatives aux extrêmes du XXIe siècle concordent largement avec les changements caractérisant l’état de la moyenne, la fréquence des basses températures record étant à la baisse et la fréquence des hautes températures record étant à la hausse. Les changements en matière d’extrêmes au XXIe siècle sont plus prononcés au-dessus de l’océan, là où les répartitions actuelles sont plus étroites. Les diminutions projetées de la pression moyenne se traduisent par des occurrences plus fréquentes de basses pressions extrêmes, surtout au-dessus de l’océan Arctique, bien que les extrêmes en matière de pressions soient moins touchés par les changements des moyennes que les extrêmes de températures. De plus, nous estimons que la transition allant de la glace de mer à l’eau libre, de même que les changements connexes du point de vue de la salinité de l’eau de surface, peuvent entraîner des changements sur le plan de la répartition des températures qui sont plus complexes que de simples décalages de répartition, ce qui mène à des changements inattendus en matière d’occurrence de températures extrêmes.