Clouds drive differences in future surface melt over the Antarctic ice shelves

• Published in: The Cryosphere
• Main Authors: Kittel, Christoph, Amory, Charles, Hofer, Stefan, Agosta, Cécile, Jourdain, Nicolas, C, Gilbert, Ella, Le Toumelin, Louis, Vignon, Étienne, Gallée, Hubert, Fettweis, Xavier
• Other Authors: Université de Liège, Institut des Géosciences de l’Environnement (IGE), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA), University of Oslo (UiO), Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement Gif-sur-Yvette (LSCE), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Glaces et Continents, Climats et Isotopes Stables (GLACCIOS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), British Antarctic Survey (BAS), Natural Environment Research Council (NERC), Centre d'Etudes de la Neige (CEN), 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)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), 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)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG ), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Météo-France-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA), Laboratoire de Météorologie Dynamique (UMR 8539) (LMD), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-École des Ponts ParisTech (ENPC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département des Géosciences - ENS Paris, 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), Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), This research has been supported by the Fonds De La Recherche Scientifique (FNRS) and the Fonds Wetenschappelijk Onderzoek-Vlaanderen (FWO) (under the EOS project no. O0100718F and grant no. T.0002.16). Computational resources have been provided by the Consortium des Équipements de Calcul Intensif (CÉCI), funded by the Fonds de la Recherche Scientifique de Belgique (F.R.S. – FNRS) under grant no. 2.5020.11, and the Tier-1 supercomputer (Zenobe) of the Fédération Wallonie Bruxelles infrastructure, funded by the Walloon Region under grant agreement no. 1117545. Christoph Kittel and Nicolas C. Jourdain have received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement no. 101003826 via the CRiceS (Climate Relevant interactions and feedbacks: the key role of sea ice and Snow in the polar and global climate system) project.
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: English
• Published: HAL CCSD 2022
• Subjects: [SDU.OCEAN]Sciences of the Universe [physics]/Ocean; Atmosphere; [SDU.ENVI]Sciences of the Universe [physics]/Continental interfaces; environment; Antarc*; Antarctic; Antarctic Peninsula; Ice Shelves; The Cryosphere
• Online Access: https://hal.science/hal-03722984; https://hal.science/hal-03722984/document; https://hal.science/hal-03722984/file/tc-16-2655-2022.pdf; https://doi.org/10.5194/tc-16-2655-2022

International audience Abstract. Recent warm atmospheric conditions have damaged the ice shelves of the Antarctic Peninsula through surface melt and hydrofracturing and could potentially initiate future collapse of other Antarctic ice shelves. However, model projections with similar greenhouse gas scenarios suggest large differences in cumulative 21st-century surface melting. So far it remains unclear whether these differences are due to variations in warming rates in individual models or whether local feedback mechanisms of the surface energy budget could also play a notable role. Here we use the polar-oriented regional climate model MAR (Modèle Atmosphérique Régional) to study the physical mechanisms that would control future surface melt over the Antarctic ice shelves in high-emission scenarios RCP8.5 and SSP5-8.5. We show that clouds enhance future surface melt by increasing the atmospheric emissivity and longwave radiation towards the surface. Furthermore, we highlight that differences in meltwater production for the same climate warming rate depend on cloud properties and particularly cloud phase. Clouds containing a larger amount of supercooled liquid water lead to stronger melt, subsequently favouring the absorption of solar radiation due to the snowmelt–albedo feedback. As liquid-containing clouds are projected to increase the melt spread associated with a given warming rate, they could be a major source of uncertainties in projections of the future Antarctic contribution to sea level rise.