Het Arctische zee-ijs krimpt terwijl de wereld blijft opwarmen, en een nieuwe studie onder leiding van onderzoekers van Penn State kan een beter inzicht verschaffen in de manier waarop het verlies van dit ijs het dagelijkse weer op de middelste breedtegraden, inclusief de Verenigde Staten, kan beïnvloeden. P>

De onderzoekers gebruikten klimaatmodellen en een machine learning-aanpak om de impact van het verlies van ijszee op de toekomst van grootschalige meteorologische patronen boven Noord-Amerika te achterhalen. Ze rapporteerden in het Journal of Climate dat het verlies van de ijszee deze patronen en hun impact op de temperatuur aan het oppervlak heeft verzwakt, wat betekent dat koude weersomstandigheden bijvoorbeeld minder koud kunnen zijn.

"Het Noordpoolgebied is in het algemeen de bron van koude lucht voor ons als we deze echt koude gebeurtenissen hebben", zegt Melissa Gervais, assistent-professor bij de afdeling Meteorologie en Atmosferische Wetenschappen van Penn State en hoofdauteur van het onderzoek.

‘Naarmate de opwarming voortduurt, weten we dat het Noordpoolgebied minder koud zal worden. Wat dit werk ons ​​laat zien is dat het verlies van zee-ijs ook de weerpatronen verandert die koude lucht naar de middelste breedtegraden brengen. koude lucht en maakt het moeilijker om te transporteren."

Zee-ijs fungeert als een deken over de oceaan en zorgt ervoor dat warmer water geen warmte aan de atmosfeer verliest, zei Gervais. Zodra het ijs verdwenen is, kan de warmte van de oceaan de atmosfeer binnendringen en een lagedruksysteem creëren boven de plaats waar het ijs heeft gelegen, wat resulteert in minder transport van koude Arctische lucht naar andere delen van de aarde, aldus de wetenschappers.

Terwijl het zee-ijs smelt, warmt het Noordpoolgebied sneller op dan de rest van de planeet, een proces dat Arctische versterking wordt genoemd. En hoewel verwacht zou worden dat onder deze omstandigheden minder koude lucht van het noordpoolgebied naar de middelste breedtegraden zou worden getransporteerd, stelde het nieuwe onderzoek de onderzoekers in staat dieper in te gaan op de mechanismen die verantwoordelijk zijn voor deze veranderingen.

"Ons onderzoek stelde ons in staat een beetje dieper te graven in wat er aan de hand is", zei Gervais. "We hebben kunnen zien dat er naast de impact van de Arctische versterking ook een impact is op de feitelijke circulatie of stroming in de atmosfeer."

Om de impact op weerpatronen te testen, hebben de wetenschappers een klimaatmodel uitgevoerd onder twee scenario's:het ene met ijsniveaus die consistent waren met die van de jaren tachtig en negentig, en het andere met lagere ijsniveaus die tegen het einde van de eeuw worden verwacht.

Ze gebruikten zelforganiserende kaarten, een machinale leermethode, om patronen van het dagelijkse weer in de troposfeer te classificeren, de laagste laag van de atmosfeer van de aarde waar het meeste weer voorkomt. Vervolgens onderzochten ze hoe deze algemene weerpatronen zich vertalen in variabelen die zich dichter bij het oppervlak bevinden.

"Zonder deze machine learning-methode te gebruiken, zouden we de betrokken processen niet echt goed kunnen begrijpen", aldus Gervais. "Voor dit soort onderzoeken, waarbij we een groot aantal klimaatmodellensimulaties gebruiken, kunnen we deze patronen niet met de hand vinden."

Eén weerpatroon dat vooral werd beïnvloed door het verlies van zee-ijs, betrof afwijkingen bij koud weer boven Noord-Amerika. Het patroon wordt in verband gebracht met sterke koudeafwijkingen, die onder de huidige omstandigheden van het zee-ijs ruwweg 29 graden Celsius bereikten, maar aanzienlijk opwarmden onder de scenario's met minder zee-ijs, aldus de wetenschappers.

"We ontdekten dat wanneer we zee-ijs verliezen, deze anomalie niet alleen wordt verminderd, maar dat het ook daadwerkelijk een warm patroon wordt", zei Gervais. "Dus hetzelfde patroon in de bovenste lagen van de atmosfeer zorgt nu feitelijk voor warmere temperaturen aan de oppervlakte."

Meer informatie: Melissa Gervais et al., Impact van het voorspelde ijsverlies in de Noordelijke IJszee op dagelijkse weerpatronen in Noord-Amerika, Journal of Climate (2023). DOI:10.1175/JCLI-D-23-0389.1

Aangeboden door Pennsylvania State University