Riemann-Campe, Kathrin

Electronic Publication Information Center

Climate	  change	  in	  the	  Arc/c	  Kathrin	  Riemann-­‐Campe	  Kathrin.Riemann-­‐Campe@awi.de	  	  Alfred-­‐Wegener-­‐Ins/tut	  	  Bremerhaven	  Overview	  	  •  Climate	  change	  and	  internal/natural	  variability	  •  Past	  observa/ons	  •  Past	  simula/ons	  •  Possible	  future	  change	  •  Summary	  Overview	  	  •  Climate	  change	  and	  internal/natural	  variability	  •  Past	  observa/ons	  •  Past	  simula/ons	  •  Possible	  future	  change	  •  Summary	  Climate	  Change	  and	  	  Internal	  Variability	  •  Climate	  change:	  –  change	  in	  the	  state	  of	  the	  climate	  that	  persists	  for	  an	  extended	  period,	  typically	  decades	  or	  longer	  –  due	  to	  internal	  processes	  and/or	  external	  forcings	  •  Internal	  variability:	  –  caused	  by	  internal	  climate	  system	  processes	  –  is	  present	  on	  all	  /me	  scales	  Deﬁni/ons	  from	  IPCC	  AR4	  WG1	  Chapter	  9.1.1	  Climate	  Change	  and	  	  Internal	  Variability	  •  Climate	  change:	  –  change	  in	  the	  state	  of	  the	  climate	  that	  persists	  for	  an	  extended	  period,	  typically	  decades	  or	  longer	  –  due	  to	  internal	  processes	  and/or	  external	  forcings	  •  Internal	  variability:	  –  caused	  by	  internal	  climate	  system	  processes	  –  is	  present	  on	  all	  /me	  scales	  Deﬁni/ons	  from	  IPCC	  AR4	  WG1	  Chapter	  9.1.1	  Climate	  Change	  and	  	  Internal	  Variability	  IPCC	  AR4	  WG1	  Fig.	  9.5	  Climate	  Change	  and	  	  Internal	  Variability	  IPCC	  AR4	  WG1	  Fig.	  9.5	  Climate	  change:	  	  Trend	  in	  surface	  temperature	  IPCC	  AR5	  WG1	  Fig.	  2.21	  Arc/c	  sea-­‐ice	  hSps://nsidc.org/arc/cseaicenews/	  Overview	  	  •  Climate	  change	  and	  internal	  variability	  •  Past	  observa/ons	  •  Past	  simula/ons	  •  Possible	  future	  change	  •  Summary	  Arc/c	  sea-­‐ice	  IPCC	  AR5	  WG1	  Fig.	  4.3	  Sea	  ice	  extent	  	  ACCESS	  report	  D1.31	  by	  	  P.P.	  Shirshov	  Ins/tute	  of	  Oceanology	  of	  Russian	  Academy	  of	  Sciences	  Map	  by	  Denmark	  Meteorological	  Ins/tute	  	  August	  1938	  	  red	  marks:	  actual	  ice	  observa/ons	  	  blue	  shade:	  overlaying	  NSIDC	  sea	  ice	  extent	  August	  2012	  Sea	  ice	  thickness	  	  ICESat	  2003-­‐2008	  Kwok	  et	  al.,	  2009	  JGR	  	  DOI:	  10.1029/2009JC005312	  Under-­‐ice	  topography	  	  in	  Fram	  Strait	  2012 	  	  ACCESS	  report	  D1.26	  by	  University	  of	  Cambridge	  Melt	  ponds	  in	  Jul/Aug	  2012	  ACCESS	  report	  D1.22	  by	  Norwegian	  Polar	  Ins/tute	  Surface	  type	   Albedo	  open	  water	   0.07	  white	  ice	   0.55	  bright	  pond	   0.34	  dark	  pond	   0.15	  Ocean-­‐Sea	  Ice	  heat	  exchange	  Chukchi	  Sea	  Aug-­‐Sep	  2011	  ...	  ACCESS	  report	  D1.23	  by	  Sco_sh	  Associa/on	  for	  Marine	  Science	  Overview	  	  •  Climate	  change	  and	  internal	  variability	  •  Past	  observa/ons	  •  Past	  simula/ons	  •  Possible	  future	  change	  •  Summary	  Deﬁni/on:	  	  IPCC	  models	  •  Coupled	  Model	  Intercomparison	  Project	  (CMIP)	  standard	  experimental	  protocol	  for	  studying	  the	  output	  of	  coupled	  atmos.-­‐ocean	  general	  circula/on	  models	  (AOGCMs)	  •  by	  World	  Climate	  Research	  Programme	  (WCRP)	  •  standard	  experiments:	  –  historical	  simula/on	  (1850-­‐2005)	  –  future	  emission	  scenarios	  (2006-­‐2100)	  –  etc.	  •  IPCC	  AR4:	  CMIP3	  models	  •  IPCC	  AR5:	  CMIP5	  models	  •  freely	  available	  	  hSp://pcmdi9.llnl.gov/esgf-­‐web-­‐fe	  Past	  simula/ons:	  IPCC	  	  CMIP5	  models 	  	  IPCC	  AR5	  WG1	  Fig.	  9.23	  Past	  simula/ons:	  IPCC	  	  CMIP5	  models 	  	  IPCC	  AR5	  WG1	  Fig.	  9.24	  CMIP3	  and	  CMIP5	  Past	  simula/ons:	  IPCC	  	  CMIP3	  models 	  	  Overland	  et	  al.,	  2011	  	  	  DOI:10.1175/2010jcli3462.1	  	  	  The	  diversity	  of	  past	  sea	  ice	  concentra/on	  (sic)	  oﬀ	  W	  Greenland	  S	  Barents	  Sea	  N	  Barents	  Sea	  Kara	  Sea	  Mean	  seasonal	  cycle	  1979-­‐2005	  area	  integrated	  sic	  Southern	  Barents	  Sea	  map:	  USGS	  ACCESS	  report	  D1.51	  by	  Alfred	  Wegener	  Ins/tute	  How	  to	  select	  the	  beSer	  models?	  •  histor.	  experiment:	  monthly	  mean	  sic	  •  mean	  seasonal	  cycle	  1979-­‐2005	  •  diﬀerence	  to	  satellite	  derived	  sic	  –  OSI	  SAF	  by	  EUMETSAT	  •  	  	  	  	  •  for	  each	  grid	  point,	  integrate	  over	  regions	  misfit = 12sicmodel -sicsatellite( )2weights!"##$%&&∑map:	  USGS	  How	  to	  select	  the	  beSer	  models?	  rank	   OSI	  SAF	  	  WP4.1	  regions	  norm.	  misﬁt	  sum	  over	  WP4.1	  regions	  1	   MPI-­‐ESM-­‐LR	   1.000	  2	   MIROC4h	   0.998	  3	   MPI-­‐ESM-­‐MR	   0.997	  4	   GFDL-­‐CM3	   0.988	  5	   NorESM1-­‐M	   0.979	  6	   MPI-­‐ESM-­‐P	   0.966	  7	   ACCESS1-­‐0	   0.926	  8	   NorESM1-­‐ME	   0.882	  9	   inmcm4	   0.878	  10	   CCSM4	   0.859	  map:	  USGS	  How	  to	  select	  the	  beSer	  models?	  •  repeat	  analysis	  for	  total	  Arc/c	  Ocean	  •  OSISAF	  1979-­‐2005	  and	  •  SSMI	  IFREMER	  1992-­‐2005	  How	  to	  select	  the	  beSer	  models?	  rank	   OSI	  SAF	  1979-­‐2005	  	  WP4.1	  regions	  norm.	  misﬁt	  WP4.1	  regions	  OSI	  SAF	  1979-­‐2005	  whole	  ArcTc	  norm.	  misﬁt	  whole	  ArcTc	  SSMI	  IFREMER	  1992-­‐2005	  whole	  ArcTc	  norm.	  misﬁt	  whole	  ArcTc	  1	   MPI-­‐ESM-­‐LR	   1.000	   MPI-­‐ESM-­‐LR	   1.000	   MPI-­‐ESM-­‐LR	   1.000	  2	   MIROC4h	   0.998	   MPI-­‐ESM-­‐P	   0.984	   MPI-­‐ESM-­‐MR	   0.959	  3	   MPI-­‐ESM-­‐MR	   0.997	   MPI-­‐ESM-­‐MR	   0.980	   CCSM4	   0.952	  4	   GFDL-­‐CM3	   0.988	   NorESM1-­‐M	   0.930	   EC-­‐EARTH	   0.945	  5	   NorESM1-­‐M	   0.979	   NorESM1-­‐ME	   0.890	   MPI-­‐ESM-­‐P	   0.945	  6	   MPI-­‐ESM-­‐P	   0.966	   CCSM4	   0.888	  CESM1-­‐CAM-­‐1FV2	   0.944	  7	   ACCESS1-­‐0	   0.926	   GFDL-­‐CM3	   0.853	   NorESM1-­‐ME	   0.937	  8	   NorESM1-­‐ME	   0.882	   IPSL-­‐CM5A-­‐MR	   0.853	   NorESM1-­‐M	   0.934	  9	   inmcm4	   0.878	   MIROC-­‐ESM	   0.847	   GFDL-­‐CM3	   0.932	  10	   CCSM4	   0.859	  MIROC-­‐ESM-­‐CHEM	   0.840	   CNRM-­‐CM5	   0.913	  How	  to	  select	  the	  beSer	  models?	  rank	   OSI	  SAF	  1979-­‐2005	  	  WP4.1	  regions	  norm.	  misﬁt	  WP4.1	  regions	  OSI	  SAF	  1979-­‐2005	  whole	  ArcTc	  norm.	  misﬁt	  whole	  ArcTc	  SSMI	  IFREMER	  1992-­‐2005	  whole	  ArcTc	  norm.	  misﬁt	  whole	  ArcTc	  1	   MPI-­‐ESM-­‐LR	   1.000	   MPI-­‐ESM-­‐LR	   1.000	   MPI-­‐ESM-­‐LR	   1.000	  2	   MIROC4h	   0.998	   MPI-­‐ESM-­‐P	   0.984	   MPI-­‐ESM-­‐MR	   0.959	  3	   MPI-­‐ESM-­‐MR	   0.997	   MPI-­‐ESM-­‐MR	   0.980	   CCSM4	   0.952	  4	   GFDL-­‐CM3	   0.988	   NorESM1-­‐M	   0.930	   EC-­‐EARTH	   0.945	  5	   NorESM1-­‐M	   0.979	   NorESM1-­‐ME	   0.890	   MPI-­‐ESM-­‐P	   0.945	  6	   MPI-­‐ESM-­‐P	   0.966	   CCSM4	   0.888	  CESM1-­‐CAM-­‐1FV2	   0.944	  7	   ACCESS1-­‐0	   0.926	   GFDL-­‐CM3	   0.853	   NorESM1-­‐ME	   0.937	  8	   NorESM1-­‐ME	   0.882	   IPSL-­‐CM5A-­‐MR	   0.853	   NorESM1-­‐M	   0.934	  9	   inmcm4	   0.878	   MIROC-­‐ESM	   0.847	   GFDL-­‐CM3	   0.932	  10	   CCSM4	   0.859	  MIROC-­‐ESM-­‐CHEM	   0.840	   CNRM-­‐CM5	   0.913	  The	  diversity	  of	  past	  sea	  ice	  concentra/on	  (sic)	  Mean	  seasonal	  cycle	  1979-­‐2005	  	  area	  integrated	  sic	  	  Southern	  Barents	  Sea	  Overview	  	  •  Climate	  change	  and	  internal	  variability	  •  Past	  observa/ons	  •  Past	  simula/ons	  •  Possible	  future	  change	  •  Summary	  Emission	  Scenarios	  Name	   RadiaTve	  forcing	   ConcentraTon	  of	  CO2-­‐equiv.	  in	  ppm	  Pathway	  RCP8.5	   >	  8.5	  W	  m-­‐2	  in	  2100	   >	  1370	  in	  2100	   rising	  RCP6.0	   ~	  6	  W m-2 at stabilization after 2100	  ~	  850	  at	  stabiliza/on	  ajer	  2100	  stabiliza/on	  without	  overshoot	  RCP4.5	   ~	  4.5	  W m-2 at stabilization after 2100	  ~	  650	  at	  stabiliza/on	  ajer	  2100	  stabiliza/on	  without	  overshoot	  RCP2.6	   Peak	  at	  ~3	  W m-2 before 2100 and then declines	  peak	  at	  ~	  490	  before	  2100	  and	  then	  declines	  peak	  and	  decline	  Moss	  et	  al.,	  2010	  Representa/ve	  Concentra/on	  Pathways	  (RCP)	  	  Future	  Emission	  Scenarios	  IPCC	  AR5	  WG1	  Fig.	  1.15	  Future	  Emission	  Scenarios	  IPCC	  AR5	  WG1	  	  Box	  1.1	  Fig.	  2	  The	  diversity	  of	  future	  sea	  ice	  concentra/on	  (sic)	  Southern	  Barents	  Sea	  ACCESS	  report	  D1.51	  by	  Alfred-­‐Wegener-­‐Ins/tut	  Future	  change	  in	  September	  sic	  mean(2025-­‐2040)-­‐mean(1991-­‐2005)	  sic	  =	  15%	  1991-­‐2005	  2025-­‐2040	  	  	  	  MPI-­‐ESM-­‐LR	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  CCSM4	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  NorESM1-­‐ME	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  GFDL-­‐CM3	  RCP	  4.5	  Sea-­‐ice	  area	  Sea-­‐ice	  area	  Sic	  along	  a	  Northeast	  Passage	  Sic	  along	  a	  Northeast	  Passage	  ...	  RCP	  8.5	  Summary	  •  Arc/c	  climate	  change	  	  –  large	  eﬀects	  on	  global	  climate	  – due	  to	  feedback	  loops	  (e.g.	  ice-­‐albedo	  feedback)	  •  Monitoring	  climate	  change	  in	  the	  Arc/c	  for	  decades	  – we	  understand	  big	  picture	  – some	  details	  not	  yet	  known	  •  Applying	  models	  for	  es/ma/on	  of	  future	  change	  – uncertain/es	  decrease	  but	  slowly	  

Climate Change in the Arctic

https://epic.awi.de/id/eprint/48149/1/20140922_ACCESS_summerschool_ArcticClimateChange_RiemannCampe.pdf

Climate Change in the Arctic

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Electronic Publication Information Center