Impacts d'une réduction des glaces marines sur l'inversion de température en Arctique

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Emmanuelle Bertrand
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1 Impacts d'une réduction des glaces marines sur l'inversion de température en Arctique Line Bourdages1, Jen Kay2, Bruno Tremblay1 1. McGill University, 2. NCAR Québec Océan General Assembly, 11 Novembre 2015

2 Impacts d'une réduction des glaces marines sur l'inversion de température en Arctique Plan: Mise en contexte + données 1. Inversions dans le climat présent 2. Lien avec glaces marines 3. Projections de climat futur Line Bourdages1, Jen Kay2, Bruno Tremblay1 1. McGill University, 2. NCAR Québec Océan General Assembly, 11 Novembre 2015

3 Contexte Interface océan-atmosphère Schema des flux de surfaces à l'interface océan-atmosphère Perovich et al. (2009)

4 Interface océan-atmosphère Altitude Altitude Contexte Temperature Stabilité accrue Inhibition des échanges verticaux Temperature Bien mélangé Couplage atmosphérique efficace

Contexte Inversion de température Études récentes: - Important pour pollution, nuages, - Liée au phénomène d'amplification Arctique [Bintanja et al.

5 Contexte Inversion de température Études récentes: - Important pour pollution, nuages, - Liée au phénomène d'amplification Arctique [Bintanja et al. (2011)] Réponse Température pour 2 x CO2 Utilisant le modèle de climat global EC-Earth Source: Bintanja, 2011: Arctic winter warming amplified by the thermal inversion [...]

6 Contexte Inversion de température Études récentes: - Important pour pollution, nuages, - Liée au phénomène d'amplification Arctique [Bintanja et al. (2011)] - Régulée par la présence de glace [Pavelsky et al (2011)] Concentration glace (%) - Hiver SSM/I Source: Pavelsky et al. (2011) Inversion over polar oceans regulated by sea ice DJF inversion (K) AIRS satellite

7 Contexte Inversion de température Études récentes: - Important pour pollution, nuages, - Liée au phénomène d'amplification Arctique [Bintanja et al. (2011)] - Régulée par la présence de glace [Pavelsky et al (2011)] Concentration glace (%) - Hiver SSM/I Source: Pavelsky et al. (2011) Inversion over polar oceans regulated by sea ice

8 Contexte Inversion de température Études récentes: - Important pour pollution, nuages, - Liée au phénomène d'amplification Arctique [Bintanja et al. (2011)] - Régulée par la présence de glace [Pavelsky et al (2011)] Concentration glace (%) - Hiver SSM/I Source: Pavelsky et al. (2011) Inversion over polar oceans regulated by sea ice DJF inversion (K) AIRS satellite

9 Background Wintertime inversion Études récentes: - Important pour pollution, nuages, - Liée au phénomène d'amplification Arctique [Bintanja et al. (2011)] - Régulée par la présence de glace [Pavelsky et al (2011)] - Grande incertitudes dans les GCMs [Medeiros et al. (2011)] Source: Medeiros et al. 2011

10 Contexte Inversion de température Études récentes: - Important pour pollution, nuages, - Régulée par la présence de glace [Pavelsky et al (2011)] - Liée au phénomène d'amplification Arctique [Bintanja et al. (2011)] - Grande variabilité spatiale et temporelle Buts: 1) Quelle est la dépendence de l'inversion sur la glace quand la concentration est grande (e.g. En hiver)? 2) Dans le contexte d'une diminution des glaces, comment la basse atmosphère est-elle projetée de changer? 3) Quelles sont les implications pour les boucles de rétroactions climatiques liées à la stabilité?

Contexte Données + Définitions CESM-LE (Community Earth System Model ; Kay et al. 2014) utilisé pour charactériser la variabilité du climat Approx.

11 Contexte Données + Définitions CESM-LE (Community Earth System Model ; Kay et al. 2014) utilisé pour charactériser la variabilité du climat Approx. 1 deg résolution horizontale 30 membres d'ensemble : forçage historique : Representative Concentration Pathways (RCP) 8.5 Source: IPCC 2013

12 Contexte Données + Définitions CESM-LE (Community Earth System Model ; Kay et al. 2014) utilisé pour charactériser la variabilité du climat Approx. 1 deg résolution horizontale 30 membres d'ensemble : forçage historique : RCP 8.5 ERA-Interim (Dee et al. 2011) Réanalyse Globale Approx. 80km résolution Définitions Arctique: Latitude >64N Glaces marines: Concentration (SIC) >15% Inversion: T (850mb) - T(2m) T(850mb) T(2m) [ K ] Janvier

13 1. Climat présent Inversions dans le CESM-LE Points de grille océaniques ERA-Interim ( ) Période: Arctique: Latitude > 64N Inversion: T (850mb) T (surface)

14 1. Climat présent Inversions dans le CESM-LE Points de grille océaniques ERA-Interim ( ) Période: Arctique: Latitude > 64N Inversion: T (850mb) T (surface) Biais - Mode stable, - Près de la surface. * réanalyses ont aussi des biais

15 2. Lien avec glaces marines

16 2. Lien avec glaces marines CESM LE : Moyennes d'ensemble

17 2. Lien avec glaces marines CESM LE : Moyennes d'ensemble Épaisseur de la glace - forte dépendence en hiver

2. Lien avec glaces marines CESM LE : 2000-2012 ~5K/10m Moyennes d'ensemble

18 2. Lien avec glaces marines CESM LE : ~5K/10m Moyennes d'ensemble Épaisseur de la glace - forte dépendence en hiver - particulièrement pour glace mince ~15K/m

19 2. Lien avec glaces marines CESM LE : Moyennes d'ensemble Épaisseur de la glace - forte dépendence en hiver - particulièrement pour glace mince - Aucune dépendence en été T(2m) fixée au point de congélation

20 3. Climat Futur

21 3. Climat Futur Diminution glaces marines Concentration moyenne des glaces (CESM-LE ; member 002 ) Janvier Janvier 100% 50% 0%

22 3. Climat Futur Diminution glaces marines Épaisseur moyenne de glace (CESM-LE ; member 002 ) Janvier Janvier 5m 2.5 m 0m Arctique encore couvert de glace, mais < 1m!

23 3. Climat Futur Inversions Points de grille océaniques ERA-Interim

24 3. Climat Futur Inversions Points de grille océaniques ERA-Interim Hiver: - de stable à très instable - Couplage atmosphérique accru - Instable pour période + longue Été: - stabilité accrue - couplage réduit

25 3. Climat Futur Inversions Points de grille océaniques ERA-Interim Hiver: - de stable à très instable - Couplage atmosphérique accru - Instable pour période + longue Été: - stabilité accrue - couplage réduit

26 3. Climat Futur Inversions Points de grille océaniques ERA-Interim Hiver: - de stable à très instable - Couplage atmosphérique accru - Instable pour période + longue Été: - stabilité accrue - couplage réduit

27 3. Climat Futur Inversions ERA-Interim

28 4. Conclusions 1) Force inversion - Forte dépendence sur l'épaisseur de la glace en hiver - Dépendence plus forte pour les glaces minces - Aucune dépendence sur l'épaisseur des glaces en été 2) Diminution des glaces: Hiver/Automne : Réduction inversion De stable à très instable Été : Inversion plus forte 3) Implications pour rétroactions climatiques (et Amplification Arctique) à venir!

29 Merci! Questions? Financement par: Photo Credit: NASA/Digital Mapping System

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