Ny metode for varsling av vær i Arktis

Denne artikkelen ble først publisert på forskning.no

Luften i Arktis er iskald. Når det er arktisk vinter og klar himmel, kan temperaturen i luften over sjøisen bli så lav som minus 40 grader.

Sjøis i arktiske områder legger seg som et lag med frossent sjøvann som flyter på vannet. Vannet under isen blir ikke kaldere enn rundt én enslig kuldegrad.

Havet er altså relativt sett mye varmere enn luften over, noe som gjør at varme fra havet stiger opp og varmer opp luften over overflaten.

Snølaget på isen gjør luften kaldere

På toppen av sjøisen legger det seg ofte et lag med snø. Snø isolerer godt og hindrer dermed varmen fra havet i å varme opp luften over. Faktisk isolerer snølaget på toppen av isen syv ganger mer effektivt enn det isen i seg selv gjør.

På grunn av den sterke isolerende effekten som snøen har, vil luften generelt bli kaldere over sjøis med snø på, enn den blir over bar is uten snø, når forholdene ellers er like.

Forskerne Yurii Batrak og Malte Müller fra Meteorologisk institutt har undersøkt ulike værmodeller som er i bruk rundt om i verden, og som ligger til grunn for værvarsling. Ingen av værmodellene hadde i utgangspunktet tatt ordentlig hensyn til at det ligger et snølag oppå isen.

– Derfor utviklet vi en forbedret modell som inkluderer snølaget på en mer realistisk måte, forteller Batrak.

Batrak og Müller publiserte sine resultater nylig i tidsskriftet Nature Communications. Dette som en del av forskningsprosjektet Arven etter Nansen.

Viste mellom 5 og 15 grader for varmt

I sitt arbeid sammenlignet Batrak og Müller prognoser fra alle værmodellene med faktiske målinger av temperaturen på overflaten av isen. Denne temperaturen er tett knyttet til temperaturen i luften like over isen.

– Alle de gamle modellene viste temperaturer som var mellom 5 og 15 grader for varmt, forteller Müller.

Den eneste værmodellen som klarte å gjenskape temperaturen over isen godt, var den forbedrede modellen som tar med i beregningen at det ligger snø på isen.

Alle de andre modellene som forskerne undersøkte viste høyere temperaturer enn det som faktisk ble målt.

Som et resultat av denne studien er denne forbedringen av værmodellen, som tar hensyn til snølaget på isen, nå tatt i bruk på Yr for arktiske områder.

Det ligger mye forskning bak et værvarsel

Moderne værvarsling er basert på modeller av hvordan fysiske prosesser i jordens atmosfære fungerer. De daglige varslene av vær, hav, snø og is som du finner på Yr er resultater av detaljerte utregninger gjort av en superdatamaskin.

De numeriske modellene er forskernes forsøk på å beskrive hvordan naturen oppfører seg. Disse modellene er ikke hugget i stein en gang for alle. Forskere jobber kontinuerlig med å utvikle og forbedre dem.

Et av målene forskerne har, er å koble sammen de ulike modellene, altså koble hav og atmosfære, eller koble sjø og is. Det langsiktige, overordnede målet er å lage en samlet modell der alle tenkelige elementer er koblet sammen på en så realistisk måte som mulig. Dette kalles jordsystemmodellering.

For at værvarslene skal bli så gode som mulig, er det viktig at modellene gjenskaper prosesser i naturen så realistisk som mulig.

Forskerne har undersøkt hvordan de numeriske modellene klarer å gjenskape de lave temperaturene som blir målt i Arktis.

– Dette arbeidet er et steg på veien mot en sammenkobling av varslingssystemene for hav, is og atmosfære. Det ultimate målet er den fullstendig sammenkoblede jordsystemmodellen, forteller Malte Müller.

Båten som samlet informasjon mens den var frosset fast i isen

Et av problemene med å lage gode værvarsler i Arktis er at det er krevende værforhold og lite utbygget infrastruktur. Det er derfor få steder det er mulig å sette opp værstasjoner som måler for eksempel temperatur.

Yurii Batrak forteller at han og Malte Müller fikk idéen til denne studien da observasjoner fra forskningsfartøyet Lance fra Norsk Polarinstitutt ble åpent tilgjengelige.

Båten Lance ble frosset fast og drev med sjøisen i fire omganger mens instrumenter om bord samlet informasjon om blant annet temperatur underveis.

– Det var egentlig da det startet. Her fantes tilgjengelige og direkte observasjoner fra overflaten av sjøisen i Arktis. Denne muligheten kunne vi ikke la gå fra oss, forteller Batrak.

Referanse

Yurii Batrak og Malte Müller: On the warm bias in atmospheric reanalyses induced by the missing snow over Arctic sea-ice. Nature Communication, september 2019.