The role of surface friction for midlatitude storm climate


Project leader


Funding source

Swedish Research Council - Vetenskapsrådet (VR)


Project Details

Start date: 01/01/2015
End date: 31/12/2018
Funding: 3200000 SEK


Description

Det väder vi har i Skandinavien och resten av Europa bestäms till stor del av passerande lågtryck och deras medföljande fronter med nederbörd dvs mellanbreddscykloner. Dessa bildas i det sk västvindsbältet och är en viktig del av den allmänna cirkulationen som transporterar värme från ekvatorn mot polen. Motsvarande cirkulation hittar man på södra halvklotet där man också har ett västvindsbälte, båda områdena är viktiga för jordens klimat. Det är allmänt känt att friktionen vid ytan har betydelse för Hadleycirkulationen, den cirkulationscell man hittar på låga breddgrader med stigande luft nära ekvatorn i den och sjunkande luft vid vändkretsarna. Djupare kunskaper om hur stor friktionen vid ytan är, dvs hur mycket turbulens man har nära ytan och hur den samspelar med cirkulationen är i nuläget inte känt. En anledning är att den allmänna cirkulationen i atmosfären är komplicerad och involverar skalor av många storleksordningar, från meter till tusentals kilometer. Det ekvationssystem som beskriver interaktionen mellan alla dessa skalor går inte att lösa analytiskt, inte heller finns det tillräckligt med mätdata för att studera detta. De verktyg som återstår är numeriska modeller som tillsammans med tillgängliga observationer ger möjligheter till djupare förståelse. I dessa modeller integreras rörelseekvationerna i tiden på ett tredimensionellt beräkningsgrid så att de storskalig rörelserna är upplösta. De småskaliga rörelserna, som utgör friktionen måste dock parameteriseras dvs beskrivas genom empiriska metoder. Dessa turbulenta rörelser uppkommer av strömningen självt nära ytan och utgör det sk gränsskiktet. Orografiska variationer ger också friktion genom blockering av flödet och gravitationsvågor som bryter, hur mycket är osäkert pga bristande observationer. Tidigare modellstudier har visat att friktionen spelar en betydande roll för på vilken latitud västvindsbältet ligger och därmed mellanbreddscyklonerna. Studien var gjord med en mycket förenklad beskrivning av friktionen i en enkel global cirkulationsmodell. I detta projekt planerar vi att systematiskt studera gränsskiktets och markytans roll för cyklonbanor på mellanbredderna med en global cirkulationsmodell med mer realistisk beskrivning av gränsskiktet och bättre upplöst beräkningsgrid, något som visats ha stor betydelse för effekterna av orografiska variationerna på strömningen. Förutom egna modellexperiment kommer vi också utnyttja den stora databas av klimatmodellsimuleringar som byggts och analyserats inför den senaste IPCC rapporten som publicerades i september 2013. Den systematiska kunskap kring friktionens roll för den allmänna cirkulationen, som byggs upp inom projektet, kommer kunna bidra till bättre väderprognoser och tillförlitligare globala klimatmodeller, speciellt kopplingen mellan atmosfär och hav. Vi förväntar oss speciellt en ökad kunskap om prognosernas giltighet avseende frekvens och varaktighet av storskaliga blockeringar. Dessa har stor betydelse för extremer i klimatet i Skandinavien, de orsakar långa perioder av stark kyla under vintern eller extrem hetta under sommaren. Även för värmetransporten till Arktis och avsmältningen av isen verkar de ha stor betydelse. Projektet kommer att genomföras inom Bolincentret för klimatforskning, ett sk Linnécenter som även fått ett strategiskt anslag för klimatmodellering. Förutom projektets ledare, två klimatmodellerare med gränsskikt och allmänna cirkulationen som expertområden, ingår även en doktorand. Projektet kommer att utföras i nära kontakt med andra klimatforskare inom Europa och i USA. Klimatmodelleringsberäkningarna avses att göras på resurser som tillhandahålls genom SNIC.

Last updated on 2017-22-03 at 07:13