När klimatet värms och den arktiska havsisen drar sig tillbaka, fler forskningsfartyg och kommersiella fartyg seglar in i Ishavet, men noggrannheten och känsligheten för regionala väder- och marina prognoser för dessa farliga vatten ligger fortfarande långt efter dem hos deras motsvarigheter på lägre latitud, med betydande skillnader mellan regionala modeller. Direkta mätningar av atmosfäriska förhållanden, som molntäcke och solstrålning kan hjälpa till att utvärdera och förbättra dessa modeller.

I en ny studie publicerad i Journal of Geophysical Research:Atmospheres , en forskargrupp ledd av National Institute of Polar Research i Tachikawa, Japan tacklade detta problem med hjälp av data som samlats in av det isförstärkta japanska forskningsfartyget Mirai under 2014.

"Vi genomförde stationära punktobservationer med omfattande observationsinstrument över det isfria Chukchihavet i Ishavet i september 2014, en övergångsperiod från smältsäsongen till fryssäsongen. Detta tillvägagångssätt gav ett perfekt tillfälle att undersöka modellrepresentationer av moln, solstrålning, och ytvärmebudgeten under denna period, " säger första författare och ledare för kryssningen, Jun Inoue, som föreslog den strategiska operationsuppsättning som används i denna studie.

Sex toppmoderna regionala klimatmodeller (med nio olika modellkörningar) valdes ut för undersökning med hjälp av dessa observationsdata, i syfte att undersöka interaktioner mellan moln och strålning, samt havsytans energibudget. De flesta av modellerna fångade tillräckligt meteorologiska parametrar nära ytan, men några mål för ytterligare förbättringar identifierades. En anmärkningsvärd upptäckt var att de flesta modellerna tenderade att inte fånga den vertikala strukturen av moln över Ishavet, särskilt instabil lågnivåskiktning.

"Vi hittade omfattande skillnader mellan modeller i fördelningen mellan ismoln och flytande moln, vilket resulterade i stora avvikelser i havsytvärmebudgeten. Vad detta avslöjar om modellerna är att de flesta av deras molnmikrofysikscheman bör förbättras baserat på observationen att underkylda vätskemoln bibehålls även i lågtemperaturmiljöer under -20 grader C, säger Inoue.

Noggranna atmosfäriska och kopplade luft-is-hav-klimatmodeller är oumbärliga för att förstå utvecklingen av den arktiska regionen när den globala klimatförändringen fortskrider. Resultaten av denna studie baserat på mätningar som tagits över det isfria Ishavet kommer att bidra till att förbättra dessa modeller och de prognoser de producerar. Ytterligare forskningsexpeditioner till Arktis för att samla in observationsdata kommer att främja dessa pågående insatser ytterligare.