Förbättrad klimatmodellering kan förutsäga fiskbestånd i Nordatlanten, såväl som uppvärmningseffekter över det norra halvklotet, till exempel i Europa och Nordamerika.

Bräcklig och utsatt för klimatförändringar, Arktis värms upp tre gånger snabbare än resten av planeten. När den frusna marken smälter, koldioxid och metan som fångas i den släpps ut i atmosfären, ytterligare bidra till den globala uppvärmningen.

Michael Mann, EU:s särskilda sändebud för Arktis, beskriver den nuvarande miljösituationen i Arktis som ytterst allvarlig. Han varnar:"Det blir bara värre och värre."

Konsekvenserna märks på andra håll. Extrema händelser i Europa, som det ovanligt kraftiga snöfallet i Grekland och Spanien förra vintern, tros vara kopplat till uppvärmningen i de nordligaste regionerna. "Arktis är huvudmisstänkt för större förändringar i förhållandena på norra halvklotet, sade doktor Steffen Olsen, en klimatforskare vid det danska meteorologiska institutet i Köpenhamn.

Eftersom Arktis är fokuspunkten för globala klimatförändringar, att bättre kunna förutsäga den arktiska uppvärmningen kan bidra till att mildra dess inverkan, både i Arktis och på andra håll.

EU förbereder sig för att anpassa sig till de snabba förändringar som Arktis upplever. Ett av målen för EU:s uppdrag, nämligen anpassning till klimatförändringar, är att tillhandahålla nya strategier och lösningar och ge samhällen möjlighet att leda samhällsomvandlingen. EU-uppdraget Restore Our Ocean and Waters senast 2030 kommer att implementera innovativa lösningar i bassängskala (havbassäng och flodbassäng) genom uppdragsfyrar som var och en leder mot ett av uppdragets mål. Ett fyrtårnsinitiativ som täcker Atlanten och den arktiska havsbassängen är en del av uppdragets mål att skydda och återställa marina ekosystem och biologisk mångfald.

EU:s nya arktiska politik är också vid horisonten för att ta itu med nya utmaningar och möjligheter.

Varför är inte klimatmodeller bättre på att förutsäga den arktiska uppvärmningen?

Befintliga klimatmodeller beskriver vanligtvis fysiken för storskaliga processer i atmosfären och havet, såsom atmosfäriska jetströmmar eller hur isen drar sig tillbaka. Dock, många småskaliga fenomen är inte väl representerade. Detta gäller särskilt förutsägelser för Arktis, som saknar noggrannhet. "Förutom osäkerheter i att representera olika aspekter av atmosfären, vi ser också att havsströmmarnas vägar från Nordatlanten till Arktis är dåligt representerade i våra modellsystem, " sa doktor Olsen.

Tillsammans med sina kollegor i det Horizon 2020-finansierade Blue-Action-projektet, Dr Olsen syftar till att förbättra hur klimatet på norra halvklotet, inklusive Arktis, är modellerad och förutspådd. De fokuserade på variation från ett år till nästa och mellan decennier. Förutsägelser på dessa mellanklasser saknas ofta, trots deras potential att avslöja betydande detaljer om klimatförändringar. "Det kan innebära att du har ett antal år där förhållandena inte följer det mer linjära spåret av (förutspådda) scenarier, " förklarade Dr. Olsen. "En uppvärmningstendens kan vändas under några år, till exempel."

Medlemmar av Blue-Action-teamet genomförde först flera komplexa experiment där de kunde identifiera styrkor och brister i nuvarande klimatmodeller. Sedan, de kunde göra förbättringar, till exempel genom att införliva ytterligare data som effekten av sprickor i arktisk havsis på värmeflödet. De kom också på hur man förutsäger nyckelkomponenterna som bidrar till atmosfärisk variation över Nordatlanten. Dessa faktorer är kända för att ha stor effekt på vinterförhållandena i Europa.

Från att prognostisera fiskbestånd till tidig varning för värmeböljor

Dessa förbättrade klimatmodeller användes för att utveckla nya förutsägelsessystem. Teamet utvecklade ett system som kan förutse vissa fiskbestånd i Nordatlanten under en 10-årsperiod, till exempel, förändringar som ytvattentemperaturfluktuationer spelar roll för när fiskar kommer att vandra och föröka sig. "Det är första gången du kommer att se förutsägelser om fiskbestånd år i förväg, baserat på klimatmodellförutsägelser, sade doktor Olsen.

De skapade också ett system för tidig varning för europeiska regioner för att minska värmeböljornas inverkan på människors hälsa, som har orsakat fler dödsfall på kontinenten än någon annan extrem väderhändelse under de senaste decennierna. Genom att kombinera sina nya klimatmodeller med värmedödlighetsdata från 16 länder, systemet gör det möjligt att vidta förebyggande åtgärder om höga temperaturer förväntas. "Det har varit en mycket lovande linje för tjänsteutveckling, sade doktor Olsen.

Utnyttja bra observationer på bästa sätt

Bättre användning av befintliga övervakningssystem skulle också kunna bidra till att förbättra klimatmodellerna. Dr Thomas Jung, chef för Climate Dynamics-sektionen vid Alfred Wegener Institute i Bremerhaven, Tyskland och hans kollegor, syftade också till att förbättra klimatförutsägelser i Arktis som en del av APPLICATE-projektet, dels genom att undersöka observationers roll. "Du behöver observationer på rätt plats och när du väl har bra observationer, du måste använda dem på bästa sätt, " sa Dr Jung.

Teamet utförde experiment där de tog bort vissa typer av observationer från klimatmodeller av Arktis för att se hur detta skulle påverka prognoser. De fann att mikrovågsobservationer från satelliter, som kan indikera temperatur och fuktnivåer, hade den mest betydande inverkan på prognoserna på medellång sikt.

Projektet syftade också till att utveckla mer detaljerade och exakta klimatmodeller för medeldistansklimatet för Arktis som skulle kunna användas praktiskt. För att säkerställa att de skulle bli allmänt adopterade samarbetade de med modellexperter från väderprognoser i Europa. Eftersom det finns några arktiska länder på kontinenten, som Norge, Island, Danmark, Sverige och Finland, mer avancerade väderprognoser skulle gynna lokala beslutsfattare, företag och människor så att de kan vara bättre förberedda på kommande förändringar.

Arktiskt klimats koppling till lägre breddgrader

För att ta reda på hur klimatförändringarna i Arktis påverkar regioner längre söderut, forskarna genomförde experiment med flera klimatmodeller. De fokuserade på att förstå de fysiska mekanismerna genom vilka uppvärmning i Arktis skulle påverka klimat och väder på lägre breddgrader.

Teamets resultat tyder på att kopplingen mellan klimatförändringar i Arktis och extrema väderhändelser i Europa och Nordamerika kan överskattas. "Det finns en länk, det råder ingen tvekan om detta, " noterade Dr Jung. "Men den är förmodligen inte så stor som observationer antyder."

Det finns en annan koppling mellan den arktiska uppvärmningen och vad som händer på lägre breddgrader, för. Klimatförändringar i polarområdena orsakas inte i första hand av dess invånare, självklart, utan snarare av utsläpp från resten av världen. "Problemet måste hanteras mer globalt, sa Mann.

En ambitiös klimathandlingsplan för Arktis

I ett försök att göra just detta, Europeiska unionens (EU) arktiska politik syftar till att ta itu med klimatförändringens effekter i regionen samt främja hållbar utveckling och internationellt samarbete. Att ta itu med tining av permafrost i Arktis är en av de frågor som kommer att tas upp när policyn uppdateras denna månad. Satelliter som ingår i EU:s Copernicus-program, till exempel, kan hjälpa till att spåra förändringar, eftersom de kan mäta tjockleken på frusen mark. "Jag tror att Copernicus kommer att spela en stor roll, sa Mann.

Den nya policyn kommer också att inriktas på svart kol, eller sot. Den drar till sig solljus och värme när den avsätts på snö och is i Arktis, bidrar till uppvärmningen. Dock, det är för närvarande svårt att följa förändringar i dessa utsläpp:Det finns få övervakningsplatser och stora områden där inga observationer görs. "Att etablera övervakningsstationer måste vara utgångspunkten, " noterade Mann. "Förhoppningsvis, EU kan ge det en hjälpande hand."