Hourly winter weather conditions of the Last Glacial Maximum (LGM) are simulated using the Community Climate Model version 3 (CCM3) on a globally resolved T170 (~75 km) grid. This simulation has been run in-tandem with a lower temporally resolved six-year climatological run. The purpose of the study is to determine: (1) whether examination of higher-resolution simulations, on both spatial and temporal scales, can enhance paleometeorological inferences based previously on monthly statistics of model output and (2) whether certain synoptic-scale events, which may have only a modest impact on seasonal statistics, might exert a disproportionate impact on geological climate records. Analysis is focused on changes in wind flow, no analogue climate “states”, synoptic scale events including Northern Hemisphere cyclogenesis, and gust events over glacial dust source regions. Results show a decrease in North Atlantic and increase in North Pacific cyclogenesis during the LGM. Storm trajectories react to the mechanical forcing of the Laurentide Ice Sheet, with Pacific storms tracking over middle Alaska and northern Canada and terminate in the Labrador Sea. The latter result supports observations and other model runs showing a significant reduction in Greenland winter precipitation. The modified Pacific track results in increased precipitation and the delivery of warmer air along the west coast of North America. This could explain “early” glacial warming inferred in this region from proxy climate records, potentially representing instead a natural regional response to ice age boundary conditions. Results also indicate a low variability, “no analogue” region just south of the Laurentide Ice Sheet margin which has appropriate conditions to harbour temperature-sensitive trees west of the Appalachian Mountains. Combined with pollen data, this lends valuable insight into the known disagreement between modern seed dispersal experiments and calculated migration rates. Finally, hourly-scale gust events over dust source regions during the LGM are two to five times greater than the modern, providing a mechanism to help explain the increased glacial dust load seen in the ice cores. Backwards air-parcel trajectories from Antarctic ice core locations show air sources over Patagonia and the Altiplano with some inputs from South Africa agreeing with recent isotopic tracer analyses. Results demonstrate that high temporal and spatial resolution simulations can provide valuable insight to add to the cornucopia of information already available from lower-resolution runs. They can also enhance our interpretation of geological records, which have been previously assumed to record longer time-scale climatological mean-states and thus ignoring any extreme synoptic events which may actually have had a disproportionate impact on their preservation.

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Ce travail traite de la simulation numérique du climat des grandes calottes de glace, en particulier des calottes de l'Antarctique et du Groenland, toujours existantes, dans des conditions climatiques différentes, à l'aide de modèles de circulation générale de l'atmosphère (MCGA). Le MCGA à grille variable LMDz a été adapté aux spécificités du climat polaire et validé pour le climat actuel. L'approche d'une grille variable, qui permet d'utiliser le MCGA à haute résolution spatiale (autour de 100 km) sur la région d'intérêt à un coût numérique raisonnable, a été validée en analysant la dynamique atmosphérique au bord de la région ciblée à l'aide d'un schéma de suivi des cyclones individuels. Des simulations du climat du Dernier Maximum Glaciaire (DMG) ont été faites pour le Groenland et l'Antarctique et analysées en tenant compte des archives glaciaires disponibles. Une explication possible des différences entre les deux méthodes principales de reconstruction des paléotempératures - l'analyse des isotopes de l'eau et la mesure directe de la température de la glace dans le trou de forage - au centre du Groenland a pu être proposée. Cette explication est basée sur des changements de paramètres climatiques locaux. C'est la première fois que l'approche de grille variable a été utilisée dans un MCGA pour des simulations du climat polaire à l'échelle de quelques années. Les simulations paléoclimatiques faites avec LMDz sont à une résolution spatiale inégalée à ce jour. Finalement, le climat du DMG, simulé par plusieurs MCGA dans le cadre du projet international PMIP (Paleoclimate Modelling Intercomparison Programme), a été analysé, et des implications des résultats pour l'interprétation des enregistrements glaciaires ont été discutées.