In the recent past it has become evident that the Earth's climate is changing, and that human activity play a significant role in these changes. One of the regions where the ongoing climate change has been most evident is in the Arctic: the surface temperature has increased twice as much in this region as compared to the global average, in addition, a significant decline in the Arctic sea-ice extent has been observed in the past decades. Climate model studies of past climates are important tools to understand the ongoing climate change and how the Earth's climate may respond to changes in the forcing. This thesis includes studies of the Arctic climate in simulations of the early and mid-Holocene, 9 000 and 6 000 years before present. Changes in the Earth's orbital parameters resulted in increased summer insolation as compared to present day, especially at high northern latitudes. Geological data imply that the surface temperatures in the early to mid Holocene were similar to those projected for the near future. In addition, the geological data implies that the Arctic sea ice cover was significantly reduced in this period. This makes the early to mid-Holocene an interesting period to study with respect to the changes observed in the region at present. Several model studies of the mid-Holocene have been performed through the Paleoclimate Modeling Intercomparison Project (PMIP1 to PMIP3). The simulations have been performed with climate models of varying complexity, from atmosphere-only models in the first phase to fully coupled models with the same resolution as used for future climate simulations in the third phase. The first part of this thesis investigates the simulated sea ice in the pre-industrial and mid-Holocene simulations included in the PMIP2 and PMIP3 ensemble. As the complexity of the models increases, the models simulate smaller extents and thinner sea ice in the Arctic; the sea-ice extent suggested by the proxy data for the mid-Holocene is however not reproduced by the majority of the models. One possible explanation for the discrepancy between the simulated and reconstructed Arctic sea ice extent is missing or inadequate representations of important processes. The representation of atmospheric aerosol direct and indirect effects in past climates is a candidate process. Previous studies of deeper time periods have concluded that the representation of the direct and indirect effects of the atmospheric aerosols can influence the simulated climates, and reduce the equator to pole temperature gradient in past warm climates, in better agreement with reconstructions. The second part of the thesis investigates the influence of aerosol on the early Holocene climate. The indirect effect of reduced aerosol concentrations as compared to the present day is found to cause an amplification of the warming, especially in the Arctic region. A better agreement with reconstructed Arctic sea ice extent is thus achieved. / Under senare tid har det blivit uppenbart att jordens klimat håller på att förändras, och att mänsklig aktivitet spelar en viktig roll för dessa ändringar. Ett av de områden där den pägäende klimatfärändringen har varit tydligast är Arktis: temperaturen vid ytan har ökat dubbelt så mycket här jämfört med det globala genomsnittet. Dessutom har man observerat en betydande nedgång i havsisens utbredning i Arktis de senaste decennierna. Simuleringar gjorda med klimatmodeller av forntida klimat är viktiga verktyg för att förstå de pågående klimatförändringarna och hur jordens klimat påverkas av ändringar i klimatsystemets drivningar. Denna avhandling består av studier av det arktiska klimatet i modellsimuleringar av tidig och mid-holocen, ca. 9 000 och 6 000 år före nutid. Förändringar i jordens bana kring solen resulterade i en ökad sommar-solinstrålning jämfört med nutid, särskilt vid höga nordliga breddgrader. Geologiska data antyder att jordens temperatur vid ytan under denna period kan jämföras med dem vi förväntar för den närmaste framtiden. Vidare indikerar geologiska data att havsisen i Arktisk var kraftigt reducerad under denna period. Detta gör tidig till mid-holocen till en intressant period att studera, med avseende på de förändringar som för närvarande har observerats i området. Flera modellstudier av mitt-holocen har utförts i de olika faserna av Paleoclimate Modeling Intercomparison Project (PMIP1 till PMIP3). Simuleringarna har utförts med klimatmodeller av varierande komplexitet, från atmosfärsmodeller i den första fasen, till fullt kopplade modeller med hög rumslig upplösning i den tredje fasen. I den första delen av denna avhandling undersöks den simulerade havsisen i de förindustriella och mid-holocen simuleringar som ingår i PMIP2 och PMIP3 ensemblerna. Modellerna simulerar mindre utbredning och tunnare havsis i Arktis i den senare PMIP ensemblen, men fortfarande återskapar inte modellerna generelt den havsisutbredning som de geologiska data indikerar. En möjlig förklaring till skillnaderna mellan den simulerade och rekonstruerade havsisutsträckningen kan vara att viktiga processer i klimatsystemet saknas eller inte är tillräckligt väl beskrivna i modellerna. Beskrivningen av atmosfäriska aerosoler och dess effekter på klimatet är en möjlig kandidatprocess. Från studier av forntida varma tidsperioder har man dragit slutsatsen att beskrivningen av aerosoleffekterna påverkar det simulerade klimatet. Bland annat kan man minska temperaturgradienten mellan ekvator och polerna i tidigare varma klimat, vilket bättre överensstämmer med temperaturrekonstruktioner. Den andra delen av avhandlingen undersöker påverkan av aerosoler på klimatet under tidig holocen. Den indirekta effekten som följer av lägre aerosolkoncentrationer i tidig holocen jämfört med i dag, visar sig orsaka en förstärkning av uppvärmningen, särskilt i det arktiska områet, vilket stämmer bättre med havsisrekonstruktioner från denna period. / <p>QC 20130910</p>
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-127870 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Berger, Marit |
| Publisher | KTH, Turbulens, Stockholm |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Licentiate thesis, comprehensive summary, info:eu-repo/semantics/masterThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | Trita-MEK, 0348-467X ; 2013:16 |
Page generated in 0.0022 seconds