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Constraining uncertainties in CMIP5 projections of September Arctic sea ice extent with observations

Senftleben, Daniel und Lauer, Axel und Karpechko, Alexey (2020) Constraining uncertainties in CMIP5 projections of September Arctic sea ice extent with observations. Journal of Climate, 33 (2), Seiten 1487-1503. American Meteorological Society. doi: 10.1175/JCLI-D-19-0075.1. ISSN 0894-8755.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
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Offizielle URL: https://journals.ametsoc.org/doi/full/10.1175/JCLI-D-19-0075.1

Kurzfassung

In agreement with observations, Earth system models participating in the Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 simulate a decline in September Arctic sea ice extent (SIE) over the past decades. However, the spread in their 21st-century SIE projections is large and the timing of the first ice-free Arctic summer ranges between 2020 to beyond 2100. The uncertainties arise from three sources (internal variability, model uncertainty and scenario uncertainty), which are quantified in this study for projections of SIE. The goal is to narrow uncertainties by applying a Multiple Diagnostic Ensemble Regression (MDER). MDER links future projections of sea ice extent to processes relevant to its simulation under present-day conditions using data covering the past 40 years. With this method, we can reduce model uncertainty in projections of SIE for the period 2020-2044 by 30 to 50% (0.8 to 1.3 million km²). Compared to the unweighted multi-model mean, the MDER-weighted mean projects an about 20% smaller SIE and an earlier near-disappearance of Arctic sea ice by more than a decade for a high greenhouse gas scenario. We also show that two different methods estimating internal variability in SIE differ by 1 million km². Regardless, the total uncertainties in the SIE projections remain large (up to 3.5 million km², with irreducible internal variability contributing 30%) so that a precise time estimate of an ice-free Arctic proves impossible. We conclude that unweighted CMIP5 multi-model mean projections of Arctic SIE are too optimistic and mitigation strategies to reduce Arctic warming need to be intensified.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/130617/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Constraining uncertainties in CMIP5 projections of September Arctic sea ice extent with observations
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Senftleben, DanielDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0001-5798-1119NICHT SPEZIFIZIERT
Lauer, AxelDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-9270-1044NICHT SPEZIFIZIERT
Karpechko, AlexeyFinnish Meteorological Institute, Helsinki, FinnlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Februar 2020
Erschienen in:Journal of Climate
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:33
DOI:10.1175/JCLI-D-19-0075.1
Seitenbereich:Seiten 1487-1503
Verlag:American Meteorological Society
ISSN:0894-8755
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Arctic sea ice, CMIP5, MDER, weighting
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Atmosphären- und Klimaforschung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre > Erdsystemmodell -Evaluation und -Analyse
Hinterlegt von: Lauer, Axel
Hinterlegt am:25 Nov 2019 13:17
Letzte Änderung:24 Okt 2023 14:22

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