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Contrasting extremely warm and long-lasting cold air anomalies in the North Atlantic sector of the Arctic during the HALO-(AC)3 campaign

Walbröl, Andreas und Michaelis, Janosch und Becker, Sebastian und Dorff, Henning und Ebell, Kerstin und Gorodetskaya, Irina und Heinold, Bernd und Kirbus, Benjamin und Lauer, Melanie und Maherndl, Nina und Maturilli, Marion und Mayer, Johanna und Müller, Hanno und Neggers, R. und Paulus, Fiona M. und Röttenbacher, Johannes und Rückert, Janna Elisabeth und Schirmacher, Imke und Slättberg, Nils und Ehrlich, André und Wendisch, Manfred und Crewell, Susanne (2024) Contrasting extremely warm and long-lasting cold air anomalies in the North Atlantic sector of the Arctic during the HALO-(AC)3 campaign. Atmospheric Chemistry and Physics (ACP), 24 (13), Seiten 8007-8029. Copernicus Publications. doi: 10.5194/acp-24-8007-2024. ISSN 1680-7316.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
17MB

Offizielle URL: https://acp.copernicus.org/articles/24/8007/2024/

Kurzfassung

How air masses transform during meridional transport into and out of the Arctic is not well represented by numerical models. The airborne field campaign HALO-(AC)3 applied the High Altitude and Long-range Research Aircraft (HALO) within the framework of the collaborative research project on Arctic amplification (AC)3 to address this question by providing a comprehensive observational basis. The campaign took place from 7 March to 12 April 2022 in the North Atlantic sector of the Arctic, a main gateway of atmospheric transport into and out of the Arctic. Here, we investigate to which degree the meteorological and sea ice conditions during the campaign align with the long-term climatology (1979–2022). For this purpose, we use the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) reanalysis v5 (ERA5), satellite data, and measurements at Ny-Ålesund, including atmospheric soundings. The observations and reanalysis data revealed two distinct periods with different weather conditions during HALO-(AC)3: the campaign started with a warm period (11–20 March 2022) where strong southerly winds prevailed that caused poleward transport of warm and moist air masses, so-called moist and warm air intrusions (WAIs). Two WAI events were identified as atmospheric rivers (ARs), which are narrow bands of strong moisture transport. These warm and moist air masses caused the highest measured 2 m temperatures (5.5 °C) and daily precipitation rates (42 mm d−1) at Ny-Ålesund for March since the beginning of the record (1993). Over the sea ice northwest of Svalbard, ERA5 indicated record-breaking rainfall. After the passage of a strong cyclone on 21 March 2022, a cold period followed. Northerly winds advected cold air into the Fram Strait, causing marine cold air outbreaks (MCAOs) until the end of the campaign. This second phase included one of the longest MCAO events found in the ERA5 record (19 d). On average, the entire campaign period was warmer than the climatological mean due to the strong influence of the ARs. In the Fram Strait, the sea ice concentration was well within the climatological variability over the entire campaign duration. However, during the warm period, a large polynya opened northeast of Svalbard, untypical for this season. Compared to previous airborne field campaigns focusing on the evolution of (mixed-phase) clouds, a larger variety of MCAO conditions was observed during HALO-(AC)3. In summary, air mass transport into and out of the Arctic was more pronounced than usual, providing exciting prospects for studying air mass transformation using HALO-(AC)3.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/209689/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Contrasting extremely warm and long-lasting cold air anomalies in the North Atlantic sector of the Arctic during the HALO-(AC)3 campaign
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Walbröl, AndreasUniversität Köln, Köln, Germanyhttps://orcid.org/0000-0003-2603-2724NICHT SPEZIFIZIERT
Michaelis, JanoschDWD, Hamburg, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Becker, SebastianUniversität Leipzig, LeipzigNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dorff, HenningUniversität Hamburg, Hamburg, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ebell, KerstinUniversität Köln, Köln, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gorodetskaya, IrinaUniversity of Aveiro, PortugalNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Heinold, BerndLeibniz-Institut für TroposphärenforschungNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kirbus, BenjaminUniversität Leipzig, Leipzig, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lauer, MelanieUniversität Köln, Köln, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Maherndl, NinaLeipzig Universität, Leipzig, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Maturilli, MarionAlfred Wegener Institute, Potsdam, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mayer, JohannaDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Müller, HannoUniversität Leipzig, Leipzig, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Neggers, R.Universität Köln, Köln, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Paulus, Fiona M.Universität Köln, Köln, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Röttenbacher, JohannesLeipzig Institute for Meteorology, Leipzig University, Leipzig, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rückert, Janna ElisabethUniversität Bremen, Bremen, Germanyhttps://orcid.org/0000-0001-9885-6576NICHT SPEZIFIZIERT
Schirmacher, ImkeUniversität Köln, Köln, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Slättberg, NilsAlfred Wegener Institut, Potsdam, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ehrlich, AndréUniversität Leipzig, Leipzig, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wendisch, ManfredUniversität Leipzig, Leipzig, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Crewell, SusanneUniversität Köln, Köln, Germanyhttps://orcid.org/0000-0003-1251-5805NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:15 Juli 2024
Erschienen in:Atmospheric Chemistry and Physics (ACP)
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:24
DOI:10.5194/acp-24-8007-2024
Seitenbereich:Seiten 8007-8029
Verlag:Copernicus Publications
Name der Reihe:Atmospheric Chemistry and Physics
ISSN:1680-7316
Status:veröffentlicht
Stichwörter:HALO AC3 Campaign, Arctic, Air anomalies, air mass transformation, High Altitude and Long-range Research Aircraft
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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 > Wolkenphysik
Hinterlegt von: Keur, Natalie Desiree
Hinterlegt am:28 Nov 2024 13:24
Letzte Änderung:28 Nov 2024 13:24

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