Simultaneous winter sea‐ice and atmospheric circulation anomaly patterns

Abstract

This study looks at simultaneous changes in atmospheric circulation and extremes in sea‐ice cover during winter. Thirty‐six years of ice‐cover data and 100‐kPa height and 50–100‐kPa thickness data are used. For the entire Arctic, the study found a general weakening of the Aleutian and Icelandic lows for heavy (i.e. severe) compared with light sea‐ice conditions suggesting reduced surface heating as a possible cause. The weakening of the two lows would also reduce meridional atmospheric circulation and poleward heat transport into the Arctic. The study also looks at three regions of high sea ice and atmospheric variability: the Bering Sea, the Davis Strait/Labrador Sea and the Greenland Sea. For the Bering Sea, heavy sea‐ice conditions were accompanied by weakening and westward displacement of the Aleutian Low again suggesting reduced surface heating and the formation of a secondary low in the Gulf of Alaska. This change in circulation is consistent with increased cold air advection over the Bering Sea and changes in storm tracks and meridional heat transport found in other studies. For the Davis Strait/Labrador Sea, heavy ice‐cover winters were accompanied by intensification of the Icelandic Low suggesting atmospheric temperature and wind advection and associated changes in ocean currents as the main cause of heavy ice. For the Greenland Sea no statistically significant difference was found. It is felt that this may be due to the important role that ice export through Fram Strait and ocean currents play in determining ice extent in this region.

Résumé

On examine les changements de la circulation atmosphérique associés aux années caractérisées par des extrêmes de couverture de glace en hiver. On a utilisé trente‐six années (1953/88) de données sur la couverture de glace de mer arctique, sur la circulation atmosphérique à 100 kPa et sur l'épaisseur entre 50 kPa et 100 kPa. Pour l'ensemble de l'Arctique, en comparant à des conditions de glace mince, on a trouvé un affaiblissement de la dépression des Aléoutiennes et de la dépression d'Islande pour des conditions glacielles épaisses (c.‐à‐d. sévère). Ceci insinue un réchauffement regionale de la surface. L'affaiblissement des deux dépressions réduirait aussi la circulation méridionale et le transport de chaleur vers le nord dans l'Arctique. On étudie aussi trois régions de haute variabilité des glaces de mer et de la circulation atmosphérique: la mer de Bering, le détroit de Davis/mer du Labrador et la mer de Groenland. Dans la mer de Bering, les épaisses couvertures de glace sont accompagnées d'un affaiblissement et d'un déplacement vers l'ouest de la dépression principale des Aléoutiennes, ce qui semble indiquer un réchauffement de la surface réduit et la formation d'une seconde dépression dans le golfe d'Alaska. Cette modification dans la circulation s'accorde avec une plus grande advection d'air froid au‐dessus de la mer de Bering et des changements dans les trajectoires des tempêtes et dans le transport méridional de chaleur indiqués par d'autres études. Dans le détroit de Davis/mer du Labrador, la principale cause des épaisses couches de glace hivernale semble être l'intensification de la dépression d'Islande et l'advection de vent associés aux changements dans les courants océaniques. On n ‘a trouvé aucune différence statistiquement significative pour la mer du Groenland, probablement en raison du rôle important du mouvement des glaces dans le détroit Fram et des courants océaniques qui déterminent l'étendue glacielle de cette région.