Snow cover validation and sensitivity to CO₂ in the UVic ESCM

Abstract

The University of Victoria's (UVic) Earth System Climate model is used to conduct equilibrium atmospheric CO₂ sensitivity experiments over the range 200–1600 ppm in order to explore changes in northern hemisphere snow cover and feedbacks on terrestrial surface air temperature (SAT). Simulations of warmer climates predict a retreat of snow cover over northern continents, in a northeasterly direction. The decline in northern hemisphere global snow mass is estimated to reach 33% at 600 ppm and 54% at 1200 ppm. In the most northerly regions, annual mean snow depth increases for simulations with CO₂ levels higher than present day. The shift in the latitude of maximum snowfall is estimated to be inversely proportional to the CO₂ concentration. The northern hemisphere net shortwave radiation changes are found to be greater over land than over the ocean, suggesting a stronger albedo feedback from changes in terrestrial snow cover than from changes in sea ice. Results also reveal high sensitivity of the snow mass balance under low CO₂ conditions. The amplification feedback (defined as the zonal SAT anomaly caused by doubling CO₂ divided by the equatorial anomaly) is greatest for scenarios with less than 300 ppm, reaching 1.9 at the pole for 250 ppm. The stronger feedback is attributed to the significant albedo changes over land areas. The simulation with 200 ppm triggers continuous accumulation of snow ('glaciation') in regions which, according to paleo‐reconstructions, were covered by ice during the last glacial cycle (the Canadian Arctic, Scandinavia, and the Taymir Peninsula).

Résumé

[Traduit par la rédaction] Nous utilisons le modèle climatique du système terrestre de l'Université de Victoria (UVic) pour mener des expériences sur la sensibilité à l'équilibre du CO₂ atmosphérique dans l'intervalle de 200 à 1600 ppm afin d'explorer les changements dans la couverture de neige dans l'hémisphère Nord et les rétroactions sur la température de l'air à la surface (TAS) de la terre. Des simulations de climats plus chauds prévoient un retrait de la couverture de neige dans le nord des continents, dans une direction nord‐est. On estime que la diminution de la masse de neige totale dans l'hémisphère Nord atteindrait 33 % à 600 ppm et 54 % à 1200 ppm. Dans les régions les plus septentrionales, l'épaisseur moyenne annuelle de la neige augmente dans les simulations faisant intervenir des niveaux de CO₂ plus élevés qu'actuellement. On estime que le déplacement de la latitude des chutes de neige maximales est inversement proportionnel à la concentration de CO₂. Les changements dans le rayonnement net de courtes longueurs d'onde dans l'hémisphère Nord apparaissent plus importants audessus des continents qu'au‐dessus des océans, ce qui suggère que les changements dans la couverture de neige des continents entraînent une plus forte rétroaction de l'albédo que les changements dans la glace de mer. Les résultats révèlent aussi une grande sensibilité du bilan de la masse de neige dans des conditions de faible teneur en CO2. La rétroaction amplificatrice (définie comme l'anomalie zonale de la TAS résultant du doublement du CO2 divisée par l'anomalie équatoriale) est plus grande dans les scénarios où la concentration est inférieure à 300 ppm, atteignant 1,9 au pôle pour 250 ppm. La plus forte rétroaction est attribuée aux importants changements dans l'albédo au‐dessus des régions terrestres. La simulation avec 200 ppm déclenche une accumulation continue de neige (≪ glaciation ≫) dans les régions qui, selon les paléoreconstitutions, étaient couvertes de glace au cours de la dernière période glaciaire (l'Arctique canadien, la Scandinavie et la péninsule de Taïmyr).

Notes

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