Characteristics of winter climate in Finland in a warming world

Show full item record



Permalink

http://hdl.handle.net/10138/318362
Title: Characteristics of winter climate in Finland in a warming world
Author: Luomaranta, Anna
Date: 2020-06
Belongs to series: Finnish Meteorological Institute Contributions 169
ISBN: 978-952-336-116-4
ISSN: 0782-6117
URI: http://hdl.handle.net/10138/318362
Abstract: In northern countries, such as Finland, winter climate conditions affect the functionality of society in many ways. Due to the climate warming, the winter conditions are facing changes. Changes in snow and ice act as an indicator of the climate conditions in a region. The aim of this thesis is to examine what the winters are like in Finland in a changing climate. The main results of this work are based on gridded observations, FMIClimGrid and E-OBS, and CMIP5 global climate model simulations. Using these, the observed snow, temperature and precipitation conditions in 1961-2014 were analyzed, and the future changes in Baltic Sea ice cover were projected for the ongoing century. In addition, two modeling studies were performed: The first assessed the performance of ECHAM5 atmospheric general circulation model in simulating snow melt timing in spring, and the second studied the ability of numerical convection-permitting weather prediction model HARMONIE to simulate a sea-effect snowfall case. The results showed that, in Finland, the snow depth has decreased throughout the year and the snow season has shortened. Increasing liquid precipitation in winter was one of the main reasons for the changes. In spring, increasing air temperature has had an effect. The annual maximum sea ice extent and sea ice thickness in the Baltic Sea were projected to decrease during the ongoing century. However, the Baltic Sea is unlikely to become totally ice-free during typical winters in the coming decades. When climate models are used to predict future climate conditions, it is essential that they describe the snow cover realistically, since it is an important element of the climate system. In the ECHAM5 climate model, Northern Eurasian snow melt timing was generally produced quite well when compared to satellite observations, but regional differences were also found. The reasons for the discrepancies turned out to be the simplifications in the calculations of the model’s surface energy budget. The HARMONIE model also managed to simulate a known sea-effect snowfall case reasonably well. The simulation results improved when radar reflectivities were assimilated into the model. As climate warming proceeds, the winter conditions will continue to change. The results of this thesis highlight the importance of continuous monitoring of climate conditions in the northern areas. Pohjoismaissa, joihin Suomikin kuuluu, talven ilmasto-olosuhteet vaikuttavat yhteiskunnan toimivuuteen monin tavoin. Ilmaston lämmetessä talviolosuhteet muuttuvat. Muutokset lumi- ja jääpeitteessä toimivat indikaattorina alueen ilmasto-oloista. Tämän väitöskirjan tavoitteena on tarkastella, millaisia Suomen talvet ovat muuttuvassa ilmastossa. Väitöskirjan päätulokset perustuvat hilamuotoisiin havaintoaineistoihin, FMIClimGridiin ja E-OBSaineistoon, sekä globaaleihin CMIP5-ilmastomallisimulaatioihin. Näistä aineistoista analysoitiin havaittuja lumi-, lämpötila- ja sadeolosuhteita jaksolla 1961-2014 sekä arvioitiin Itämeren jääpeitteen tulevia muutoksia vuoteen 2100 mennessä. Lisäksi työssä tehtiin kaksi mallinnustutkimusta: toisessa arvioitiin ECHAM5-ilmastomallin kykyä simuloida lumen sulannan ajankohtaa keväällä, ja toisessa tarkasteltiin säänennustusmalli HARMONIEN kykyä simuloida tunnettu rannikkolumisadetilanne. Tulokset osoittivat, että lumensyvyys on Suomessa pienentynyt läpi vuoden ja lumikausi on lyhentynyt. Lisääntyneet talviaikaiset vesisateet olivat yksi pääsyy muutokseen. Keväällä myös lämpötilan nousu on vaikuttanut lumen vähenemiseen. Itämeren jääpeitteen vuotuisen maksimilaajuuden ja jäänpaksuuden arvioitiin pienentyvän kuluvalla vuosisadalla. On kuitenkin epätodennäköistä, että Itämeri muuttuisi kokonaan jäättömäksi tulevien vuosikymmenien tyypillisinä talvina. Koska lumipeite on tärkeä osa ilmastojärjestelmää, on oleellista, että tulevaisuuden ilmasto-olosuhteita arvioivat ilmastomallit kuvaavat lumipeitteen realistisesti. ECHAM5-ilmastomalli kuvasi Pohjois-Euraasian lumensulannan ajankohdan yleisesti ottaen melko hyvin, mutta alueellisia eroja kuitenkin löytyi, kun tuloksia verrattiin satelliittihavaintoihin. Havaitut erot aiheutuivat yksinkertaistuksista ECHAM5-mallin maanpinnan säteilytaseen laskennassa. Myös HARMONIE-malli onnistui simuloimaan tunnetun rannikkolumisadetapauksen kohtuullisen hyvin. Simulaation tulokset paranivat, kun malliajoon lisättiin tutkahavainnot mukaan. Kun ilmaston lämpeneminen etenee, talviolosuhteidenkin muutokset jatkuvat. Tämän väitöskirjan tulokset korostavat pohjoisten alueiden ilmasto-olosuhteiden jatkuvan seurannan tärkeyttä.
Subject: Winter
Climate


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Thesis_Anna_Luomaranta.pdf 28.94Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record