Climate change modelling in the Barents Sea-Novaya Zemlya region in winter and sensitivity to rapid sea ice loss (1981-2023)

Abstract

Dans l’Arctique, la mer de Barents et l’archipel russe de Novaya Zemlya ont connu un recul important de la glace de mer et une perte de glaciers, en particulier en hiver, avec un changement climatique autour de 2000-2001. Cependant, il reste difficile de déterminer comment le climat local a évolué dans cette région depuis 1981 et comment cette évolution est liée aux changements océaniques. Cette étude porte donc sur la sensibilité des conditions atmosphériques aux variations de la concentration de glace de mer et de la température de surface de la mer. Le climat local est reconstruit à l’aide du modèle climatique régional MAR. Le plan expérimental compare le climat actuel, marqué par le déclin de la glace et la hausse des températures de surface de mer, à une simulation basée sur les valeurs climatologiques préalables au changement. Les résultats, validés par des observations, montrent que MAR reproduit bien le climat et suggèrent que la diminution de la glace près de la côte nord de Novaya Zemlya résulte surtout de changements atmosphériques, comme des températures d’air plus chaudes et des vents renforcés poussant la glace au large. Dans le sud-est de la mer de Barents, l’Atlantification a probablement renforcé la fonte de la glace de mer. Pour de futures recherches, il est recommandé de coupler MAR à un modèle océanique afin de mieux représenter les interactions océan-atmosphère.

Within the Arctic, the Barents Sea and the Russian archipelago Novaya Zemlya have experienced significant sea ice decline and glacier loss, especially during winter, with a climate shift around 2000–2001. However, it remains unclear how the local climate has changed in this region since 1981 and how this is related to oceanic changes. This study therefore investigates the sensitivity of atmospheric conditions to variations in sea ice concentration and sea surface temperature. The local climate is reconstructed using the regional climate model MAR. The experiment is designed to assess the climate based on the actual evolution of sea ice decline and sea surface temperature rise, and how it would look using pre-shift climatological values for these variables. The model results, validated with station observations, show that MAR reproduces climate conditions well and indicate that sea ice near the northern Barents Sea coast of Novaya Zemlya has probably declined due to atmospheric changes, such as warmer air temperatures and stronger winds pushing ice offshore. In the southeastern Barents Sea, Atlantification likely played a more important role by reinforcing sea ice melt. For future research, coupling MAR to an ocean model is recommended to better capture ocean–atmosphere interactions.