Investigating the influence of aeolian snow transport processes on the representation of the climate and surface mass balance of the Antarctic Peninsula. A modelling study using a high-resolution regional climate model over the period 1980-2018

Abstract

Knowledge of the evolution of the surface mass balance (SMB) of the different terrestrial ice caps is essential in estimating future sea level evolution. High-resolution regional modelling offers considerable opportunities for the study of the SMB and constantly takes more physical processes into account. One of these processes, the aeolian snow transport, contributes significantly to the mass reduction of polar ice caps and has recently been parameterized in the regional climate model MAR. For the first time, the role of this process in the representation of the climate and SMB of the Antarctic Peninsula by MAR is investigated. Here we simulate the climate and SMB of the Antarctic Peninsula at 7.5 kilometers resolution over the period 1980-2018 (39 years) using two model configurations: one without and one with the blowing snow module (BSM). The evaluation of the model is generally satisfactory with regard to climate, but MAR overestimates the SMB. The use of the BSM reduces this bias but increases some others in the representation of climate variables. Climate results show that the BSM cools down the atmosphere and slightly humidifies it. Regarding the SMB, the BSM reduces surface sublimation, increases melting and re-freezing and increases, albeit to a limited extent, run-off rates. We attribute these differences mainly to the erosion-induced exposure of deeper snow layers with lower albedo, as well as changes in temperature and relative humidity of the boundary layer.

La connaissance de l'évolution du bilan de masse de surface (BMS) des différentes calottes glaciaires terrestres est primordiale dans l'estimation de l'évolution future du niveau marin. La modélisation régionale à haute résolution offre des opportunités considérables pour l'étude du BMS et prend constamment davantage de processus physiques en compte. L'un de ces processus, le transport éolien de la neige, contribue de manière significative à la diminution de masse des calottes polaires et a récemment été paramétré dans le modèle climatique régional MAR. Pour la première fois, le rôle de ce processus dans la représentation du climat et du BMS de la Péninsule Antarctique par MAR est analysé. Nous simulons le climat et le BMS de la Péninsule Antarctique à 7,5 kilomètres de résolution sur la période 1980-2018 (39 ans) en utilisant deux configurations du modèle: l'une sans le module de neige aérotransportée (MNA), l'autre avec. L'évaluation du modèle est globalement satisfaisante en ce qui concerne le climat, mais MAR surestime le BMS. L'utilisation du MNA réduit ce biais mais en accroît certains autres dans la représentation des variables climatiques. Les résultats concernant le climat montrent que le MNA refroidit l'atmosphère et l'humidifie légèrement. En ce qui concerne le BMS, le MNA réduit la sublimation de surface, augmente la fonte ainsi que le regel et augmente, bien que de manière limitée, le ruissellement. Nous attribuons ces différences principalement à l'exposition de couches de neige plus profondes avec un albédo moins élevé induite par l'érosion, ainsi qu'aux changements sur la température et l'humidité relative de la couche limite.