आर्कटिक समुद्री बर्फ पर ERA5 और ERA-Interim के निकट-सतही वायु तापमान, हिमपात और वर्षण की तुलना: समुद्री बर्फ के थर्मोडायनामिक्स और विकास पर प्रभाव

सार। आर्कटिक में तेजी से बदलाव हो रहे हैं, जिनमें समुद्री बर्फ की मोटाई और कवरेज में कमी तथा नई और पतली समुद्री बर्फ की ओर बदलाव शामिल है। आर्कटिक में चल रहे इन बदलावों का अध्ययन करने के लिए अक्सर हिम और समुद्री बर्फ के मॉडलों का उपयोग किया जाता है, और अवलोकनों के अभाव में आमतौर पर इन्हें वायुमंडलीय पुनरविश्लेषणों (reanalyses) द्वारा संचालित किया जाता है। ERA5 एक नया वैश्विक पुनरविश्लेषण है जो व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले ERA-Interim (ERA-I) का स्थान लेगा। इस अध्ययन में, हम ERA-I और ERA5 से प्राप्त 2 m वायु तापमान (T2M), हिमपात (SF) और कुल वर्षण (TP) की तुलना करते हैं, और वर्ष 2010 से 2016 के लिए आर्कटिक समुद्री बर्फ के बॉय (buoy) अवलोकनों का उपयोग करके इन उत्पादों का मूल्यांकन करते हैं। हम आगे यह आकलन करते हैं कि जब थर्मोडायनामिक समुद्री बर्फ मॉडल को संचालित करने के लिए उपयोग किया जाता है, तो पुनरविश्लेषणों के पूर्वाग्रह (biases) आर्कटिक में हिम और समुद्री बर्फ के विकास को कैसे प्रभावित कर सकते हैं। हम पाते हैं कि आर्कटिक समुद्री बर्फ पर ERA5 आमतौर पर सर्दियों और वसंत में ERA-I की तुलना में अधिक गर्म (0–1.2 ∘C) होता है, लेकिन गर्मियों और शरद ऋतु में ERA-I की तुलना में अधिक ठंडा (0–0.6 ∘C) होता है। बॉय अवलोकनों की तुलना में दोनों पुनरविश्लेषणों में आर्कटिक समुद्री बर्फ पर वॉर्म बायस (warm bias) देखा जाता है। यह वॉर्म बायस गर्म मौसम में कम और ठंडे मौसम में अधिक होता है, विशेष रूप से तब जब अटलांटिक और प्रशांत क्षेत्रों में T2M −25 ∘C से नीचे होता है। दिलचस्प बात यह है कि जब T2M −25 ∘C से कम होता है, तो ERA-I और नए ERA5 के लिए वॉर्म बायस औसतन क्रमशः 3.4 और 5.4 ∘C (दैनिक माध्य) होता है। बॉय प्रक्षेपवक्रों (trajectories) के साथ और आर्कटिक समुद्री बर्फ पर TP और SF लगातार ERA-I की तुलना में ERA5 में अधिक हैं। आर्कटिक समुद्री बर्फ पर, किसी भी मौसम में ERA5 में TP आमतौर पर ERA-I की तुलना में 10 mm snow water equivalent (SWE) से कम अधिक होता है, जबकि एक मौसम में ERA5 में SF, ERA-I की तुलना में 50 mm SWE अधिक हो सकता है। ERA5 में वार्षिक TP (40–100 mm) और SF (100–200 mm) में सबसे बड़ी वृद्धि अटलांटिक क्षेत्र में होती है। ERA-I की तुलना में ERA5 में SF से TP का अनुपात अधिक है, जो बॉय प्रक्षेपवक्रों के साथ ERA-I के लिए औसतन 0.6 और ERA5 के लिए 0.8 है। इस प्रकार, ERA-I में होने वाली अत्यधिक असामान्य आर्कटिक वर्षा ERA5 में कम हो जाती है, विशेषकर गर्मियों और शरद ऋतु में। 1-D थर्मोडायनामिक समुद्री बर्फ मॉडल के सिमुलेशन दर्शाते हैं कि ERA5 में वॉर्म बायस थर्मोडायनामिक बर्फ की वृद्धि को कम करने का काम करता है। ERA5 में अधिक वर्षण और हिमपात के परिणामस्वरूप एक मोटी हिमपरत (snowpack) बनती है जो वायुमंडल में कम ऊष्मा ह्रास होने देती है। इस प्रकार, ERA-I की तुलना में ERA5 में सर्दियों का अधिक वॉर्म बायस और उच्च वर्षण, ERA5 का उपयोग करने पर वृद्धि के मौसम के अंत में बर्फ की कम मोटाई का कारण बनता है; हालाँकि ठंड की अवधि (freezing period) के दौरान यह प्रभाव कम होता है।