Wind throw damages on forests : frequency and associated pressure patterns 1961-1990 and in a future climate scenario

Английский. Many different simulations of the future climate have shown a probable change of the climate of the earth, mainly caused by anthropogenic emissions. A change in the climate influences many parameters. In this report the frequency of extreme wind situations in Southern Sweden and associated pressure patterns during the period 1961 to 1990 are compared to the conditions for the years 2070-2099. Different methods are tested. The first attempt is based on analog situations. Selected situations associated with observed strong winds during the period 1961-1990 are identified. Reanalyzed mean sea level pressure data from the National Centers for Environmental Predictions (NCEP) is used to find the pressure field associated to each storm situation. Analog situations to these days are then searched in the Hadley Center’s circulation model HadAM3, present day (COM) and future conditions (A2) simulations. The second attempt is based on calculated geostrophic wind. Days with a geostrophic wind exceeding 25 m/s in the NCEP dataset are divided into groups by cluster analysis. Days in the HadAM3COM and A2 simulations that are associated with geostrophic wind speeds over 25 m/s are then divided into these classes. The frequency of each group in HadAM3COM and HadAM3A2 is then compared. Principal component analysis is applied to the days in each run associated to strong geostrophic winds, and the main principal components of the present day and future simulations are compared. The first method is not able to detect any significant differences between the two different simulated periods. The second revealed a slight decrease in total storm frequency, most notable at occasions with a widespread low over Northern Scandinavia and for easterly storms with a high over northern Finland and Russia. No significant changes between HadAM3COM and HadAM3A2 can be seen in their main principal components.

Шведский. Populärvetenskaplig sammanfattning: Flera olika klimatsimuleringar har visat på en sannolik förändring av jordens klimat, till största delen beroende på utsläpp orsakade av mänsklig aktivitet. Eftersom klimatet påverkar såväl ekosystem som livsmiljö är det av största intresse att kartlägga vilka konsekvenser en eventuell klimatförändring kan få. Även om människans vardag för det mesta påverkas av det normala klimatet är det förändringen av extrema situationer som ofta hamnar i blickfånget. Detta arbete är ett bidrag till studierna av en eventuell förändring av extrema vädersituationer. Fokus i arbetet är riktat mot extrema vindar som kan orsaka betydande skador på till exempel skogsbestånd och som i högsta grad kan påverka samhället i stort. För att simulera eventuella klimaförändringar har flera globala cirkulationsmodeller (GCM) utvecklats. I detta arbete har data använts från modellkörningar vid den brittiska vädertjänstens klimatcenter, Hadley Centre. En global cirkulationsmodell för atmosfären som använder randvärden från en kopplad havs- och atmofärsmodell har körts för två perioder. Den första perioden, åren 1961-1990, används här för att jämföra modellen med observationer och benämns ’common period’ (COM). Den andra perioden, 2070-2099, är ett simulerat framtida klimat med ett scenario för utsläpp av växthusgaser som kallas A2. Syftet med arbetet är att jämföra frekvensen av extrema vindsituationer i södra Sverige och den därtill associerade tryckbilden under perioden 1961-01-01 till 1990-12-31 med frekvens och därtill associerad tryckbild för extrema vindsituationer i ett framtida klimatscenario för perioden 2070-2099. Olika metoder har testats. Den första bygger på analoga situationer. Först identifierades datum för ett antal observerade kraftiga stormar under perioden 1961-01-01 till 1990-12-31. Återanalyserade data för trycket vid havsnivå från den amerikanska vädercentralen NCEP användes för att hitta en till stormtillfällena associerad trycksituation och geostrofisk vind. Därefter gjordes en sökning av liknande situationer till dessa både i perioden 1961-1990 och 2070-2099 i data från klimatmodellen HadAM3. Det andra försöket baserades på beräknad geostrofisk vind. Den geostrofiska vinden är den vind som krävs för att Corioliskraften skall balansera tryckgradientkraften, dvs ett luftpaket följer en bana parallell med isobarerna. Dagar med en beräknad geostrofisk vind på mer än 25 m/s i NCEP-data grupperades med hjälp av klusteranalys, där dagar som liknar varndra tillräckligt mycket hamnar i samma grupp. Dagar i HadAM3COM resp HadAM3A2 som är associerade med lika höga vindhastigheter klassificeras sedan in i dessa grupper. Genom att jämföra frekvensen av respektive grupp i respektive simulering kan eventuella förändringar avslöjas i tryckbilden vid blåsiga tillfällen. Vidare jämfördes de viktigaste principalkomponenterna från blåsiga situationer i HadAM3COM och HadAM3A2 för att hitta eventuella skillnader. Den först applicerade metoden kunde inte uppvisa några signifikanta skillnader i stormtillfällen mellan de båda modellkörningarna. Den andra visade en viss minskning totalt i stormtillfällen. Detta var mest markant för stormtillfällen associerade med ett utbrett lågtryck över norra Skandinavien samt för ostliga stormar associerade med ett högtryck över N Finland och Ryssland. Denna skillnad återpeglades inte i analysen av principalkomponenter.