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How Well Are Clouds Simulated over Greenland in Climate Models? Consequences for the Surface Cloud Radiative Effect over the Ice Sheet

Authors :
Hélène Chepfer
Jason N. S. Cole
Hubert Gallée
Rodrigo Guzman
Matthew D. Shupe
Jennifer E. Kay
Vincent Noel
Nathaniel B. Miller
Xavier Fettweis
A. Lacour
Laboratoire de Météorologie Dynamique (UMR 8539) (LMD)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-École des Ponts ParisTech (ENPC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département des Géosciences - ENS Paris
École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris)
Interfaces, Traitements, Organisation et Dynamique des Systèmes (ITODYS (UMR_7086))
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)
Département de Géographie
Laboratoire de glaciologie et géophysique de l'environnement (LGGE)
Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG)
Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
University of Colorado [Boulder]
Canadian Centre for Climate Modelling and Analysis (CCCma)
Environment and Climate Change Canada
École normale supérieure - Paris (ENS-PSL)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)
Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut des Géosciences de l’Environnement (IGE)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])
Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
École normale supérieure - Paris (ENS Paris)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])
Source :
Journal of Climate, Journal of Climate, American Meteorological Society, 2018, 31 (22), pp.9293-9312. ⟨10.1175/JCLI-D-18-0023.1⟩, Journal of Climate, 2018, 31 (22), pp.9293-9312. ⟨10.1175/JCLI-D-18-0023.1⟩
Publication Year :
2018
Publisher :
American Meteorological Society, 2018.

Abstract

Using lidar and radiative flux observations from space and ground, and a lidar simulator, we evaluate clouds simulated by climate models over the Greenland ice sheet, including predicted cloud cover, cloud fraction profile, cloud opacity, and surface cloud radiative effects. The representation of clouds over Greenland is a central concern for the models because clouds impact ice sheet surface melt. We find that over Greenland, most of the models have insufficient cloud cover during summer. In addition, all models create too few nonopaque, liquid-containing clouds optically thin enough to let direct solar radiation reach the surface (−1% to −3.5% at the ground level). Some models create too few opaque clouds. In most climate models, the cloud properties biases identified over all Greenland also apply at Summit, Greenland, proving the value of the ground observatory in model evaluation. At Summit, climate models underestimate cloud radiative effect (CRE) at the surface, especially in summer. The primary driver of the summer CRE biases compared to observations is the underestimation of the cloud cover in summer (−46% to −21%), which leads to an underestimated longwave radiative warming effect (CRELW= −35.7 to −13.6 W m−2compared to the ground observations) and an underestimated shortwave cooling effect (CRESW= +1.5 to +10.5 W m−2compared to the ground observations). Overall, the simulated clouds do not radiatively warm the surface as much as observed.

Details

ISSN :
15200442 and 08948755
Volume :
31
Database :
OpenAIRE
Journal :
Journal of Climate
Accession number :
edsair.doi.dedup.....456d41d5647a058d3ea2cb57a7695d77