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@PhDThesis{Casagrande:2017:SeIcSt,
               author = "Casagrande, Fernanda",
                title = "Sea ice study and Arctic polar amplification using BESM model",
               school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
                 year = "2017",
              address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
                month = "2016-05-25",
             keywords = "sea ice, coupled climate models, global climate change, Brazilian 
                         Earth System Model, polar amplification, gelo marinho, modelos 
                         clim{\'a}ticos acoplados, mudan{\c{c}}as clim{\'a}ticas 
                         globais, modelo brasileiro do sistema terrestre, 
                         amplifica{\c{c}}{\~a}o polar.",
             abstract = "Important international reports and a significant number of 
                         scientific publications have reported on the abrupt decline of the 
                         Arctic sea ice, polar amplification and its impact on the Global 
                         Climate System. In this thesis, we evaluate the ability of the 
                         Brazilian Earth System Model (BESM) to represent the Arctic sea 
                         ice and sensitivity to the atmospheric Carbon dioxide 
                         (CO\$_{2}\$) forcing. We used decadal simulations (1980-2012), 
                         future scenarios with Representative Concentration Pathway RCP 4.5 
                         and RCP 8.5 (2006-2100) and quadrupling of the atmospheric 
                         CO\$_{2}\$) concentration (2006-2300). We validated our results 
                         with satellite observations and compared them to Coupled Model 
                         Intercomparison Project, Phase 5 (CMIP5) for the same numerical 
                         experiment designs. BESM results for the Arctic sea ice seasonal 
                         cycle are consistent with CMIP5 models and observations. However, 
                         almost all models tend to overestimate sea ice extent (SIE) in 
                         March compared to observations. The correct evaluation of minimum 
                         record of sea ice, in terms of time, spatial and area remains a 
                         limitation in Coupled Global Climate Models (CGCM). Looking to 
                         spatial patterns, we found a systematic model error in September 
                         sea ice cover between the Beaufort Sea and East Siberia for most 
                         models. Future scenarios show a decrease in SIE as response to an 
                         increase in radiative forcing due to the increase of greenhouse 
                         gases concentration for all models. From the year 2045 onwards, 
                         all models show a dramatic shrinking in sea ice and consequent 
                         expansion of ice-free conditions at the end of the melting season. 
                         The projected future sea ice loss is explained by the combined 
                         effects of both: the amplified warming in northern hemisphere high 
                         latitudes and climate feedbacks. The quadrupling of CO\$_{2}\$) 
                         concentration numerical experiment shows the amplified warming at 
                         high latitudes as response to CO\$_{2}\$) forcing with strongest 
                         warming in winter (DJF) and Autumn (SON). The Polar warming is 
                         linked with changes in SIE and Sea Ice Thickness (SIT). The albedo 
                         sea ice feedback reinforces the polar warming with marked 
                         contributions from April to August. RESUMO: Importantes 
                         relat{\'o}rios internacionais e um expressivo n{\'u}mero de 
                         publica{\c{c}}{\~o}es cient{\'{\i}}ficas t{\^e}m reportado 
                         sobre o abrupto decl{\'{\i}}nio do gelo marinho {\'A}rtico, 
                         amplifica{\c{c}}{\~a}o polar e seus impactos no sistema 
                         clim{\'a}tico global. Nessa tese n{\'o}s analisamos a habilidade 
                         do Modelo Brasileiro do Sistema Terrestre (BESM) em representar o 
                         gelo marinho {\'A}rtico e sensibilidade ao for{\c{c}}amento 
                         radiativo de Di{\'o}xido de Carbono (CO\$_{2}\$), usando 
                         simula{\c{c}}{\~o}es decenais (1980-2012), cen{\'a}rios futuros 
                         usando Caminhos Representativos de Concentra{\c{c}}{\~a}o RCP 
                         4.5 e RCP 8.5 (2006-2100) e quadruplicando a 
                         concentra{\c{c}}{\~a}o de CO\$_{2}\$ (2006-2300). N{\'o}s 
                         validados nossos resultados utilizando as observa{\c{c}}{\~o}es 
                         de sat{\'e}lites e comparando com o Projeto de 
                         Intercompara{\c{c}}{\~a}o de Modelos Acoplados, Fase 5 (CMIP5) 
                         para o mesmo experimento num{\'e}rico. Os resultados do BESM para 
                         o ciclo sazonal s{\~a}o consistentes com os modelos do CMIP5 e 
                         observa{\c{c}}{\~o}es. No entanto, a maioria dos modelos tende a 
                         superestimar a extens{\~a}o do gelo marinho (SIE) em Mar{\c{c}}o 
                         comparado {\`a}s observa{\c{c}}{\~o}es. A correta an{\'a}lise 
                         do m{\'{\i}}nimo registrado de gelo marinho em termos de 
                         padr{\~a}o temporal, espacial e {\'a}rea continua sendo uma 
                         limita{\c{c}}{\~a}o nos Modelos Clim{\'a}ticos Globais 
                         Acoplados (CGCM). Avaliando o padr{\~a}o espacial, n{\'o}s 
                         encontramos um erro sistem{\'a}tico na cobertura de gelo marinho 
                         em Setembro entre o mar de Beaufort e Leste da Sib{\'e}ria para a 
                         maioria dos modelos. Os cen{\'a}rios futuros mostram uma 
                         diminui{\c{c}}{\~a}o do gelo marinho como resposta ao aumento do 
                         for{\c{c}}amento radiativo devido ao aumento na 
                         concentra{\c{c}}{\~a}o dos gases do efeito estufa para todos os 
                         modelos. A partir do ano de 2045, todos os modelos mostram um 
                         encolhimento dr{\'a}stico no gelo marinho e consequente aumento 
                         das condi{\c{c}}{\~o}es de oceano livre de gelo no final da 
                         esta{\c{c}}{\~a}o de derretimento. As proje{\c{c}}{\~o}es 
                         futuras de retra{\c{c}}{\~a}o de gelo marinho s{\~a}o 
                         explicadas por efeitos combinados: Aquecimento amplificado em 
                         altas latitudes norte e os processos de 
                         retroalimenta{\c{c}}{\~a}o clim{\'a}ticos. O experimento 
                         num{\'e}rico quadruplicando a concentra{\c{c}}{\~a}o de 
                         CO\$_{2}\$ mostra amplificado aquecimento em altas latitudes 
                         como resposta ao for{\c{c}}amento radiativo do CO\$_{2}\$, com 
                         aquecimento mais intenso no ver{\~a}o (DJF) e outono (SON). O 
                         aquecimento polar esta relacionado com mudan{\c{c}}as na 
                         extens{\~a}o de gelo marinho e espessura do gelo marinho (SIT). O 
                         processo de retroalimenta{\c{c}}{\~a}o albedo gelo marinho 
                         refor{\c{c}}a o aquecimento polar com acentuadas 
                         contribui{\c{c}}{\~o}es de Abril at{\'e} Agosto.",
            committee = "Souza, Ronald Buss de (presidente) and Nobre, Paulo (orientador) 
                         and Capistrano, Vinicius Buscioli and Sim{\~o}es, Jefferson 
                         Cardia and Camargo, Ricardo de",
           copyholder = "SID/SCD",
         englishtitle = "Estudo do gelo marinho e da amplifica{\c{c}}{\~a}o polar no 
                         {\'A}rtico com o modelo BESM",
             language = "en",
                pages = "89",
                  ibi = "8JMKD3MGP3W34P/3LLUKM5",
                  url = "http://urlib.net/rep/8JMKD3MGP3W34P/3LLUKM5",
           targetfile = "publicacao.pdf",
        urlaccessdate = "24 nov. 2020"
}


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