O impacto da maré barotrópica global em escalas climáticas

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Mabel Calim Costa
• Orientador(a): Paulo Nobre
• Banca de defesa: Marcelo Dottori, Marcos Eduardo Cordeiro Bernardes, Wilson Cabral de Sousa Júnior
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Ciência do Sistema Terrestre
• País: BR
• Resumo em Inglês: This study builds on the provocative idea that barotropic tidal forcing can impact global ocean circulation on climate-related timescales. We also introduces a novel tool inspired on tides and designed for evaluating and monitoring model performance in the frequency domain, the Spectral Taylor Diagram. Our approach computes the degree of correspondence between simulated and observed fields for given frequencies. Global ocean simulations using barotropic tidal forcing on climate-related timescales are performed using the Modular Ocean Model Version 5 (MOM5) with horizontal resolution of (1/4$^{o}$ X 1/4$^{o}$) and using eight principal tidal constituents (M2, S2, N2, K2, K1, O1, P1, Q1). The phase information added to the principal lunisolar constituents (T8) show better results than the default MOM5 configuration (DFT) when compared to data-assimilative barotropic tidal model (TPXO7.2). Seasonal changes in sea-surface height of O(1 meter) are obtained when comparing T8 with DFT simulations. The global impact of tidal-driven forces in our OGCM simulations is significative, inducing changes of 20\% in sea surface temperature and 3$^{o}$C changes on 700m depth, intensified over 60 years of simulation. The progressive tidal impacts on ocean heat content in the first 700 meters demonstrates that tidal-driven forces effects are well beyond its daily timescale, O(10$^{11}$J/m$^{2}$). Atlantic Meridional Circulation pulses are only found in the tidal-driven experiment.The impacts of the barotropic forcing in BESM-OA2.6 are intensified in relation of MOM5 forced model, showing promising results regarding the use of this model in tidal studies. The evidence presented in this paper of the impact of tides on the global ocean circulation is significative, not only in the predominant timescales of tidedriven forces,O (1 day), but also extending beyond the seasonal cycle to climatic timescales.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21b/2017/06.05.17.39

A ideia provocativa de que a forçante barotrópica da maré afete a circulação dos oceanos em escala climática é descrita neste estudo. Simulações oceânicas globais forçada pelas oito principais constituintes luni-solares da maré (M2,S2,N2,K2,K1,O1,P1,Q1) construídas sobre a grade de 1/4$^{o}$ x 1/4$^{o}$ global de resolução horizontal são avaliadas nos modelos forçado (MOM5) e acoplado(BESM-OA2.6). A informação de fase é introduzida no código do MOM5 (experimento T8) e comparada à configuração padrão do mesmo (DFT). Os experimentos são validados em relação a rede maregráfica do programa GLOSS e do modelo de marés com assimilação de dados de Oregon (TPXO7.2), em regiões costeiras e abissais, respectivamente. Da necessidade de uma metodologia para detecção de anomalias no domínio da frequência é desenvolvida uma nova ferramenta inspirada no estudo de marés: O Diagrama Espectral de Taylor (DET). O DET descreve o grau de corespondência entre os campos simulados e observados para uma dada frequência (ou banda de frequências), sendo capaz de identificar e quantificar módulos co-oscilantes (ou não co-oscilantes). Os impactos da maré na temperatura superficial global é da ordem de 20\% e de 3$^{o}$C nos primeiros 700 metros de profundidade, intensificadas ao longo de 60 anos de simulação para o modelo forçado. Pulsos do transporte meridional são observados no experimento com marés, estando ausente no experimento controle (CNTRL) - sem a forçante. O conteúdo de calor dos oceanos nos primeiros 700 metros demonstra impacto progressivo do módulo barotrópico da maré muito além de sua escala diária, da ordem de O(10$^{11}$J/m$^{2}$), atuando em escalas climáticas como agente de transformação tanto em superfície quanto em subsuperfície. No modelo acoplado BESM-OA2.6 os impactos da forçante barotrópica são intensificados em relação ao modelo forçado MOM5, ainda que as simulações sejam de curto tempo, mostrando resultados promissores quanto ao uso desse modelo em estudos de maré. As evidências apresentadas neste trabalho do impacto das marés na circulação global dos oceanos são significativas, não apenas nas escalas de tempo predominantes da forçante O(1 dia), mas também se estendendo além do ciclo sazonal para escalas climáticas.