@PhDThesis{Lima:2018:EsInSi,
author = "Lima, Leonardo Nascimento",
title = "Estudo das incertezas na simula{\c{c}}{\~a}o por conjuntos e no
uso da assimila{\c{c}}{\~a}o de dados no oceano Atl{\^a}ntico
Sudoeste",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2018",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2018-03-20",
keywords = "padr{\~o}es que dependem do fluxo, assimila{\c{c}}{\~a}o de
dados por conjuntos, LETKF, correntes de contorno oeste,
flow-dependent patterns, ensemble-based data assimilation, LETKF,
western boundary currents.",
abstract = "Os avan{\c{c}}os na modelagem oce{\^a}nica t{\^e}m produzido
modelos de circula{\c{c}}{\~a}o geral dos oceanos (MCGOs) com
resultados cada vez mais real{\'{\i}}sticos. Entretanto, os
MCGOs ainda incorporam incertezas de diversas fontes
(for{\c{c}}antes atmosf{\'e}ricas, batimetria,
condi{\c{c}}{\~o}es de contorno laterais,
parametriza{\c{c}}{\~o}es f{\'{\i}}sicas). A
assimila{\c{c}}{\~a}o de dados {\'e} uma ferramenta importante
para corrigir a representa{\c{c}}{\~a}o num{\'e}rica gerada
puramente pelo modelo oce{\^a}nico. Este estudo envolve a
realiza{\c{c}}{\~a}o de simula{\c{c}}{\~o}es por conjuntos
usando o Regional Ocean Modeling System (ROMS) visando estudar o
impacto da assimila{\c{c}}{\~a}o de dados oce{\^a}nicos na
representa{\c{c}}{\~a}o do sistema de correntes de contorno
oeste no Atl{\^a}ntico Sudoeste. Inicialmente,
simula{\c{c}}{\~o}es por conjuntos foram conduzidas utilizando
somente o ROMS sem assimila{\c{c}}{\~a}o de dados para
investigar as incertezas na representa{\c{c}}{\~a}o do oceano
que s{\~a}o derivadas das incertezas nas for{\c{c}}antes
atmosf{\'e}ricas e batimetria oce{\^a}nica. Os resultados
mostraram uma forte influ{\^e}ncia da Zona de Converg{\^e}ncia
do Atl{\^a}ntico Sul no oceano subjacente, sete dias ap{\'o}s a
inicializa{\c{c}}{\~a}o das simula{\c{c}}{\~o}es. Nesta
regi{\~a}o oce{\^a}nica, perturba{\c{c}}{\~o}es na
precipita{\c{c}}{\~a}o e nos fluxos de radia{\c{c}}{\~a}o
produziram um maior impacto no espalhamento do conjunto da
salinidade (S) e temperatura (T), excedendo 0,08 e 0,2
\$^{°}\$C, respectivamente. As perturba{\c{c}}{\~o}es no vento
estenderam o impacto para as componentes de velocidade u e v, com
o espalhamento excedendo 0,1 m s-1. Entretanto, os valores do
espalhamento do conjunto oce{\^a}nico aumentaram mais rapidamente
com as perturba{\c{c}}{\~o}es na batimetria, especialmente em
{\'a}guas rasas. Em seguida, simula{\c{c}}{\~o}es por conjuntos
usando o Local Ensemble Transform Kalman Filter mostraram a
import{\^a}ncia da assimila{\c{c}}{\~a}o de perfis T e S na
corre{\c{c}}{\~a}o da representa{\c{c}}{\~a}o termohalina do
oceano, reduzindo o root mean square error (RMSD) da T (S) em
39\% (27\%). A assimila{\c{c}}{\~a}o de \$\zeta\$ foi
importante na gera{\c{c}}{\~a}o de uma representa{\c{c}}{\~a}o
mais acurada da mesoescala oce{\^a}nica na regi{\~a}o da
Conflu{\^e}ncia Brasil-Malvinas. O experimento com
assimila{\c{c}}{\~a}o de T, S, TSM e \$\zeta\$ e o
experimento sem assimila{\c{c}}{\~a}o de dados produziram um
transporte da Corrente do Brasil em 22\$^{°}\$S de 5,5 Sv e 8,90
Sv e em 30\$^{°}\$S de 17,07 Sv e 34,07 Sv, respectivamente. Em
geral, o impacto da assimila{\c{c}}{\~a}o foi bastante positivo,
produzindo valores de transporte que foram mais pr{\'o}ximos aos
encontrados por outros estudos do sistema de correntes de contorno
oeste na regi{\~a}o de estudo. ABSTRACT: While advances in ocean
modeling have produced ocean general circulation models (OGCMs)
with realistic behavior, the OGCMs still incorporate uncertainties
from sources such as atmospheric forcing, physical
parameterizations, bathymetry, lateral boundary conditions. Data
assimilation provides an important tool for correcting the
numerical representation generated by the ocean model itself. This
study involves the realization of ensemble experiments using the
Regional Ocean Modeling System (ROMS) in order to study the impact
of the ocean data assimilation in the western boundary current
representation in the Southwest Atlantic. Initially, ensemble
experiments were conducted using only ROMS without data
assimilation to investigate the uncertainties of the ocean state
representation that are derived from uncertainties in the
atmospheric forcing and bathymetry. The results indicated a strong
influence of the South Atlantic Convergence Zone on the underlying
ocean, seven days after the experiments initializations. In this
ocean region, precipitation and radiation flux perturbations
produced larger ensemble spread for salinity and temperature,
exceeding 0.08 and 0.2 \$^{°}\$C, respectively. Wind
perturbations extended the impact for u and v velocity components,
with the spread exceeding 0.1 m s\$^{-1}\$. The ocean responded
faster to the bathymetric perturbations especially in shallow
waters, primarily due to the sigma vertical coordinate used by
ROMS. Next, ensembles experiments using the Local Ensemble
Transform Kalman Filter showed the importance of the TS profiles
assimilation to correct the thermohaline representation, reducing
the root mean square error of the T and S in 39\% (27\%). The
absolute dynamic topography (ADT) assimilation was important to
produce a more accurate representation of the oceanic mesoscale in
the Brazil-Malvinas Confluence region. The assimilation of T, S,
ADT and sea surface temperature produced a transport of the Brazil
Current in 22\$^{°}\$S of 5.5 Sv and in 30\$^{°}\$S of 17.07
Sv while a simulation without data assimilation generated 8,90 Sv
and 34,07 respectively. In general, the assimilation impact was
quite positive by producing transport values that were closer to
those from past studies of the western boundary current system in
the study region.",
committee = "Campos Velho, Haroldo Fraga de (presidente) and Pezzi, Luciano
Ponzi (orientador) and Castro, Christopher Alexander Cunningham
and Tanajura, Clemente Augusto Souza and Quadro, Mario Francisco
Leal de",
englishtitle = "A study of ocean model uncertainty through ensemble forecast and
data assimilation simulations in the Southwest Atlantic Ocean",
language = "pt",
pages = "144",
ibi = "8JMKD3MGP3W34R/3QMBU45",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34R/3QMBU45",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "27 abr. 2024"
}