%0 Thesis
%4 sid.inpe.br/mtc-m21d/2023/03.16.00.03
%2 sid.inpe.br/mtc-m21d/2023/03.16.00.03.56
%T Estudo sobre a variabilidade da água intermediária antártica no Oceano Austral utilizando o modelo BESM-OA
%J Study on the variability of antarctic intermediate water in the southern ocean using the BESM-OA model
%D 2023
%8 2023-03-20
%9 Tese (Doutorado em Meteorologia)
%P 81
%A Brito Neto, Francisco Agustinho de,
%E Giarolla, Emanuel (presidente),
%E Nobre, Paulo (orientador),
%E Mendes, David,
%E Capistrano, Vinicius Buscioli,
%E Cintra, Márcio Machado,
%I Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
%C São José dos Campos
%K onda circumpolar antártica, mar de Weddell, rejeição de sal, salinidade, antarctic circumpolar wave, Weddell sea, brine rejection, salinity.
%X O gelo marinho no Oceano Austral apresenta características particulares em comparação com o Ártico. Em um cenário de aquecimento global, é esperado que o comportamento do gelo marinho da Antártica siga o padrão de tendências negativas observado no Ártico. Contudo, nota-se que, em média, o gelo marinho no Oceano Austral apresenta tendências positivas. Esse padrão diverge da maioria dos modelos climáticos utilizados nos relatórios do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas. Esse fato indica que os modelos utilizados para fazer projeções climáticas são limitados na representação dos processos que modulam o clima do sistema terrestre. Essa limitação pode decorrer tanto de soluções matemáticas inadequadas quanto de desconhecimento físico de alguns processos determinantes nas regiões polares. Portanto, o objetivo geral deste estudo é compreender quais mecanismos são responsáveis pela variabilidade da Água Intermediária Antártica (AAIW) por meio da interação entre a extensão do gelo marinho e a Onda Circumpolar Antártica (OCA) no modelo acoplado BESM-OA versão 2.5 (Brazilian Earth System Model coupled Ocean-Atmosphere). A área de estudo foi o Oceano Austral (OA), com ênfase no Mar de Weddell (MW) e no Oceano Atlântico. Além disso, avaliou-se a representação das variáveis que constituem a AAIW e a Onda Circumpolar Antártica, como pressão ao nível médio do mar, temperatura potencial, salinidade prática do oceano e gelo marinho, no modelo BESM-OA 2.5. Utilizou-se o experimento histórico do CMIP5 para avaliar o período de 1982 a 2005. Além disso, analisou-se como outros modelos do CMIP representam a interação da Onda Circumpolar Antártica com o gelo marinho. Para identificar a OCA, utilizou-se o método de decomposição dos harmônicos de Fourier com o objetivo de isolar o sinal de propagação para leste da OCA. Os resultados mostraram que o modelo BESM-OA 2.5 superestima a a quantidade de gelo marinho sobre o Oceano Austral no período de máxima extensão de gelo (Agosto - Setembro - Outubro), diferentemente do conjunto de modelos MIROC5 e MIROC6, que subestima em todos os períodos do ano a quantidade de gelo marinho. Essa representação gera uma menor quantidade de precipitação de sal nas camadas superiores do que é observado em torno do Oceano Austral, por outro lado, o BESM-OA possui maior quantidade de sal injetado. Essa característica favorece para que os modelos que subestima a formação de gelo marinho, apresente deficiências na representação das características da Água Intermediária Antártica. Além disso, o modelo BESM mostrou o acoplamento oceano - gelo marinho - atmosfera da Onda Circumpolar Antártica, controlando a variabilidade de baixa frequência da concentração de sal na região de formação da AAIW, diferentemente do MIROC5 que devido não mostra um acomplamento claro, não tendo tanto impacto na modulação da precipitação de sal. ABSTRACT: Sea ice in the Southern Ocean has unique characteristics compared to the Arctic. In a global warming scenario, it is expected that Antarctic sea ice behavior will follow the negative trend observed in the Arctic. However, on average, Southern Ocean sea ice shows positive trends. This pattern diverges from most climate models used in the Intergovernmental Panel on Climate Change reports. This fact indicates that the models used to make climate projections are limited in representing the processes that modulate the Earth system climate. This limitation may result from inadequate mathematical solutions or a lack of physical knowledge of some processes that are determinant in polar regions. Therefore, the general objective of this study is to understand which mechanisms are responsible for the variability of Antarctic Intermediate Water (AAIW) through the interaction between sea ice extent and the Antarctic Circumpolar Wave (ACW) in the coupled model BESM-OA version 2.5 (Brazilian Earth System Model coupled Ocean-Atmosphere). The study area was the Southern Ocean, with an emphasis on the Weddell Sea and the Atlantic Ocean. In addition, the representation of variables that constitute AAIW and the Antarctic Circumpolar Wave, such as sea level pressure, potential temperature, ocean practical salinity, and sea ice, was evaluated in the BESM-OA 2.5 model. The CMIP5 historical experiment was used to evaluate the period from 1982 to 2005. Furthermore, it was analyzed how other CMIP models represent the interaction between the Antarctic Circumpolar Wave and sea ice. The Fourier harmonic decomposition method was used to identify the ACW and isolate the eastward propagation signal. The results showed that the BESM-OA 2.5 model overestimates the amount of sea ice over the Southern Ocean during the maximum sea ice extent period (August- September-October), unlike the MIROC5 and MIROC6 models, which underestimate sea ice amount throughout the year. This representation results in a lower amount of salt precipitation in the upper layers than observed around the Southern Ocean, whereas the BESM-OA has a greater amount of injected salt. This characteristic favors models that underestimate sea ice formation and present deficiencies in representing the characteristics of AAIW. In addition, the BESM model showed the ocean-sea ice-atmosphere coupling of the Antarctic Circumpolar Wave, controlling the low-frequency variability of salt concentration in the AAIW formation region, unlike MIROC5, which does not show a clear coupling and therefore has less impact on salt precipitation modulation.
%@language pt
%3 publicacao.pdf