@PhDThesis{Parise:2014:RoSeIc,
author = "Parise, Cl{\'a}udia Klose",
title = "Sensitivity and memory of the current mean climate to increased
Antarctic sea ice: The role of sea ice dynamics",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2014",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2014-11-28",
keywords = "antarctic sea ice increasing, climate sensitivity and memory,
southern hemisphere storm tracks, South America climate, coupled
climate modelling ensemble, aumento do gelo marinho
ant{\'a}rtico, sensibilidade e mem{\'o}ria do clima atual, storm
tracks no hemisf{\'e}rio sul, clima da Am{\'e}rica do Sul,
modelagem acoplada em conjunto.",
abstract = "Esta tese estuda a sensibilidade e mem{\'o}ria do clima global ao
aumento do gelo marinho Ant{\'a}rtico, levando em
considera{\c{c}}{\~a}o o tempo de persist{\^e}ncia dos
m{\'a}ximos de gelo (concentra{\c{c}}{\~a}o e espessura) sob
condi{\c{c}}{\~o}es clim{\'a}ticas atuais. A sensibilidade das
\emph{storm tracks} no Hemisf{\'e}rio Sul e do clima da
Am{\'e}rica do Sul ao aumento do gelo marinho tamb{\'e}m
s{\~a}o analisadas, bem como o mecanismo envolvido na
restaura{\c{c}}{\~a}o do equil{\'{\i}}brio clim{\'a}tico.
Dois grupos de experimentos foram realizados. No primeiro o gelo
marinho {\'e} simulado por um modelo de {\'u}nica camada que
desconsidera a reologia do gelo, impedindo que o gelo mova quando
espesso. No segundo, o gelo marinho {\'e} simulado por um modelo
multi-camadas que resolve explicitamente a din{\^a}mica do gelo.
Cada clima {\'e} perturbado com um extremo de
condi{\c{c}}{\~o}es positivas (\emph{Max}) e
climatol{\'o}gicas (\emph{ctl}) de concentra{\c{c}}{\~a}o e
espessura de gelo marinho Ant{\'a}rtico em um conjunto de
30-membros integrados por 10 anos cada. Altera{\c{c}}{\~o}es nas
\emph{storm tracks} s{\~a}o analisadas atrav{\'e}s de um
m{\'e}todo automatizado de identifica{\c{c}}{\~a}o e rastreio
de ciclones extratropicais com base em vorticidade relativa. Os
resultados mostram que um extremo de gelo marinho Ant{\'a}rtico
{\'e} capaz de persistir \$\sim\$4-anos sob
condi{\c{c}}{\~o}es clim{\'a}ticas atuais. Nos 4 anos seguintes
o gelo marinho nos experimentos \emph{Max} {\'e} semelhante
{\`a}quele dos experimentos \emph{ctl} e nos {\'u}ltimos 2-anos
as diferen{\c{c}}as (\emph{max- ctl}) de gelo marinho s{\~a}o
negativas. A persist{\^e}ncia dos m{\'a}ximos de gelo marinho
varia setorialmente e em fun{\c{c}}{\~a}o do tipo de modelo de
gelo. A presen{\c{c}}a de m{\'a}ximos de gelo marinho
Ant{\'a}rtico reduz a temperatura do ar dos baixos aos
m{\'e}dios n{\'{\i}}veis da troposfera. O resfriamento das
altas latitudes aumenta o transporte de calor para sul e a
converg{\^e}ncia em baixos n{\'{\i}}veis. A press{\~a}o
m{\'e}dia ao n{\'{\i}}vel do mar {\'e} reduzida (aumentada)
sobre as altas (m{\'e}dias) latitudes, padr{\~a}o
t{\'{\i}}pico da fase positiva do Modo Anular Sul. O fluxo de
calor sens{\'{\i}}vel do oceano para a atmosfera {\'e} intenso
nas margens do gelo marinho, onde a baroclinia da atmosfera
tamb{\'e}m aumenta. Os ventos de oeste se intensificam ao sul de
\$50^{0}\$S e se enfraquecem entre \$45^{0}\$S e
\$10^{0}\$S. A corrente de jato polar se intensifica em
dire{\c{c}}{\~a}o aos p{\'o}los enquanto o jato subtropical se
enfraquece em dire{\c{c}}{\~a}o ao equador. Em resposta ao
fortalecimento do jato polar, a densidade de trajet{\'o}ricas dos
ciclones, ciclog{\^e}nese e cicl{\'o}lise aumenta sobre as altas
(m{\'e}dias) latitudes. Com o deslocamento das tempestades para
sul, a atividade dos dist{\'u}rbios transientes {\'e} reduzida
sobre a Am{\'e}rica do Sul, bem como a forma{\c{c}}{\~a}o de
ciclones sobre as duas principais regi{\~o}es ciclogen{\'e}ticas
(em \$30^{0}\$S e \$45^{0}\$S). O enfraquecimento do jato
subtropical contribui para aumentar a estabilidade est{\'a}tica
da atmosfera e reduzir a taxa de precipita{\c{c}}{\~a}o sobre a
Am{\'e}rica do Sul. Os fortes ventos de oeste fortalecem a
Corrente Circumpolar Ant{\'a}rtica e, conseq{\"u}entemente, a
deriva de Ekman para o norte. O derretimento do m{\'a}ximo de
gelo marinho gera uma entrada da {\'a}gua fria e pouco salina na
camada de mistura do Oceano Austral. A medida que essa {\'a}gua
superficial flui para o norte h{\'a} ressurg{\^e}ncia da
{\'a}gua mais quente e salina (observada abaixo da camada de
mistura do oceano) na Diverg{\^e}ncia Ant{\'a}rtica
(\$60^{0}\$S). A mem{\'o}ria clim{\'a}tica (\$\sim\$8-anos)
armazenada nas camadas superiores do oceano modula a intensidade e
dura{\c{c}}{\~a}o da resposta atmosf{\'e}rica ao m{\'a}ximo de
gelo marinho. ABSTRACT: This thesis explores the sensitivity and
memory of the global climate to increased Antarctic sea ice,
taking into account the persistence of sea ice maxima (in
concentration and thickness) under current climate conditions.
Moreover, the sensitivity of the Southern Hemisphere storm tracks
and the South America climate to increasedAntartictic sea ice are
also studied as well as the mechanisms involved in restoring the
climate balance. In order to isolate the impacts of sea ice
dynamics, two sets of sensitivity experiments are performed with
the GFDL CM2.1 coupled climate model. In the first set the sea ice
is simulated by a simple slab sea ice model which neglects the sea
ice dynamics whereas in the second the sea ice is simulated by a
sophisticated multi-layer model. The current climate is perturbed
with maximum conditions of Antarctic sea ice (max) and compared to
the respective control simulation (ctl). The four numerical
experiments are integrated for 10 years each in a large 30-member
ensemble. The changes to the Southern Hemisphere extratropical
cyclones are analysed through an automated of cyclone
identification and tracking based on relative vorticity. The
impact of increased Antarctic sea ice on the South America climate
is analysed through changes in the precipitation regime and the
associated atmospheric systems. The results show that a maximum
condition of Antarctic sea ice is able to persist
\$\sim\$4-years under current climate conditions.In the
following 4-years of model integration the sea ice in the max
experiments is similar to that of the ctl experiments and in the
last 2-years the (max-ctl) sea ice differences are negative.
However, the persistence of Antarctic sea ice maxima varies
sectorally and according to the sea ice model type. The Antarctic
sea ice maxima reduce the air temperature from the low to
mid-levels. This increases the poleward meridional temperature
gradient, resulting in air ascending over the high-latitudes.The
mean sea level pressure is reduced (increased) over the high
(mid)-latitudes, a typical pattern of the Southern Annular Mode
positive phase. The sensible heat flux from the ocean to the
atmosphere is intensified at the sea ice edges increasing the
atmospheric baroclinicity there. The westerly winds are
intensified south of 50\$^{°}\$S and weakened from 45\$^{°}\$S
to 10\$^{°}\$S. The polar jet stream intensifies poleward
whereas the subtropical jet stream weakens toward the Equator. In
response to the polar jet strengthening, the cyclone track
density, cyclogenesis and cyclolysis have increased (decreased)
over the high (mid)-latitudes. The eddy activity is reduced over
South America as well as the cyclogenesis over the two main
regions (at 30\$^{°}\$S and 45\$^{°}\$S ). The weaker
subtropical jet contributes to enhanced atmospheric static
stability and reduces the precipitation rate over South America.
The stronger westerlies strengthen the Antarctic Circumpolar
Current and, consequently, the Ekman drift northward. The melting
of the sea maximum generates an imput of cold and fresh melt water
into the ocean mixed-layer of the Southern Ocean (from the surface
to 100 m ). As this surface water flows northward there is
upwelling of the warmer and saltier water (observes below the
ocean mixed-layer) on the Antarctic Divergence (60\$^{°}\$S).
The climate memory stored in the upper ocean layers
(\$\sim\$8-years) modulates the intensity and timing of the
atmospheric response.",
committee = "Gon{\c{c}}alves, Luis Gustavo Gon{\c{c}}alves de (presidente)
and Pezzi, Luciano Ponzi (orientador) and Ferreira, Nelson Jesuz
and Mata, Mauricio Magalh{\~a}es and Hodges, Kevin Ivan",
copyholder = "SID/SCD",
englishtitle = "Sensibilidade e mem{\'o}ria do clima m{\'e}dio e das storm
tracks ao aumento do gelo marinho Ant{\'a}rtico",
language = "en",
pages = "218",
ibi = "8JMKD3MGP3W/3HE9QFS",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W/3HE9QFS",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "06 maio 2024"
}