Analysis of Mediterranean ocean variability using five numerical simulations

• Autores: Enrique Vidal Vijande
• Directores de la Tesis: Ananda Pascual Ascaso (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria ( España ) en 2012
• Idioma: inglés
• Tribunal Calificador de la Tesis: Joaquín Tintoré Subirana (presid.), Ángel Rodríguez Santana (secret.), Evan Mason (voc.), Bernard Barnier (voc.), Pablo Sangrà Inciarte (voc.)
• Materias:
  • Ciencias de la tierra y del espacio
    • Oceanografía
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: acceda
• Resumen

  • Los océanos desempeñan un papel fundamental en la lenta evolución del clima y de toda la vida en la Tierra, y por lo tanto deben ser estudiados y comprendidos. El aumento de la investigación oceanográfica y los datos disponibles en el último medio siglo han mejorado considerablemente nuestros conocimientos sobre el comportamiento del océano y su variabilidad, resaltando su complejidad en un amplio rango de escalas espaciales y temporales. Sin embargo, las observaciones disponibles siguen siendo demasiado cortas, demasiado superficiales o demasiado dispersas en el tiempo y el espacio para permitir estudios detallados de muchos de los procesos físicos que gobiernan la variabilidad del océano. Con el fin de seguir avanzando en nuestra comprensión los océanos, es fundamental complementar los datos observacionales con los estudios de modelización numéricaA lo largo de esta tesis, se exploran diferentes aspectos de la variabilidad y la circulación del Mar Mediterráneo, una cuenca en la que muchos de los procesos oceánicos que tienen lugar en el océano global se puede estudiar a una escala reducida. Para ello, llevamos a cabo un análisis exhaustivo a través de la validación de una serie de modelos numéricos oceánicos comparándolos con datos observacionales. La primera parte es una primera aproximación al análisis en el mar Mediterráneo de una simulación global de I/4° (ORCA025-G70). Nos centramos en: temperatura y salinidad promedio a escala de cuenca y su evolución temporal a diferentes profundidades mediante la comparación con la base de datos MEDAR; evolución temporal y tendencias del nivel del mar mediante la comparación con altimetría, y, finalmente, el transporte a través del Estrecho de Gibraltar y el Mar Negro, mediante la comparación con las publicaciones disponibles. Los resultados muestran que la variabilidad de temperatura en superficie se reproduce bien, pero la tendencia en las capas intermedias y profundas están sesgadas positivamente. En salinidad se no se obtienen resultados satisfactorios en cuanto a la variabilidad interanual, y es debido principalmente a la relajación de salinidad en superficie. La variabilidad interanual y el ciclo estacional del nivel del mar se reproducen correctamente, pero las tendencias climatológicas son excesivamente positivas debido a un desequilibrio en los flujos de agua dulce del forzamiento atmosférico. El transporte del agua a través de los estrechos principales se encuentra dentro del rango de valores observados. La segunda parte es una continuación del análisis con modelos globales, esta vez centrándose en el Mediterráneo Occidental (WMED) y la adición de dos simulaciones más similares a G70, una con una mayor resolución vertical y la mejora del forzamiento atmosférico (ORCA025-G85) y una con los asimilación de datos (GLORYS). Los resultados muestran que la combinación de una mayor resolución vertical y una mejor continuidad en el tiempo del forzamiento atmosférico en G85 ofrecen mejores resultados en la tendencia de temperatura en las capas intermedias y profundas con respecto a G70. Por otro lado, G85 tiene una relajación en salinidad mucho más débil que G70 y muestra tendencias negativas irrealistas en salinidad. Dos acontecimientos excepcionales de convección profunda en el Golfo de León son reproducidos debido a la extremidad de las condiciones atmosféricas G85, mientras que los eventos de convección más débiles no se reproducen debido a la baja resolución tanto del modelo como del forzamiento atmosférico. La temperatura y salinidad de GLORYS muestran un mejor comportamiento que las simulaciones ORCA. La evolución temporal de la variabilidad interanual del nivel del mar se reproduce bien en todas las simulaciones, pero en las ORCA, que no mantienen el balance hídrico muestran tendencias positivas exageradas, sobre todo G85 que tiene un una relajación en salinidad más débil. A través del análisis EOF, las simulaciones recrean razonablemente bien (dentro de los límites de su resolución) las características de los patrones de circulación superficial. Los transportes a través de los estrechos principales parecen correctos cuando se comparan con las publicaciones disponibles. En la tercera y última parte de esta tesis se utilizan dos simulaciones de alta resolución, ORCA 12 (1/12°) y NEMOMEDB (1/8°) centrándonos en el Mediterráneo Occidental. Para el análisis estándar de temperatura y salinidad, los resultados de ambas simulaciones muestran una mejora en temperatura, especialmente las tendencias de las capas intermedias y profundas. En salinidad, ORCA 12 da resultados similares a las simulaciones anteriores, sin embargo NEMOMED8 muestra una notable mejora debido a un mejor balance hídrico y la ausencia de relajación en salinidad. Al reproducir la convección profunda en el Golfo de León, NEMOMED8 se correlaciona bien con las observaciones, sin embargo ORCA 12 crea una capa intermedia muy cálida y estable que bloquea la convección más allá de las capas intermedias. El análisis de las corrientes geostróficas promedio muestra un esquema de circulación general correcto, pero cada simulación tiene pequeñas discrepancias con respecto a las observaciones. Al descomponer la señal de la circulación utilizando EOFs, los patrones temporales y espaciales de NEMOMED8 son consecuentes con las observaciones, sin embargo ORCA 12 muestra un patrón de circulación excesivamente suave y estable. En general, NEMOMED8 demuestra que es una simulación madura y fiable a pesar de que sigue habiendo cierto margen de mejora. ORCA12 es un avance muy interesante en cuanto a simulaciones globales de alta resolución, pero al ser una primera iteración, es de esperar que los resultados mejoren notablemente en las próximas versiones.