A thermodynamic and dynamic Lagrangian model for icebergs: a data-model intercomparison for the Southern Ocean

• Main Author: Abrahamowicz, Maria Izabela
• Other Authors: Bruno Tremblay (Supervisor)
• Format: Thesis
• Language: English
• Published: McGill University 2008
• Subjects: Earth Sciences - Physical Oceanography; Antarctic; Géants; Ross Sea; Southern Ocean; The Antarctic; Weddell; Antarc*; Iceberg*; Sea ice
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=18677

A Lagrangian dynamic and thermodynamic iceberg drift model was developed, coded and validated against observations. First, the model was used to create a climatology (1979-2000) of iceberg drift in the Southern Ocean. The simulation reproduced the main patterns of motion and the northernmost extent of Antarctic icebergs as inferred from satellite and ship observations. The model was then used to hindcast 29 giant iceberg drift tracks in what was the first study of an iceberg model ability to reproduce the motion of individual icebergs around the Antarctic continent on timescales of years. The shape and timing of twelve of the twenty-nine tracks was successfully modeled with a model error in the 0.9-50% range. In six cases, the shape of the observed drift track was reproduced but the timing was off, and in the remaining eleven simulation the icebergs moved in the wrong direction. The model error was found to be independent of simulation length suggesting that the error was due to inaccuracies in the forcing data rather than in the physics of the model. In particular, model performance deteriorated in coastal areas and in the southern portions of the Weddell and Ross sea, highlighting the need for higher resolution forcing data in these regions. The model accuracy would benefit from a better definition of the Antarctic coastline, a better representation of Katabatic winds off the continent and a forcing ocean model which would include a dynamic and thermodynamic sea-ice component. Un modèle Lagrangien dynamique-thermodynamique pour la dérive d'icebergs a été développé, codé et validé à l'aide d'observations. Premièrement, nous avons produit, à l'aide du modèle, une climatologie (1979-2000) de la dérive d'icebergs dans l'Océan du Sud. Les principales tendances du mouvement des icebergs simulés sont en accord avec les observations satellitaires et les mesures in-situ. Le modèle simule bien la limite septentrionale des icebergs d'Antarctique. Nous avons ensuite simulé vingt-neuf trajectoires individuelles d'icebergs géants. C'est la première fois qu'une telle étude est menée pour des icebergs observés autour de l'Antarctique et sur une échelle de plusieurs années. Dans douze cas, le tracé et le minutage de la trajectoire observée a été reproduit avec succès (erreur de 0.9-50%). Six simulations avaient des erreurs de temps mais non de trajet et dans les onze simulations restantes, l'iceberg a dérivé dans la mauvaise direction. Il a été établi que l'erreur du modèle était indépendante de la durée de la simulation, suggérant que l'erreur était due au champ de forçage plutôt qu'aux équations physiques du modèle. En particulier, une détérioration de la qualité des résultats a été observée dans les régions côtières et dans les parties sud des mers de Ross et de Weddell; soulignant ainsi le besoin d'améliorer le champ de forçage dans ces régions. D'autres moyens d'augmenter la précision du modèle seraient, entre autre, une meilleure définition de la géographie côtière de l'Antarctique, une meilleure représentation des vents catabatiques et un modèle océanique incluant une composante de glace dynamique et thermodynamique.