Are sea-ice model parameters independent of convergence and resolution?

• Main Author: Dansereau, Véronique
• Other Authors: Bruno Tremblay (Internal/Supervisor)
• Format: Thesis
• Language: English
• Published: McGill University 2011
• Subjects: Earth Sciences - Physical Oceanography; Arctic; Sea ice
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=97051

Current sea-ice models evolve towards higher spatial resolutions and levels of convergence of their numerical solution, which refines their simulated ice deformation fields, while still employing the values of the dynamic parameters used in earlier models. In this work, we investigate the effect of spatial resolution and convergence on the choice of optimal model parameters by comparing drag coefficients and ice compressive and shear strength sensitivity studies conducted with a viscous-plastic sea-ice model of the Arctic. We observe that convergence impacts the optimal parameters greatly and that a low converged solution induces ice drift biases that cannot be rectified by changing the parameter values. The performed experiments do not allow drawing conclusions on the effect of spatial resolution but indicate that varying the resolution of the model wind forcing alters the optimal parameters if this forcing is derived using a non-linear spatial interpolation scheme. Les modèles de glace de mer évoluent aujourd'hui vers une résolution spatiale et un niveau de convergence numérique accrus, ce qui rafine les champs de déformation simulés, mais emploient toujours d'anciennes valeurs de paramètres dynamiques. Dans cette étude, nous examinons l'effet de la résolution et de la convergence sur les paramètres dynamiques optimaux en étudiant la sensibilité d'un modèle visco-plastique de glace de mer à la valeur des coefficients de friction et de résistance en compression et tension de la glace. Nous observons que le niveau de convergence affecte largement les paramètres optimaux et qu'une convergence insuffisante induit des biais sur la dérive des glaces qui ne peuvent être rectifiés en changeant leur valeur. Les expériences effectuées ne permettent pas de tirer de conclusions quant à l'effet de la résolution du modèle mais indiquent que la résolution des vents de forçage affecte les paramètres optimaux s'ils sont dérivés d'une méthode d'interpolation spatiale non-linéaire.