Improvements of simulated Western North Atlantic current system and impacts on the AMOC

International audience Previous studies have shown that low horizontal resolution (of the order of 1°) ocean models, hence climate models, are not able to adequately represent boundary currents nor mesoscale processes which affect the dynamics and thermohaline circulation of the ocean. While the eff...

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Bibliographic Details
Published in:Ocean Modelling
Main Authors: Talandier, Claude, Deshayes, Julie, Tréguier, Anne-Marie, Capet, Xavier, Benshila, Rachid, Debreu, Laurent, Dussin, Raphaël, Molines, Jean-Marc, Madec, Gurvan
Other Authors: Laboratoire de physique des océans (LPO), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ICEMASA, University of Cape Town, Processus de couplage à Petite Echelle, Ecosystèmes et Prédateurs Supérieurs (PEPS), Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Modelling, Observations, Identification for Environmental Sciences (MOISE), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Laboratoire Jean Kuntzmann (LJK), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Université Pierre Mendès France - Grenoble 2 (UPMF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Université Pierre Mendès France - Grenoble 2 (UPMF)-Inria Grenoble - Rhône-Alpes, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria), Laboratoire de glaciologie et géophysique de l'environnement (LGGE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Nucleus for European Modeling of the Ocean (NEMO R&D )
Format: Article in Journal/Newspaper
Language:English
Published: HAL CCSD 2014
Subjects:
Online Access:https://hal.inria.fr/hal-00944219
https://doi.org/10.1016/j.ocemod.2013.12.007
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language English
topic Deep Western Boundary Current
Atlantic Meridional Overturning Circulation
North Atlantic Current
Gulf Stream
Subpolar gyre
[INFO.INFO-MO]Computer Science [cs]/Modeling and Simulation
[SDU.OCEAN]Sciences of the Universe [physics]/Ocean
Atmosphere
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Talandier, Claude
Deshayes, Julie
Tréguier, Anne-Marie
Capet, Xavier
Benshila, Rachid
Debreu, Laurent
Dussin, Raphaël
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Madec, Gurvan
Improvements of simulated Western North Atlantic current system and impacts on the AMOC
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North Atlantic Current
Gulf Stream
Subpolar gyre
[INFO.INFO-MO]Computer Science [cs]/Modeling and Simulation
[SDU.OCEAN]Sciences of the Universe [physics]/Ocean
Atmosphere
description International audience Previous studies have shown that low horizontal resolution (of the order of 1°) ocean models, hence climate models, are not able to adequately represent boundary currents nor mesoscale processes which affect the dynamics and thermohaline circulation of the ocean. While the effect of mesoscale eddies can be parameterized in low resolution models, boundary currents require relatively high horizontal resolution. We clarify the impact of increasing the resolution on the North Atlantic circulation, with emphasis on the Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC), by embedding a 1/8° nest covering the North Atlantic into a global 1/2° model. Increasing the resolution in the nest leads to regional improvements of the circulation and thermohaline properties in the Gulf Stream area, for the North Atlantic Current, in the subpolar gyre and the Nordic Seas, consistent with those of previous studies. In addition, we show that the Deep Western Boundary Current dense water transport increases with the nest, from the overflows down to Flemish Cap, due to an increase in the Denmark Strait overflow as well as dense water formation in the subpolar gyre. This increases the Atlantic Meridional Overturning Circulation in density space by about 8 Sv in the subpolar gyre in the nested configuration. When exiting the Labrador Sea around 53°N we illustrate that the Deep Western Boundary Current successively interacts with the upper ocean circulation composed with the North Atlantic Current in the intergyre region, the Northern Recirculation Gyre, and the Gulf Stream near Cape Hatteras. This surface/deep current interaction seems to induce an increase of the AMOC intensity in depth-space, giving rise to an AMOC maximum near 35°N. This process is missing in the configuration without nesting. At 26.5°N, the AMOC is 4 Sv larger in the nested configuration and is in good agreement with observations. Finally, beyond the nest imprint (i.e. in the low resolution area) in the South Atlantic the AMOC maximum at ...
author2 Laboratoire de physique des océans (LPO)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
ICEMASA
University of Cape Town
Processus de couplage à Petite Echelle, Ecosystèmes et Prédateurs Supérieurs (PEPS)
Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636))
École normale supérieure - Paris (ENS Paris)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636))
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Modelling, Observations, Identification for Environmental Sciences (MOISE)
Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Laboratoire Jean Kuntzmann (LJK)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Université Pierre Mendès France - Grenoble 2 (UPMF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Université Pierre Mendès France - Grenoble 2 (UPMF)-Inria Grenoble - Rhône-Alpes
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)
Laboratoire de glaciologie et géophysique de l'environnement (LGGE)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG)
Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Nucleus for European Modeling of the Ocean (NEMO R&D )
format Article in Journal/Newspaper
author Talandier, Claude
Deshayes, Julie
Tréguier, Anne-Marie
Capet, Xavier
Benshila, Rachid
Debreu, Laurent
Dussin, Raphaël
Molines, Jean-Marc
Madec, Gurvan
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publisher HAL CCSD
publishDate 2014
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https://doi.org/10.1016/j.ocemod.2013.12.007
genre Denmark Strait
Labrador Sea
Nordic Seas
north atlantic current
North Atlantic
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Labrador Sea
Nordic Seas
north atlantic current
North Atlantic
op_source ISSN: 1463-5003
Ocean Modelling
https://hal.inria.fr/hal-00944219
Ocean Modelling, Elsevier, 2014, 79, pp.1-19. ⟨10.1016/j.ocemod.2013.12.007⟩
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hal-00944219
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spelling ftccsdartic:oai:HAL:hal-00944219v1 2023-05-15T16:00:41+02:00 Improvements of simulated Western North Atlantic current system and impacts on the AMOC Talandier, Claude Deshayes, Julie Tréguier, Anne-Marie Capet, Xavier Benshila, Rachid Debreu, Laurent Dussin, Raphaël Molines, Jean-Marc Madec, Gurvan Laboratoire de physique des océans (LPO) Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) ICEMASA University of Cape Town Processus de couplage à Petite Echelle, Ecosystèmes et Prédateurs Supérieurs (PEPS) Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN) Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)) École normale supérieure - Paris (ENS Paris) Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris) Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)) Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) Modelling, Observations, Identification for Environmental Sciences (MOISE) Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Laboratoire Jean Kuntzmann (LJK) Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Université Pierre Mendès France - Grenoble 2 (UPMF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Université Pierre Mendès France - Grenoble 2 (UPMF)-Inria Grenoble - Rhône-Alpes Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria) Laboratoire de glaciologie et géophysique de l'environnement (LGGE) Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG) Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) Nucleus for European Modeling of the Ocean (NEMO R&D ) 2014-01-30 https://hal.inria.fr/hal-00944219 https://doi.org/10.1016/j.ocemod.2013.12.007 en eng HAL CCSD Elsevier info:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/10.1016/j.ocemod.2013.12.007 hal-00944219 https://hal.inria.fr/hal-00944219 doi:10.1016/j.ocemod.2013.12.007 IRD: fdi:010061866 ISSN: 1463-5003 Ocean Modelling https://hal.inria.fr/hal-00944219 Ocean Modelling, Elsevier, 2014, 79, pp.1-19. ⟨10.1016/j.ocemod.2013.12.007⟩ Deep Western Boundary Current Atlantic Meridional Overturning Circulation North Atlantic Current Gulf Stream Subpolar gyre [INFO.INFO-MO]Computer Science [cs]/Modeling and Simulation [SDU.OCEAN]Sciences of the Universe [physics]/Ocean Atmosphere info:eu-repo/semantics/article Journal articles 2014 ftccsdartic https://doi.org/10.1016/j.ocemod.2013.12.007 2021-12-05T03:24:09Z International audience Previous studies have shown that low horizontal resolution (of the order of 1°) ocean models, hence climate models, are not able to adequately represent boundary currents nor mesoscale processes which affect the dynamics and thermohaline circulation of the ocean. While the effect of mesoscale eddies can be parameterized in low resolution models, boundary currents require relatively high horizontal resolution. We clarify the impact of increasing the resolution on the North Atlantic circulation, with emphasis on the Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC), by embedding a 1/8° nest covering the North Atlantic into a global 1/2° model. Increasing the resolution in the nest leads to regional improvements of the circulation and thermohaline properties in the Gulf Stream area, for the North Atlantic Current, in the subpolar gyre and the Nordic Seas, consistent with those of previous studies. In addition, we show that the Deep Western Boundary Current dense water transport increases with the nest, from the overflows down to Flemish Cap, due to an increase in the Denmark Strait overflow as well as dense water formation in the subpolar gyre. This increases the Atlantic Meridional Overturning Circulation in density space by about 8 Sv in the subpolar gyre in the nested configuration. When exiting the Labrador Sea around 53°N we illustrate that the Deep Western Boundary Current successively interacts with the upper ocean circulation composed with the North Atlantic Current in the intergyre region, the Northern Recirculation Gyre, and the Gulf Stream near Cape Hatteras. This surface/deep current interaction seems to induce an increase of the AMOC intensity in depth-space, giving rise to an AMOC maximum near 35°N. This process is missing in the configuration without nesting. At 26.5°N, the AMOC is 4 Sv larger in the nested configuration and is in good agreement with observations. Finally, beyond the nest imprint (i.e. in the low resolution area) in the South Atlantic the AMOC maximum at ... Article in Journal/Newspaper Denmark Strait Labrador Sea Nordic Seas north atlantic current North Atlantic Archive ouverte HAL (Hyper Article en Ligne, CCSD - Centre pour la Communication Scientifique Directe) Ocean Modelling 76 1 19