Analysis of a 44-year hindcast for the Mediterranean Sea: comparison with altimetry and in situ observations

• Published in: Scientia Marina
• Main Authors: Vidal-Vijande, Enrique, Pascual, Ananda, Barnier, Bernard, Molines, Jean-Marc, Tintoré, Joaquín
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: English
• Published: Consejo Superior de Investigaciones Científicas 2011
• Subjects: sea level; altimetry; temperature; salinity; modelling; Mediterranean Sea; nivel del mar; altimetría; temperatura; salinidad; modelos numéricos; mar Mediterráneo; Orca
• Online Access: https://scientiamarina.revistas.csic.es/index.php/scientiamarina/article/view/1229; https://doi.org/10.3989/scimar.2011.75n1071

We study the interannual and seasonal variability in the Mediterranean Sea over the period 1958-2004 by comparing a numerical simulation (the 1/4º ORCA-R025 G70 model run, ‘ORCA’ hereafter) with altimetry and the MEDAR temperature and salinity database. The model is forced by the ERA40 atmospheric forcing and has a salinity restoring term applied at surface. Comparing temperature between ORCA and MEDAR shows good interannual variability agreement (correlations of ~0.8 in the western Mediterranean and ~0.5 in the eastern Mediterranean) at surface layers (0-150 m), but slightly higher mean values in the model (0.08-0.16°C). The salinity analysis shows that the surface salinity restoring term has obliterated most of the interannual variability. Mean surface salinities are slightly lower in the model (~0.3), replicated in deeper layers to a lesser degree, and could mean that the restoring term applies insufficient evaporation to compensate for a weak atmospheric forcing (ERA40) water loss flux. The sea level analysis comparing sea surface height (SSH) and steric height from ORCA and sea level anomalies from altimetry (1993-2004) shows good correlations (~0.8) in the interannual variability and annual cycle. However, the model’s SSH overestimates (~15 mm/yr) observed positive altimetric trends (~3-4 mm/yr). In an attempt to identify the source of this overestimation, a water budget calculation was performed between the horizontal and vertical water fluxes in the Mediterranean Sea. Horizontal transport through the main straits shows appropriate values when compared to observations. Thus, the cause of the exaggerated SSH trend is probably a water flux imbalance. By improving surface salinity restoring and atmospheric forcing, the ORCA simulations can provide very promising tools for studies of interannual variability in the Mediterranean Sea. Estudiamos la variabilidad estacional e interanual en el mar Mediterráneo durante el periodo 1958-2004, comparando una simulación numérica (la simulación de 1/4º ORCA-R025 G70, ‘ORCA’ de ahora en adelante) con datos de altimetría, y temperatura y salinidad (MEDAR). El modelo utiliza el forzamiento atmosférico ERA40 y tiene aplicado un término de relajación a la salinidad en superficie. La comparación de temperatura entre ORCA y MEDAR muestra un buen acuerdo de la variabilidad interanual (correlación ~0.8 en el Mediterráneo Occidental (WMED), ~0.5 en el Mediterráneo Oriental (EMED)) en las capas superficiales (0-150 m), pero con valores medios ligeramente superiores en el modelo (0.08-0.16ºC). El análisis de salinidad muestra que la mayor parte de la variabilidad en superficie ha sido destruida por el término de relajación. Las salinidades medias en superficie son ligeramente inferiores en el modelo (~0.3), lo cual se repite en capas más profundas pero en menor grado. Esto podría significar que el término de relajación no aplica suficiente evaporación para compensar un débil flujo de pérdida de agua en el forzamiento atmosférico (ERA 40). El análisis de altura de nivel del mar (SSH) y altura estérica (SH) del modelo ORCA y anomalía del nivel del mar proveniente de la altimetría (1993-2004) muestra buenas correlaciones (~0.8) en la variabilidad interanual y ciclo estacional. Sin embargo la SSH del modelo sobreestima (~15 mm/año) la tendencia positiva observada por la altimetría (~3-4 mm/año). En un intento de identificar el origen de esta sobreestimación, se hizo un cálculo de balance de masas entre los flujos horizontales y verticales (E-P-R) que entran al mar Mediterráneo. Los flujos horizontales a través de los principales estrechos muestran valores adecuados cuando se comparan con observaciones. Por lo tanto, la exagerada tendencia en SSH del modelo es probablemente debido a un desequilibrio entre la E-P-R (evaporación, precipitación y aporte fluvial). Mejorando el término de relajación de salinidad y el forzamiento atmosférico, las simulaciones ORCA pueden proporcionar unas herramientas muy prometedoras para estudios de variabilidad interanual en el mar Mediterráneo.