Future Changes of the Antarctic Coastal Current as seen from a Downscaling Experiment

• Main Author: Santos, Marina Noro dos
• Other Authors: Wainer, Ilana Elazari Klein Coaracy
• Format: Master Thesis
• Language: English
• Published: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP 2018
• Subjects: Corrente Costeira Antártica; Mar de Weddell; Modelo Regional de alta resolução; Mudanças Climáticas; Antarctic Coastal Current; Climate Changes; High-resolution regional model; Weddell Sea; Alta; Antarctic; Austral; Larga; mar de Weddell; Southern Ocean; The Antarctic; Torna; Weddell; Antarc*; Antártica
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/21/21135/tde-11012019-144733/; https://doi.org/10.11606/D.21.2019.tde-11012019-144733

Climate global models have contributed to the understanding of climate changes impacts on several Earth system processes. It is known that impacts on the ocean large scale circulation are considerably relevant. However, these models are not suitable to represent regional scale processes. Therefore, to evaluate the climate change impacts on small scale processes downscaling is necessary. This study was divided in two parts. The first part consists of evaluation and understanding of the behavior of the Southern Ocean circulation from a large scale perspective. For this, we used the ocean component (Parallel Ocean Program version 2 - POP2) of the National Center for Atmospheric Research Community Earth System Model version 1 (NCAR-CESM1.0). The second part aimed to evaluate the Antarctic Coastal Current (ACoC) in the Weddell Sea through high-resolution regional simulations with the Regional Ocean model System (ROMS) which were forced with results from NCAR Community Climate System Model version 3.0 (NCAR-CCSM3), an earlier version of NCAR-CESM1, experiments of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) Assessment Report 4 (AR4). The first simulation was forced with 20th century historical scenario (ROMS-20C3M) and comprises the 1980 to 1999 period, whereas the second run considers the 21st century scenario A2 (ROMS-SRESA2) which comprises the 2021 to 2047 period. Results from CESM1-POP2 represents satisfactorily the large scale mean patterns and is in agreement with available data. The results show the limitation of these models to reproduce important features of the coastal region, which makes downscaling necessary to understanding smaller scale processes. The ACoC and its transport (≈ 22 Sv) were satisfactorily represented by regional simulations. From the 20th to 21st century projections, weakening of the ACoC transport was observed and shown to be mainly related with changes in the termohaline forcing. A utilização de modelos climáticos globais tem contribuído para o entendimento dos efeitos da mudança no clima em diversos processos do sistema terrestre. Os impactos na circulação oceânica de larga escala são conhecidamente relevantes. Porém, esses modelos não são adequados para a representação de processos na escala regional. Dessa forma, para avaliar os impactos da mudança do clima nos processos de menor escala a regionalização numérica é necessária. Este trabalho foi dividido em duas partes. A primeira consiste na avaliação e entendimento do comportamento da circulação no Oceano Austral do ponto de vista da larga escala. Para isso a componente oceânica (Parallel Ocean Program version 2 - POP2) do National Center for Atmospheric Research - Community Earth System Model version 1 (NCAR-CESM1.0) foi utilizada. A segunda parte teve como objetivo avaliar as mudanças na Corrente Costeira Antártica (CCoA) no Mar de Weddell através de simulações regionais de alta resolução com o Regional Ocean Model System (ROMS) forçados com dois experimentos do NCAR - Community Climate System Model version 3.0 (NCAR-CCSM3) para os cenários do Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) Assessment Report 4 (AR4). A primeira simulação foi forçada com o cenário histórico do século XX (ROMS-20C3M) e compreende o período de 1980 a 1999, já a segunda considera o cenário pessimista A2 (ROMS-SRESA2) para o século XXI e compreende o período de 2021 a 2047. Os resultados obtidos do CESM1-POP2 mostraram que o modelo representa de forma satisfatória os padrões de larga escala e concordam com os dados disponíveis. Os resultados também evidenciam a limitação de modelos como esse em reproduzir características importantes da região costeira, o que torna necessário a reginoalização para o entendimento dos processos de menor escala. Os resultados das simulações regionais reproduziram de forma consistente a CCoA e o seu transporte (≈ 22 Sv). Do cenário do século XX para o do século XXI houve um enfraquecimento do transporte da CCoA, que mostrou estar relacionado principalmente à mudanças na forçante termohalina.