Volume and energy fluxes in the Arctic Ocean - Pietschnig, Marianne (2016)
Das Ziel der vorliegenden Masterarbeit ist die Validierung einer Ozeanreanalyse durch den Vergleich von arktischen Ozeanflüssen, die zum einen, im Rahmen dieser Arbeit, aus den Reanalysefeldern berechnet werden und zum anderen auf hydrographischen Messungen basieren. Betrachtet wird der zwölfmonatige Zeitraum zwischen September 2005 und August 2006, in dem die beobachtungsbasierten Daten derzeit verfügbar sind. Diese Masterarbeit ist Teil eines größeren Projekts zur Berechnung gekoppelter Energie-, Massen-, und Süßwasserhaushalte der Arktis. Ziel ist es, die einzelnen Komponenten der Haushaltsgleichungen aus aktuellen Reanalysen und anderen Datensätzen - wie etwa Satellitendaten - neu zu berechnen um die arktischen Budgets schließen zu können. Daher ist es wichtig zu erforschen, wie verlässlich die verwendeten Reanalyseprodukte, beziehungsweise wie groß die Unsicherheiten in den Haushaltstermen, sind. Das Resultat dieser Arbeit ist, dass die Ozeanreanalyse (C-GLORS, Version 5) qualitativ gut mit den Beobachtungsdaten übereinstimmt. Am besten ist die Übereinstimmung in der Bering-, und Fram Straße obwohl sich hier teilweise Diskrepanzen gegenseitig kompensieren. In der Davis Straße und in der Öffnung zur Barents See stimmen die Volums-, und Energietransporte am schlechtesten mit den Schätzwerten der Beobachtungen überein. Im Rahmen dieser Masterarbeit ist es gelungen, die Regionen in jeder der Wasserstraßen zu identifizieren, in denen die Differenzen am größten sind und mögliche Gründe für diese Unterschiede zu finden. This thesis is a comparative study of oceanic heat and volume fluxes into the Arctic Ocean from September 2005 to August 2006. The purpose of this thesis is a comprehensive comparison of the Centro Euro-Mediterraneo sui Cambiamenti Climatici Global Ocean Reanalysis System Global Ocean Reanalysis System (C-GLORS, Version 5) against observation-based estimates in the four major gateways connecting the Arctic to the Atlantic and Pacific Ocean. Once validated, the reanalysis product can be used for computing oceanic fluxes and their divergence for evaluating Arctic mass (or volume), energy and freshwater budgets and for validation of climate models. In the course of this thesis reliable methods for comparing ocean reanalyses with observational data are developed. For one, the heat and volume fluxes calculated here are preferable over the fluxes derived during post-processing. Additionally, the choice of points on the model native grid in each gateway seems appropriate since the integrated fluxes and cross-section plots yield satisfactory results. Overall, the C-GLORS ocean reanalysis performs quite well. However, significant discrepancies are found for the volume and heat transports across Davis Strait and the Barent Sea Opening. The flux patterns and transport estimates for Bering and Fram Strait agree better with observation-based estimates, but this is partly due to differences compensating each other. In this work, several regions which contribute to the differences in the flux estimates are identified in each strait. Based on a literature research, possible explanations for those differences are provided.