Avaliação do impacto da assimilação de dados altimétricos no modelo oceânico HYCOM sobre o atlântico Sul

Abstract

O impacto da assimilação da anomalia da altura da superfície do mar (AASM) e do esquema de Cooper e Haines (1996) (C&H) no modelo oceânico Hybrid Coordinate Ocean Model (HYCOM) sobre a METAREA V do Oceano Atlântico foi nvestigado neste trabalho. Duas simulações foram realizadas de 1 de julho de 2009 a 31 de dezembro de 2009, uma de controle sem assimilação e outra com assimilação chamada de experimento. As simulações partiram da mesma condição inicial e usaram os mesmos forçantes das reanálises do National Centers for Environmental Prediction (NCEP). No experimento, dados de AASM ao longo da trilha dos satélites Jason 1 e Jason 2 foram assimilados por um método de interpolação ótima (OI) para gerar uma análise de AASM. Essa foi somada à altura da superfície do mar (ASM) média do modelo para produzir um novo campo ASM, que foi passado para o método de C&H alterar as espessuras das camadas do modelo e construir a nova condição inicial do modelo para servir a um novo ciclo de simulação e assimilação. Os resultados foram comparados com dados observados in situ de temperatura e salinidade de perfiladores ARGO, com campos de AASM do Archivage, Validation et Interprétation des données des Satellites Océanographiques (AVISO) e com análises do HYCOM/NCODA. Reduções significativas no erro da AASM foram obtidas, inclusive em regiões de forte gradiente. Ainda, o campo de AASM se assemelhou ao do HYCOM/NCODA. A bifurcação da Corrente Sul Equatorial (BiCSE) no experimento se deslocou em 6° para o norte, localizando-se em 11°S, próximo do descrito na literatura. A intensidade e padrão das Correntes de Contorno Oeste e o transporte de volume da Corrente do Brasil se aproximaram do HYCOM/NCODA e do descrito na literatura. O erro da temperatura potencial em relação a dados in situ apresentou uma redução com o experimento, entretanto, verificou-se uma oscilação de baixa freqüência. O erro da salinidade aumentou para o experimento, porém em magnitude pouco significativa. Os gradientes verticais nas regiões da termoclina e haloclina ficaram mais acurados. Entretanto, diagramas T-S em alguns pontos mostraram que em geral não houve diferenças significativas entre as simulações das massas d’água. A assimilação de AASM e o emprego do C&H provocaram um impacto significativo e positivo na simulação. Contudo, essa abordagem ainda não foi suficiente para restringir a estrutura termohalina da METAREA V, indicando a necessidade da assimilação conjunta de AASM com de perfis verticais de temperatura e salinidade.

The impact of the assimilation of sea surface height anomaly (SSHA) and the application of the Cooper and Haines (1996) scheme (C&H) in the ocean model Hybrid Coordinate Ocean Model (HYCOM) over the Atlantic Ocean METAREA V was investigated in this work. Two simulations were performed from 1 July 2009 until 31 December 2009, a control run without assimilation and a run with assimilation, called experiment. The simulations used the same initial condition and forcing from the National Centers for Environmental Prediction (NCEP) reanalysis. In the experiment, along-track SSHA data by the satellites Jason-1 and Jason-2 were assimilated with an optimal interpolation scheme (OI) to generate an SSHA analysis. The latter was added to the model mean sea surface height (SSH) to produce a new SSH field, and feed the C&H scheme to alter model layer thicknesses and construct the new initial condition to serve the next simulation and assimilation cycle. The results were compared with in situ observed temperature and salinity data from ARGO profilers, SSHA fields from Archivage, Validation et Interprétation des données des Satellites Océanographiques (AVISO) and analysis from HYCOM/NCODA. Substantial reduction in the SSHA error was attained, including regions of strong gradient. Also, the SSHA field got similar to the HYCOM/NCODA. The Bifurcation of the South Equatorial Current (BSEC) in the experiment was displaced 6° to the north, to about 11°S, and got closer to the literature. The magnitude and pattern of the western boundary currents and the volume transport of the Brazil Current got closer to the HYCOM/NCODA analysis and to the literature. The error of the potential temperature with respect to data was reduced, but a low frequency behavior was observed in the error. The salinity error increased in the experiment, but the magnitude was small. The vertical gradient in the thermocline and halocline regions got more accurate. However, T-S diagrams in few points showed that in general there were no significant differences between the water masses simulations. Assimilation of SSHA and the application of C&H produced a substantial and positive impact in the simulation. However, this approach was not enough to constrain the thermohaline structure in METAREA V. This indicates the need to jointly assimilate SSHA with vertical profiles of temperature and salinity.