The California Current System: A multiscale overview and the development of a feature-oriented regional modeling system (FORMS)

Ominaisuussuuntautunutta alueellista mallinnusmenetelmää on viime vuosikymmenen aikana kehitetty ja sovellettu useilla valtamerialueilla, kuten läntisellä Pohjois-Atlantilla ja trooppisella Pohjois-Atlantilla. Menetelmä on mallista riippumaton, ja sitä voidaan käyttää satelliitti- ja/tai in situ -havaintojen kanssa tai ilman niitä. Tässä kehitämme uusia ominaisuussuuntautuneita malleja Tyynenmeren itäiselle pohjoisosalle 36°-48° pohjoista leveyttä – eli suurimmalle osalle alueellista itäistä rajavirtausta. Tämä on ensimmäinen kerta, kun ominaisuuksien mallintamista on sovellettu monimutkaiseen itäiseen rajavirtausjärjestelmään. Ominaisuusmallinnuksen edellytyksenä on, että ensin luodaan yleiskatsaus vallitseviin ominaisuuksiin, jotka muodostavat Kalifornian virtausjärjestelmän (CCS) moniulotteisen ja monimutkaisen virtauksen. Kuvaus perustuu nykyiseen käsitykseen piirteistä ja niiden hallitsevasta vaihtelusta tilassa ja ajassa. Esitetään synergistinen konfiguraatio liikkeeseen liittyvistä piirteistä, jotka ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa useilla ja joskus päällekkäisillä avaruus- ja aika-asteikoilla meander-eddy-upwelling-järjestelmänä. Toisessa vaiheessa määritellään piirteisiin perustuva alueellinen mallinnusjärjestelmä (FORMS). Tärkeimpiin moniasteisiin liikkeeseen kuuluviin piirteisiin kuuluvat Kalifornian virtauksen (CC) keskivirtaus ja kaakkoon suuntautuva meanderisuihku(t), napaan päin virtaava Kalifornian alivirtaus (CUC) ja kuusi rannikolla sijaitsevaa kohoamisaluetta. Seuraavaksi määritetään näiden piirteiden tyypillinen synoptinen leveys, sijainti, vertikaalinen laajuus ja ydinominaisuudet sekä niiden hallitsevat vaihteluasteikot aiempien havainto-, teoria- ja mallintamistutkimusten perusteella. Parametrisoidut piirteet yhdistetään sitten saatavilla oleviin ilmastotietoihin, in situ -tietoihin ja kaukokartoitustietoihin.

Menetelmää havainnollistetaan tässä esimerkkinä primitiivisten yhtälömallien alustamiseksi. Dynaamisia simulaatioita ajetaan nowcasteina ja lyhyen aikavälin (4-6 viikkoa) ennusteina käyttäen näitä piirremalleja (FM) alkukenttinä ja Princeton Ocean Model (POM) dynamiikkaa varten. Joukko simulaatioita 40 päivän ajalta havainnollistaa FORMS:n soveltuvuutta CCS:n kaltaiselle itäisen rajavirtauksen ohimenevälle alueelle. Simulaatioita verrataan simulaatioihin, jotka on alustettu pelkän klimatologian perusteella. FORMS-lähestymistapa lisää taitoa useiden tekijöiden osalta, mukaan lukien: (i) matalan suolapitoisuuden altaan säilyminen CC:n ytimessä, (ii) pyörreaktiivisuuden esittäminen rannikon siirtymävyöhykkeen rannikolla, (iii) realistinen pyörteiden kineettisen energian kehitys, (iv) pinnanalainen (keskisyvyys) mesoskaalisten piirteiden kehitys ja (v) syvällä napaan päin suuntautuvan virtauksen kehitys.

Jätä kommentti