Efeitos do derretimento de gelo no modelo acoplado oceano-atmosfera GISS:
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Efeitos do derretimento de gelo no modelo acoplado oceano-atmosfera GISS: resposta da APAN. Marília Harumi Shimizu. Effects of Glacial Meltwater in the GISS Coupled Atmosphere-Ocean Model: Part I: North Atlantic Deep Water Response.

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Mar lia harumi shimizu

Efeitos do derretimento de gelo no modelo acoplado oceano-atmosfera GISS:

resposta da APAN

Marília Harumi Shimizu


Mar lia harumi shimizu
Effects of Glacial Meltwater in the GISS Coupled Atmosphere-Ocean Model: Part I: North Atlantic Deep Water Response

  • David Rind et al. – Journal of Geophysical Research Atmospheres 106 (D21) – Nov. 2001


Mar lia harumi shimizu

I - Introdução Atmosphere-Ocean Model: Part I: North Atlantic Deep Water Response


Mar lia harumi shimizu

I - Introdução Atmosphere-Ocean Model: Part I: North Atlantic Deep Water Response

  • Oscilação da produção da Água Profunda do Atlântico Norte (APAN) durante a era glacial e o Holoceno

    • Evidências de foraminíferos bentônicos (Curry et al., 1998, Zahn et al., 1997) e dados de Cd/Ca (Boyle and Zeigwin, 1987)

  • Redução na produção da APAN

    • Descarga de água doce no Atlântico Norte

      • Derretimento glacial (Broecker et al, 1985)

      • Instabilidades nas lâminas de gelo

  • Associação com eventos de resfriamento glacial

    • Redução do transporte de calor pelas correntes oceânicas

    • Estabilização das geleiras e redução da descarga de água doce

    • Elevação da salinidade da água e retomada da produção da APAN


Mar lia harumi shimizu

I - Introdução Atmosphere-Ocean Model: Part I: North Atlantic Deep Water Response

  • Estudos com MCGs oceânicos ou modelos mais simples (Weaver and Hughes, 1994; Rahmstorf, 1995)

    • Resposta rápida da APAN à variação da salinidade

  • Simulações com modelos acoplados oceano-atmosfera com descarga de 0.1 Sv (Manabe and Stouffer, 1997; 2000)

    • Resposta gradual da APAN, com interrupção total em 500 anos

  • Descarga de até 0.6 Sv (Schiller et al, 1997)

    • Interrupção da APAN em centenas de anos

  • Manutenção improvável da descarga de água doce por período tão longo


Mar lia harumi shimizu

I - Introdução - Objetivo Atmosphere-Ocean Model: Part I: North Atlantic Deep Water Response

  • Parte I: Resposta do modelo acoplado oceano – atmosfera GISS (Goddard Institute for Space Studies) à descarga de água doce no Atlântico Norte

  • Parte II: Resposta da Água Antártica de Fundo e do Hemisfério Sul

    • Questão: Uma descarga adicional de água doce leva a uma redução rápida da produção da APAN?


Mar lia harumi shimizu

II- Experimentos Numéricos Atmosphere-Ocean Model: Part I: North Atlantic Deep Water Response


Mar lia harumi shimizu

II- Experimentos Numéricos Atmosphere-Ocean Model: Part I: North Atlantic Deep Water Response

  • Modelo acoplado oceano – atmosfera

    • Resolução horizontal: 4º x 5º

      • Alguns processos calculados com resolução melhor (convecção e advecção de calor e sal)

    • Resolução vertical: 9 níveis na atmosfera e até 13 níveis no oceano (Russell et al. 1995, 2000)

    • Superfície livre

  • 3 versões do modelo

    • STAND: produção realista de APAN, sem uso de fluxos de correção

    • WEAK: fraca produção de APAN

    • FLUX: fluxos de correção de salinidade, aumento da produção de APAN


Mar lia harumi shimizu

I I- Experimentos Numéricos Atmosphere-Ocean Model: Part I: North Atlantic Deep Water Response

  • Rodadas

    • Controle

    • 2x St. Lawrence, 0.03 Sv

    • 4x St. Lawrence, 0.06 Sv

    • 8x St. Lawrence, 0.12 Sv

    • 32x St. Lawrence, 0.53 Sv

    • LTC(1) e LTC(2) – derretimento + precipitação, outras regiões além de St. Lawrence (Estreito de Hudson), 0.15 Sv

  • Tempo de integração

    • 160 anos, com spin-up de 23 anos das condições iniciais observadas (Levitus, 1994)


Mar lia harumi shimizu

I I- Experimentos Numéricos Atmosphere-Ocean Model: Part I: North Atlantic Deep Water Response

http://www.ec.gc.ca/EnviroZine/english/issues/61/print_version_e.cfm?page=feature2


Mar lia harumi shimizu

III- Resultados Atmosphere-Ocean Model: Part I: North Atlantic Deep Water Response


Mar lia harumi shimizu

III- Resultados - Resposta da APAN Atmosphere-Ocean Model: Part I: North Atlantic Deep Water Response

  • Função de Corrente de Massa para o Atlântico Norte em 50ºN e 900m

Controle

  • Tendência do modelo para redução

  • Estabilidade não é mais importante do que outros fatores: magnitude da circulação, fluxos de correção, etc..

    8 x St. Lawrence

  • Enfraquecimento da função de corrente


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Interrupção da produção da APAN Atmosphere-Ocean Model: Part I: North Atlantic Deep Water Response

III- Resultados - Resposta da APAN

  • % da variação da função de corrente em 52ºN e 900m como função do tempo


Mar lia harumi shimizu

III- Resultados - Resposta da APAN Atmosphere-Ocean Model: Part I: North Atlantic Deep Water Response

  • Relação entre % da variação da função de corrente em 52ºN e a descarga de água doce

y = A(x)

y = % da variação da função de corrente

x = descarga de água doce em St. Lawrence

y = B(t)

t = duração da descarga de água doce

y = C(v)

v = volume da descarga de água doce

  • Maior % de redução da APAN associada com:

    • Maior magnitude

    • Maior duração

    • Maior volume


Mar lia harumi shimizu

III- Resultados - Resposta da Salinidade Atmosphere-Ocean Model: Part I: North Atlantic Deep Water Response

  • Variação da salinidade na superfície para 101-120

STAND

  • Redução da salinidade: St. Lawrence e NE

  • Efeito intensificado com o aumento da descarga de água doce

  • 32 x St. Lawrence: efeito em todo HN

WEAK e FLUX

  • Maior variação da salinidade: maior variação da função de corrente e menor transporte de salinidade


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III- Resultados - Resposta da Salinidade Atmosphere-Ocean Model: Part I: North Atlantic Deep Water Response

  • Variação da precipitação e da evaporação (mm/dia)para 141-160

32x St. Lawrence - Controle

  • Redução da evaporação maior do que redução da precipitação: decréscimo da salinidade

  • Efeito: 30% da descarga de água doce


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III- Resultados - Resposta da Salinidade Atmosphere-Ocean Model: Part I: North Atlantic Deep Water Response

  • Variação temporal da salinidade na superfície

32x St. Lawrence - Controle

  • Salinidade diminui continuamente com o tempo


Mar lia harumi shimizu

III- Resultados - Resposta da Salinidade Atmosphere-Ocean Model: Part I: North Atlantic Deep Water Response

  • Variação temporal da salinidade na superfície

LTC(1) - Controle

  • Menor redução da salinidade


Mar lia harumi shimizu

III- Resultados - Resposta da Temperatura Atmosphere-Ocean Model: Part I: North Atlantic Deep Water Response

  • Variação da temperatura do ar à superfície para 101-120

WEAK e FLUX

  • Maior resfriamento: associação com maior redução da APAN

STAND

  • Resfriamento: região do Atlântico Norte

  • Trópicos: pequena variação e tendência para aquecimento


Mar lia harumi shimizu

III- Resultados - Resposta da Temperatura Atmosphere-Ocean Model: Part I: North Atlantic Deep Water Response

  • Variação temporal da temperatura do ar à superfície

32x St. Lawrence - Controle

  • Após 160 anos: resfriamento na maior parte do globo


Mar lia harumi shimizu

III- Resultados - Resposta da Temperatura Atmosphere-Ocean Model: Part I: North Atlantic Deep Water Response

  • Variação temporal da temperatura do ar à superfície

LTC(1) - Controle

  • Efeito confinado às altas latitudes do HN


Mar lia harumi shimizu

III- Resultados - Resposta da Temperatura Atmosphere-Ocean Model: Part I: North Atlantic Deep Water Response

  • Variação do oceano/gelo em função do tempo para o Mar da Noruega

32x St. Lawrence - Controle

  • Resposta rápida em função da redução da produção da APAN

  • TSMs menores e crescimento da cobertura de gelo marinho

  • Descarga de água doce interrompido a partir do ano 160: recuperação lenta

    LTC(1) - Controle

  • Menor variação

  • Resposta pequena do gelo marinho


Mar lia harumi shimizu

III- Resultados - Resposta da Temperatura Atmosphere-Ocean Model: Part I: North Atlantic Deep Water Response

  • Variação da temperatura do ar à superfície (ºC) para a Groelândia

32x St. Lawrence - Controle

  • Após 150 anos (interrupção da produção da APAN): resfriamento de 7ºC

  • Ano 160: pequena elevação da temperatura

    LTC(1) - Controle

  • Resfriamento moderado


Mar lia harumi shimizu

III- Resultados - Resposta do Transporte Oceânico Atmosphere-Ocean Model: Part I: North Atlantic Deep Water Response

  • Transporte de energia para o norte no Atlântico

  • Redução do transporte de calor para o pólo no Atlântico Norte


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III- Resultados - Resposta do Transporte Oceânico Atmosphere-Ocean Model: Part I: North Atlantic Deep Water Response

  • Transporte de calor oceânico

  • Redução do transporte de calor para o pólo no oeste do Atlântico Norte


Mar lia harumi shimizu

III- Resultados - Resposta do Transporte Oceânico Atmosphere-Ocean Model: Part I: North Atlantic Deep Water Response

  • Correntes oceânicas superficiais

  • Redução das correntes do NE do Brasil, da Flórida e do Golfo


Mar lia harumi shimizu

III- Resultados - Resposta Global Radiativa Atmosphere-Ocean Model: Part I: North Atlantic Deep Water Response

  • Características radiativas para 32x St. Lawrence para 141-160


Mar lia harumi shimizu

IV- Conclusões Atmosphere-Ocean Model: Part I: North Atlantic Deep Water Response


Mar lia harumi shimizu

IV- Conclusões Atmosphere-Ocean Model: Part I: North Atlantic Deep Water Response

  • A produção da APAN decresce linearmente com o volume da descarga de água doce em St. Lawrence

  • A interrupção da produção da APAN ocorreria em 350 anos, considerando-se um fluxo realista de 0.15 Sv

  • Após a interrupção da produção da APAN e da descarga, não há o reinício da circulação da APAN dentro de várias décadas

  • O resfriamento não é rápido e ocorre em todo HN

  • A revigoração da APAN e o rápido aquecimento não ocorre depois que a descarga de água doce é interrompida