Avaliação da densidade superficial do mar e conteúdo de calor oceânico no Oceano Austral a partir de dados de reanálises

Abstract

O Oceano Austral é uma peça-chave do clima global. Ele sozinho é responsável pela maior parte do sequestro de dióxido de carbono e calor antropogênico. Apesar de sua importância, ele permanece pobremente amostrado e muitos estudos visam a utilização de reanalises e modelos oceânicos para melhor compreender este tão importante oceano. Com base nisso, este trabalho estuda a capacidade das reanálises GLORYS, ORAS5 e GODAS em representarem a densidade neutra em superfície e o conteúdo de calor na camada de 0 a 300 metros do Oceano Austral. As reanálises apresentam erro na densidade neutra em relação aos dados coletados in situ, variando entre -1 e 2 kg/m³. A maior parte dos erros significativos ocorre na década de 1990 em virtude da baixa cobertura de dados de sensoriamento remoto da região. As tendências de densidade neutra das reanálises são distintas, devido aos diferentes perfis de salinidade. Todas as reanálises apresentam perfis de tendência de temperatura e de fluxos de densidade muito similares. O ORAS5 é o mais diferente entre as reanálises, pois apresenta uma tendência negativa de salinidade e de densidade neutra para a maioria do Oceano Austral. Acredita-se que o motivo dessa tendência é o fato de sua salinidade ser restringida por um processo chamado nudging. Em relação ao conteúdo de calor, todas as reanálises apresentam crescimento do conteúdo de calor, sendo o mais intenso o GLORYS com um aumento de 1,38x10 18 J/yr. O primeiro módulo de variabilidade das reanálises é diretamente ligado ao ENOS com GLORYS e ORAS5 apresentando uma correlação maior que GODAS e tendo um claro Dipolo Antártico. O segundo modo de variabilidade é representado por GLORYS e ORAS5, por estar relacionado aos vórtices oceânicos, cuja reanálise GODAS não resolve. GLORYS e ORAS5 são as únicas a apresentarem correlação com a MAS. A MAS impacta o conteúdo de calor também com um Dipolo Antártico, mas de maneira contrária ao ENOS. Ao se retirar o sinal do ENOS da correlação da MAS com o conteúdo de calor, é possível verificar que ela perde a característica de dipolo. Isso indica que a MAS age mais como um regular do impacto do ENOS do que por si própria no Oceano Austral. Os dois modelos oceânicos MOM025 e MOM, rodados com os parâmetros do experimento CORE-II, falham em representar o conteúdo de calor no Oceano Austral; bem como seus módulos de variabilidade em razão de eles descartarem o impacto do ENOS no conteúdo de calor. Palavras-chave: GODAS. GLORYS. ORAS5. ENSO. SAM. Salinidade na superfície do mar. Fluxos de densidade. CORE-II.

The Southern Ocean is a key part of the global climate. It alone is responsible for most of the carbon dioxide and anthropogenic heat uptake. However, despite its importance, it remains poorly sampled and many studies aim to use reanalysis and ocean models to better understand this so important ocean. In view of this, this work studies the capabilities of the GLORYS, ORAS5 and GODAS reanalysis to represent the surface neutral density and the heat content in the layer from 0 to 300 meters of the Southern Ocean. Reanalysis show an error in neutral density in relation to in situ data ranging between -1 and 2 kg/m³, with most of the significant errors occurring in the 1990s due to the still low coverage of remote sensing data in the region. The neutral density trends of the reanalysis are distinct, the reason for the differences are their different salinity profiles, considering that they all have very similar temperature trend profiles and density fluxes. The ORAS5 is more different between the reanalysis as it shows a negative salinity and neutral density trend for most of the Southern Ocean. It is believed that the reason for this trend is that their salinity is restricted by a process called nudging. In relation to ocean heat content, all the reanalysis shows an increase with the most intense being GLORYS which shows an increase of 1.38x10 18 J/yr. The first variability module of the reanalysis is directly linked to ENSO with GLORYS and ORAS5 presenting a higher correlation than GODAS and having a clear Antarctic Dipole. The second mode of variability is only well represented by GLORYS and ORAS5 because it is a mode that is highly linked to oceanic vortices whose GODAS reanalysis does not resolve. GLORYS and ORAS5 are the only ones to show a correlation with SAM. SAM impacts ocean heat content with an Antarctic Dipole as well, but in a way opposite to ENOS. When removing the ENSO signal from the SAM correlation with heat content it is possible to see that it loses the dipole characteristic indicating that the SAM acts more as a regulator of the ENSO impact than by itself in the Southern Ocean. The two ocean models MOM025 and MOM run with the parameters of the CORE-II experiment fail to represent the heat content in the Southern Ocean as well as their modulus of variability because they rule out the impact of ENOS on the heat content. Keywords: GODAS. GLORYS. ORAS5. ENOS. SAM. Sea Surface Salinity. Density Flux. CORE-II.