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Universidad de Cádiz

CACYTMAR

Centro Andaluz de Ciencia y Tecnología Marinas (CACYTMAR)

  1. Influence of the Mediterranean Outflow on the Atlantic Ocean climate: The role of local scale processes (INMEDIATO)

Influence of the Mediterranean Outflow on the Atlantic Ocean climate: The role of local scale processes (INMEDIATO)

 Influence of the Mediterranean Outflow on the Atlantic Ocean climate: The role of local scale processes (INMEDIATO)

El agua mediterránea (Mediterranean Outflow Water, MOW) se extiende por el Atlántico Norte como una anomalía salina positiva detectable a una profundidad entre 1000 y 1200 m. Hay numeroso estudios de modelización sobre la MOW y su influencia en la circulación del Atlántico Norte. Sin embargo, esta anomalía salina de gran escala se origina a partir de la corriente de gravedad que forma el agua mediterránea a su salida del estrecho de Gibraltar. Por ello, los procesos de pequeña escala y la interacción nolineal a escala local entre la topografía variable y el forzamiento de marea puede influir en las características de la MOW y su posterior distribución por el océano Atlántico. Estos procesos no se tienen en cuenta en la mayoría de los modelos de escala global/oceánica, en los que el agua mediterránea se prescribe usualmente como un término fuente o como una condición de contorno. Para sortear estos inconvenientes empleamos el modelo MPI-OM global, haciendo uso de capacidad de ofrecer alta resolución regional y de incluir las mareas de forma explícita.
La configuración de la malla de cálculo (curvilínea ortogonal bipolar) es tal que un polo está situado en la península Ibérica, permitiendo una resoluciín espacial de 4 km y un estrecho de Gibraltar explícitamente abierto y de dimensiones realistas (la resolución media global es de 1º). El forzamiento en la superficie del océano se prescribe a partir de la climatología OMIP (Roske, 2006). La única diferencia entre los experimentos control CTRL_NOTIDE y CTRL_TIDE (10 años de spin-up + 50 años de ejecución para cada experimento) es la inclusión en el segundo de un potencial generador de marea derivado a partir de las efemérides lunisolares. Ambos experimentos reproducen adecuadamente la profundidad del núcleo del agua mediterránea (MOW). Sin embargo, mientras que la distribución espacial de la MOW en el CTRL_TIDE es similar a la de la climatología GDEM, el experimento CTRL_NOTIDE aparece un ficticio flujo de sal hacia el sur (Fig. 1a), que es igualmente inconsistente con las principales vías de propagación de la MOW determinadas a partir de observaciones hidrográficas (Fig 1b).
Fig.1. a) Salinidad a 1200 m según la climatología GDEM y los experimentos CTRL.  b) Esquema de las vías preferentes de propagación de la MOW según Iorga y Lozier (1999).  Para minimizar el papel que la mezcla inducida por la marea (muy intensa en el estrecho de Gib raltar) pueda jugar en las diferencias entre los experimentos con y sin marea, realizamos nuevos experimentos pero esta vez cerrando el estrecho de Gibraltar y prescribiendo una fuente fija de agua mediterránea (experimentos FSW). Para ello, una fuente contínua de agua (0.8 Sv, 38.5 psu, 13°C, [Trazador]=1.0) se situó en el fondo (354 m de profundidad) de la primera celda de la malla por el lado atlántico del estrecho, garantizando de esta forma idénticos flujos de sal, calos, agua y trazador para los experimentos FWS_TIDE y FWS_NOTIDE. El par de experimentos FWS muestra cualitativamente las mismas diferencias en la estructura espacial de la MOW que la obtenida en el par de experimentos control con el estrecho de Gibraltar abierto(CTRL) (Fig. 2). Estas diferencias entre los experimentos con y sin marea se mantienen en gran medida incluso cuando variamos la densidad del agua fuente o los coeficientes de difusividad, difusión y fricción por fondo. Estos resultados indican que los responsables de estas diferencias son procesos advectidos inducidos por marea. Es destacable que en el experimento FWS_TIDE la MOW aparece tan al norte como el Banco Porcupine (estrella negar en la Fig. 2), lo que permite plantearse la cuestión de la posible influencia de la MOW en los procesos de formación de aguas profundas en el Atlántico norte.

Fig.2. Concentración del trazador a 1143 m de profundidad para los experimentos FWS_TIDE (arriba) y  FWS_NOTIDE (abajo). La estrella negra indica la situación del banco Porcupine.

Un análisis detallado de los resultados de los experimentos nos permite concluir que que las corrientes residuales de marea (CRM) generadas por interacción de la marea con la topografía a escala local en el Golfo de Cádiz desempeña un papel fundamental. Esto se puede apreciar en el campo de la velocidad residual de marea modelizada y su impacto en en los flujos advectivos de trazador integrados  (Fig. 3). La componentes "zonal" (línea continua) y "meridional" (punteada) de los flujos muestran claras diferencias entre los experimentos CTRL_TIDE (negro) y CTRL_NOTIDE (rojo). En CTRL_TIDE los flujos abandonan el Golfo de Cádiz a través de la línea que discurre entre el banco Gorringe (GB) y el cabo San Vicente (SVS), tal y como indican las observaciones experimentales. Hemos recalculado, además, los flujos para el caso CTRL_NOTIDE añadiendo el campo 3D de corriente residual de marea (constante en el tiempo) a la velocidad (variable en el tiempo) CTRL_NOTIDE (green line). El resultado se asemeja mucho más a los flujos obtenidos con CTRL_TIDE. Esto confirma el papel primordial de las corrientes residuales de marea en la aparición de las diferencias en la estructura espacial de la MOW en los experimentos con y sin marea.
Fig.3. a) Evolución temporal de las componentes “zonal” (línea continua) y “meridional” (punteada) de los flujos advectivos de trazador integrados. b) Batimetría del Golfo de Cádiz. Las isolíneas muestran la elevación residual de marea y los vectores de la velocidad residual de marea promediados en profundidad. D1 y D2 muestran células de circulación ciclónicas. Las líneas amarillas se usaron para la integración de los flujos advectivos de trazador.
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