Free Content On the forcing mechanisms of mesocyclones in the eastern Weddell Sea region, Antarctica: Process studies using a mesoscale numerical model

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Development mechanisms of Antarctic mesocyclones in the eastern Weddell Sea area are examined by means of simulations with a mesoscale model using different idealized initial conditions. In one of the experiments, a mesocyclone develops over an area of open water close to the coast of the Antarctic continent. The forcing mechanisms of this mesocyclogenesis are investigated by means of sensitivity studies in which certain physical processes and the relevance of the surface conditions topography, sea surface temperature and sea ice coverage are examined. The sensitivity experiments show that the simulated mesocyclone is forced by an interaction of several forcing mechanisms at different stages of the development rather than by a single mechanism. The topography of the eastern Weddell Sea region and the summertime coastal polynia are shown to be of great importance for the mesocyclogenesis. A suitable synoptic-scale flow is necessary to support the katabatic flow over the sloped ice sheet, and to enhance the generation of cyclonic vorticity due to vertical stretching for the initial mesocyclogenesis. The diabatic process of the convergence of the sensible and latent heat fluxes in the boundary layer over the coastal polynia then becomes the dominant forcing mechanism for the further development of the mesocyclone.

Zur Untersuchung der Entstehungsmechanismen antarktischer Mesozyklonen in der östlichen Weddellmeerregion werden Simulationen mit einem mesoskaligen numerischen Modell unter Verwendung verschiedener idealisierter Anfangsbedingungen durchgeführt. In einem der Experimente entwickelt sich eine Mesozyklone über dem offenen Wasser nahe der Küste des antarktischen Kontinents. Die Sensitivität dieser Mesozyklogenese bezüglich unterschiedlicher physikalischer Prozesse, der Topographie, der Wasseroberflächentemperatur und der Meereisbedeckung werden untersucht. Diese Studien zeigen, daß die simulierte Mesozyklone nicht durch einen einzigen Antriebsmechanismus, sondern durch eine Wechselwirkung mehrerer Mechanismen während verschiedener Entwicklungsstadien forciert wird. Die Topographie der östlichen Weddellmeerregion und die sommerliche küstennahe Polynia sind von entscheidender Bedeutung für die Mesozyklogenese. Eine geeignete synoptischskalige Strömung ist notwendig, um die katabatische Strömung über den geneigten Eisflächen zu unterstützen und um die Produktion zyklonaler Vorticity durch vertikale Streckung für die Initiierung der Mesozyklogenese zu verstärken. Die weitere Entwicklung der Mesozyklone wird entscheidend durch die diabatischen Prozesse der Konvergenz des fühlbaren und latenten Wärmeflusses in der Grenzschicht über der küstennahen Polynia bestimmt.

Keywords:

Document Type: Research Article

DOI: http://dx.doi.org/10.1127/0941-2948/2001/0010-0113

Affiliations: Meteorological Institute, University of Bonn, Germany

Publication date: March 1, 2001

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