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EMAD: an empirical model of air-sea fluxes

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An empirical model of daily fluxes at the sea surface is proposed. The model, referred to as EMAD (Empirical Model of Atmospheric Dynamics), concentrates on the linear dynamics of the time-varying part of the air-sea fluxes. It is based on a general formulation that allows different types of air-sea interactions depending on the relative dominance of the model parameters. The parameters are obtained by fitting the model to a long integration with a coupled atmosphere ocean general circulation model. EMAD is able to reproduce air-sea interactions found in a coupled general circulation model. In particular, EMAD reveals realistic stationary responses to different sea surface conditions. The variance distributions produced by EMAD are comparable to those obtained from an integration with a coupled general circulation model. Finally, the characteristic air-sea interactions as described by the cross-correlation functions and found in an integration with a coupled general circulation model are captured by EMAD. Given these properties of EMAD, the ocean circulation and its variability can be studied using an ocean general circulation model driven by EMAD.

Ein empirisches Modell der Flüsse an der Grenz fläche zwischen Atmosphäre und Ozean wird vorgestellt. Das als EMAD (Empirical Model of Atmospheric Dynamics) bezeichnete Modell beschreibt die lineare Dynamik des zeitlich variierenden Teils der Flüsse. Es basiert auf einer allgemeinen Formulierung, die je nach den Parameterwerten verschiedene Typen der Atmophäre-Ozean-Wechselwirkungen beschreiben kann. Die Parameter sind an eine Langzeitintegration mit einem gekoppelten Atmosphäre-Ozean-Zirkulationsmodell angepasst. Es wird gezeigt, dass das EMAD-Modell in der Lage ist, die im gekoppelten Zirkulationsmodell identi fizierten Wechselwirkungen zu reproduzieren. Insbesondere reagiert das EMAD realistisch auf unterschiedliche Bedingungen an der Meeresoberfläche. Die Varianzen der EMAD-Flüsse sind mit den der durch das gekoppelte Zirkulationsmodell erzeugten Flüsse vergleichbar. Ferner sind die Charakteristiken der Wechselwirkungen, die sich durch Kreuzkorrelationsfunktionen beschreiben lassen, von EMAD reproduziert. In Anbetracht dieser Eigenschaften des Modells können die Ozeanzirkulation and deren Variabilität mit Hilfe eines durch das EMAD-Modell angetriebenen Ozean-Zirkulationsmodells untersucht werden.

Document Type: Research Article


Publication date: December 1, 2005

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